礦山環(huán)境污染高光譜遙感監(jiān)測研究進展

李迎雙， 李恒凱， 徐豐

（江西理工大學(xué)土木與測繪工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

0 引 言

中國是世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國。 礦產(chǎn)資源是國家安全與經(jīng)濟發(fā)展的重要基石， 在社會發(fā)展、人民生產(chǎn)生活中占有舉足輕重的地位。 礦產(chǎn)開采引起的環(huán)境問題一直是地球環(huán)境科學(xué)關(guān)注的焦點。 在礦區(qū)開采直至閉礦，一直伴隨著大量的生態(tài)破壞的問題[1-2]，諸如水體污染、土地沙化、生物多樣性減少等， 因此監(jiān)測和分析礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的各種典型信號和異常情況已成為環(huán)境保護、 生態(tài)恢復(fù)等工作的重要基礎(chǔ)。 在《中國礦產(chǎn)資源報告（2020）》中，根據(jù)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019 年全國新增礦山恢復(fù)治理面積約4.8×105hm2。其中，在建和生產(chǎn)礦山新增恢復(fù)治理面積約1.92×105hm2，占40.05%；廢棄礦山新增恢復(fù)治理面積約2.88×105hm2，占59.95%，礦區(qū)治理情況仍不容樂觀。2017 年，習(xí)近平總書記在十九大報告中指出，堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策。這對礦山環(huán)境監(jiān)測提出了更精細化的要求，因此如何運用更精準有效的科學(xué)手段對礦區(qū)環(huán)境進行監(jiān)管是當下迫待需要解決的問題。

近幾十年來，日益成熟的遙感技術(shù)已成為資源環(huán)境監(jiān)測的有力手段，遙感影像為礦山環(huán)境監(jiān)測提供了豐富的數(shù)據(jù)，隨著遙感數(shù)據(jù)分辨率的提高與波段信息的增加，礦山環(huán)境遙感監(jiān)測經(jīng)歷了從低空間、低光譜分辨率到高空間、高光譜分辨率的發(fā)展過程。 早期的礦山環(huán)境遙感調(diào)查大多采用多光譜數(shù)據(jù)，光譜分辨率較低導(dǎo)致對地物要素識別精度效果不佳，進而無法及時、準確地掌握礦山開采、復(fù)墾以及環(huán)境修復(fù)等信息。20 世紀90 年代以來，高光譜遙感在許多歐美發(fā)達國家的礦山環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用逐漸增多，并取得了較好的效果，其中美國和歐盟在這方面的研究較為深入和成熟[3-5]。 高光譜傳感器可以安裝在不同的平臺上，如衛(wèi)星、飛機、無人機和近距離平臺，進一步突破了地球系統(tǒng)觀測的局限，能獲得更多的光譜空間信息，在礦山環(huán)境監(jiān)測中展現(xiàn)出較大的優(yōu)勢[6-8]。 主要體現(xiàn)在：有效探測傳統(tǒng)遙感中無法獲取的地物光譜特征、直接量化細微光譜差異信息、對礦山環(huán)境要素的識別能力明顯提高，并且具有較好的定量反演效果。 經(jīng)過三十余年的發(fā)展， 高光譜遙感技術(shù)在礦區(qū)的應(yīng)用已日趨成熟。 在礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測方面，針對不同監(jiān)測場景和應(yīng)用需求，逐漸發(fā)展出近地高光譜[9]、低空高光譜[10]和高空高光譜[11]3 種主要的觀測技術(shù)：高空高光譜技術(shù)觀測范圍廣，能實現(xiàn)快速跟蹤監(jiān)測；低空高光譜技術(shù)操作方便，時效性強，靈活性高；近地高光譜技術(shù)發(fā)展成熟，受外界干擾小。鑒于此，本文在綜合分析大量文獻的基礎(chǔ)上，在礦區(qū)高光譜遙感研究現(xiàn)狀、研究數(shù)據(jù)來源以及高光譜遙感技術(shù)在礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用3個方面進行了提煉歸納，最后對礦區(qū)高光譜遙感的發(fā)展前景進行了展望，以期使高光譜遙感技術(shù)能在礦山環(huán)境監(jiān)測中得到有效的應(yīng)用。

1 礦區(qū)高光譜遙感監(jiān)測現(xiàn)狀

1.1 國外礦區(qū)高光譜遙感監(jiān)測現(xiàn)狀

礦山開采過程中會導(dǎo)致嚴重的生態(tài)環(huán)境破壞，主要體現(xiàn)在礦區(qū)植被、 水體、 土壤和大氣環(huán)境的污染，給當?shù)丨h(huán)境和居民生產(chǎn)生活造成了嚴重的危害。在礦山環(huán)境監(jiān)測方面，歐美國家一直處在領(lǐng)先地位，發(fā)達的衛(wèi)星研發(fā)技術(shù)加上豐富的礦產(chǎn)資源， 為其研究提供了有力的資源支撐。 早在20 世紀70 年代，美國、 加拿大等發(fā)達國家就開始制訂礦山環(huán)境保護與評估制度，利用全色、多光譜等遙感數(shù)據(jù)進行礦山土地利用及植被覆蓋變化情況的監(jiān)測[12]，而這些調(diào)查研究大多是基于宏觀的角度進行評價分析。 近幾十年，隨著傳感器的發(fā)展，高光譜遙感以其自身獨特的優(yōu)勢使礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測從宏觀逐步走向微觀， 成為目前國際上監(jiān)測礦山環(huán)境污染的主要手段， 且積累了很多成果[13-15]。 在礦山高光譜遙感應(yīng)用上，早期的研究主要集中在對于污染物的識別以及光譜特征的分析上，SMITH 等以污染程度不一的土壤栽培植物為對象，利用地面光譜儀對其進行光譜測定，探索了生長于重金屬和核輻射污染環(huán)境中的植被生態(tài)變異特征，在植被受污染狀況研究上有了突破[16]。 隨著研究的深入， 高光譜遙感在礦山環(huán)境監(jiān)測中也得到了應(yīng)用， 加拿大在實施礦山復(fù)墾計劃中采用航空高光譜遙感技術(shù)進行了跟蹤監(jiān)測[17]。 研究內(nèi)容也更聚焦于對定量反演各種理化參數(shù)， 獲取礦區(qū)環(huán)境要素變化因子的探索， 反演過程中主要考察方法的創(chuàng)新以及實用程度[18-19]。 現(xiàn)階段，一些國際前沿學(xué)者將高光譜技術(shù)與計算機科學(xué)結(jié)合起來， 利用智能化的算法優(yōu)化研究方法。TAN 等在中國伊通縣礦區(qū)與航空圖像采集同步采集土壤樣品，分別針對土壤樣本和圖像數(shù)據(jù)的反演建模，提出一種基于堆疊策略的集成學(xué)習(xí)方法。 實驗結(jié)果表明， 與其他方法相比，CARSStacking 方法可以更好地預(yù)測研究區(qū)的4 種重金屬[20]。 經(jīng)過三十余年的發(fā)展，礦區(qū)高光譜遙感已在地物精細化識別、參數(shù)定量反演、應(yīng)用監(jiān)測分析等方面積累了豐富的成果。

1.2 國內(nèi)礦區(qū)高光譜遙感監(jiān)測現(xiàn)狀

我國礦山環(huán)境調(diào)查始于20 世紀90 年代末，相對于國外來說前期發(fā)展比較滯緩。早期礦山環(huán)境遙感調(diào)查以多光譜數(shù)據(jù)為主[21]，但對礦區(qū)地物識別精度不高。 鑒于此，不少學(xué)者開始分析礦山的污染地物的光譜特征，利用高光譜數(shù)據(jù)反演植物、水體、土壤波譜特征參數(shù)的變異情況， 建立污染物質(zhì)及其間的關(guān)系模型，為礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測提供了科學(xué)的指導(dǎo)[22-23]。 早期監(jiān)測目標主要是礦區(qū)受污染的植被和土壤，例如：國內(nèi)學(xué)者以江西德興銅礦為研究區(qū)，利用高光譜圖譜結(jié)合特征開展礦山污染直接識別研究，有效地識別出礦區(qū)的污染類型及其分布[22]。在水污染識別監(jiān)測方面發(fā)展較晚，2006 年盧霞等以江西某銅礦區(qū)為例，利用多光譜ASTER 遙感數(shù)據(jù)，從分析實測水體光譜曲線特征出發(fā)，調(diào)查并掌握礦區(qū)水污染狀況[24]。整體而言，針對不同地物類型的污染，可利用高光譜數(shù)據(jù)對其變異光譜進行提取，測定污染程度，甚至可獲取潛在的污染范圍，實現(xiàn)對癥治理。隨著調(diào)查技術(shù)的不斷豐富，考慮到礦山環(huán)境復(fù)雜，影響因素眾多，因而學(xué)者們根據(jù)不同的應(yīng)用監(jiān)測需求，發(fā)展出基于高光譜數(shù)據(jù)，同時綜合利用其他遙感數(shù)據(jù)進行礦山資源調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測的方法[10,25-27]。在國家“十二五”期間組織的“礦山遙感調(diào)查與監(jiān)測”項目中，利用高空間分辨率、高光譜分辨率和多極化雷達遙感技術(shù)開展了高精度、 多期次礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感調(diào)查， 初步形成覆蓋全國的礦山遙感監(jiān)測體系。 隨著研究的進一步深入，研究者們在掌握大量礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 開始了對于污染物形成機理的思考， 由單純的污染地物識別轉(zhuǎn)變到對于整個污染物質(zhì)形成過程的定量監(jiān)測， 力圖追根溯源，從根本上分析問題[28]。魏吉鑫等將地球化學(xué)調(diào)查方法和高光譜遙感技術(shù)相結(jié)合，精確提取了修復(fù)礦區(qū)植被的種類，并為廢棄礦區(qū)的生態(tài)健康狀況評價[29]。 因此研究方法、技術(shù)處理手段呈現(xiàn)多元化，領(lǐng)域細分化的趨勢。 近年來，隨著環(huán)境一號A 星、珠海一號、高分五號等衛(wèi)星的升空，我國可獲取的高光譜數(shù)據(jù)資源日益豐富， 這在一定程度上促進了礦區(qū)高光譜遙感定量化的發(fā)展。

2 礦區(qū)高光譜遙感數(shù)據(jù)來源

目前， 高光譜遙感技術(shù)已進入穩(wěn)步發(fā)展階段，數(shù)據(jù)獲取手段日益豐富，已建立了很多成熟的產(chǎn)品和先進數(shù)據(jù)處理手段。高光譜數(shù)據(jù)可大致分為近地高光譜數(shù)據(jù)、低空高光譜數(shù)據(jù)和高空高光譜數(shù)據(jù)。 近地高光譜數(shù)據(jù)起步較早且發(fā)展較為成熟，主要是通過地物光譜儀在室內(nèi)或者野外測量得到的。室內(nèi)測量數(shù)據(jù)的優(yōu)點是受外界因素干擾小，實驗條件可控性高，能夠精確地描述各種組分的光譜特征， 并運用數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型；缺點是野外實際環(huán)境比實驗室更為復(fù)雜，受到氣候、溫度、光照等多方面因素影響，因而在實驗室建立的地表組分反演模型常常無法直接應(yīng)用于室外監(jiān)測，此外，可獲得近地高光譜數(shù)據(jù)范圍有限，難以實現(xiàn)大范圍快速監(jiān)測。低空高光譜數(shù)據(jù)主要來源于無人機平臺的成像光譜儀，近幾年發(fā)展迅速，主要特點是數(shù)據(jù)采集方便、時效性強、分辨率高、質(zhì)量好，能夠真實反映礦區(qū)環(huán)境特征， 此外在地理探測環(huán)境較為復(fù)雜以及人無法到達的小范圍區(qū)域， 是星載高光譜數(shù)據(jù)和近地高光譜數(shù)據(jù)的重要補充； 不足是應(yīng)用場景較為受限，在礦山環(huán)境中的監(jiān)測應(yīng)用還在發(fā)展中，尚未形成體系。 高空高光譜數(shù)據(jù)可分為機載與星載，結(jié)合了高光譜遙感和遙感成像技術(shù)，實現(xiàn)了圖譜合一，發(fā)展較為成熟， 目前在礦山地質(zhì)領(lǐng)域也積累了許多相關(guān)研究。 相對近地高光譜數(shù)據(jù)和機載高光譜數(shù)據(jù)而言，星載高光譜數(shù)據(jù)觀測范圍廣、應(yīng)用成本低、尺度范圍大；缺點是數(shù)據(jù)分辨率不高，回訪周期長，數(shù)據(jù)時效性差等。

在礦區(qū)環(huán)境高光譜監(jiān)測中，目前主要采用高空光譜數(shù)據(jù)。因此，本文對發(fā)展較為系統(tǒng)、應(yīng)用潛力和范圍較大、普適性較好的星載高光譜傳感器以及數(shù)據(jù)參數(shù)進行了整理總結(jié)。2000 年，世界上第一臺星載高光譜圖譜測量儀Hyperion 傳感器的問世， 宣告了航天高光譜時代的來臨。隨著近幾十年高光譜傳感器的更新迭代，星載高光譜遙感技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。 因其運行穩(wěn)定，可以有規(guī)律地重復(fù)觀察；能有效減少圖像扭曲和大氣影響；以低成本獲得全球數(shù)據(jù)，很多國家和組織積極投入到高光譜傳感器的研發(fā)與應(yīng)用中[29]。 相對于國際上高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展而言， 我國起步較晚，但是發(fā)展速度比較快。 在美國星載民用成像光譜儀Hyperion 之后，2002 年神舟三號搭載中分辨率成像光譜儀（CMOD IS）成功發(fā)射，標志著我國成為第二個進入航天高光譜領(lǐng)域的國家。近五年主要衛(wèi)星高光譜傳感器參數(shù)如表1 所列。

表1 近五年主要的高光譜成像衛(wèi)星及參數(shù)（在軌和計劃）Table 1 Major hyperspectral satellites and parameters over the past five years （in orbit and planned）

3 礦區(qū)環(huán)境高光譜遙感監(jiān)測應(yīng)用

礦產(chǎn)的開采不可避免地會對礦點及周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，常常會直接對土壤、植被、水體帶來嚴重的污染，導(dǎo)致地表植被毀損[30]、土壤成分比例失衡[31]、水污染[32]等情況，因此對礦山地物組分進行光譜直接識別和精確反演十分重要。 近五十年來，高光譜技術(shù)在礦山環(huán)境要素監(jiān)測中已取得一些進展，逐漸從定性研究到定量提取地物信息，并已發(fā)展成為遙感領(lǐng)域一個重要的研究方向。

3.1 礦區(qū)植被理化參數(shù)反演

植被生長發(fā)育情況將直接反映該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的狀況，與氣候、土壤、水體等自然因素聯(lián)系緊密[33]。目前，高光譜已成為對地表植被進行定量監(jiān)測的強有力工具，當植物的生長環(huán)境受到污染物影響時，其光譜特征會明顯區(qū)別于自然條件下生長的植被，并提出一些系列參數(shù)來表征植被在金屬脅迫下的生長異常。一是植被指數(shù)法， 研究者們通過對不同波段進行線性或非線性組合，提出了多種植被指數(shù)，應(yīng)用于監(jiān)測地面植物生長和分布、定性定量評估[34]，如植被指數(shù)NDVI、綠度植被指數(shù)GVI、調(diào)整土壤亮度的植被指數(shù)SAVI 等， 進而利用這些參數(shù)建立反演模型，對礦區(qū)植被的生長信息進行提??；二是植被的“三邊參數(shù)”，例如植物的“紅邊”效應(yīng)，“紅邊”是植物葉子光譜為一階導(dǎo)數(shù)光譜在680～740 nm 內(nèi)的拐點，當植物受到脅迫時，紅邊會向短波方向移動，產(chǎn)生“藍移”現(xiàn)象[35]。 因此可以通過對比礦區(qū)植被光譜變異特征，監(jiān)測和分析礦區(qū)植被的生長動態(tài)。 反演模型主要分為2類：基于統(tǒng)計關(guān)系的模型和基于機器學(xué)習(xí)算法的回歸模型。 基于統(tǒng)計關(guān)系的模型通過線性回歸、非線性回歸以及多元統(tǒng)計回歸等方法定量描述植被光譜特征參數(shù)與植物生物量兩者之間的耦合關(guān)系。如王偉東等研究冬小麥葉片光譜反射率與花青素含量的相關(guān)性，建立基于光譜指數(shù)回歸模型以及PLSR 的多元回歸模型， 結(jié)果表明：PLSR 模型精度最高， 估算效果最好，穩(wěn)定性也得到明顯增強[36]。 基于機器學(xué)習(xí)算法的回歸模型融入了機器學(xué)習(xí)算法， 具有處理大量數(shù)據(jù)，剔除冗余信息，提高效率和準確性的優(yōu)勢。 如由明明等建立了基于光譜指數(shù)的油菜不同生育階段SPAD值的隨機森林回歸估計模型， 并將其與傳統(tǒng)的一元和多元回歸模型進行了比較，結(jié)果表明，同一時期油菜每個生育階段的隨機森林回歸模型建模和預(yù)測結(jié)果均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)回歸模型[37]。 盡管礦區(qū)植被理化參數(shù)反演取得了較大的進展， 但在實際應(yīng)用中會有一定的局限性，如數(shù)據(jù)空間分辨率以及大氣的影響。目前，隨著人們對礦山復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境認識的深入，在研究中不僅會考慮植被自身的生長狀態(tài)， 還會尋找影響植被健康的潛在因素以及影響機制， 因此有必要通過模型， 對研究對象進行比較， 并驗證其通用性， 根據(jù)不同礦區(qū)環(huán)境和研究類型的差異做出最佳選擇。

3.2 礦區(qū)土壤重金屬含量反演

土壤重金屬污染在礦山開采過程中尤為突出，持續(xù)的采礦活動，會產(chǎn)生大量廢礦、廢水等，一般含有大量有毒的重金屬元素，易滲入土壤向外擴散，導(dǎo)致土壤中有害物質(zhì)聚集，土壤生態(tài)失衡，甚至在食物鏈中循環(huán)，給人類身體健康帶來嚴重影響。 礦區(qū)土壤中的重金屬光譜數(shù)據(jù)一般是在室內(nèi)利用光譜儀進行測定的，首先運用數(shù)理統(tǒng)計、光譜變換等手段對土壤特征波段進行提取，常用的方法有：微分、光譜倒數(shù)對數(shù)、連續(xù)統(tǒng)去除法等[38]。然后通過線性或非線性的運算方法建立土壤中重金屬含量與各變量之間關(guān)系，實現(xiàn)礦區(qū)土壤重金屬含量定量反演。常用的反演模型分為物理模型和經(jīng)驗統(tǒng)計模型，由于土壤成分的重金屬含量較低，其他成分復(fù)雜，所以在現(xiàn)階段高光譜礦區(qū)土壤重金屬含量反演中大多采用統(tǒng)計分析法，主要分為單變量和多變量統(tǒng)計分析。目前在土壤重金屬含量反演常用多變量統(tǒng)計分析，較單變量分析而言，此類方法建立的模型穩(wěn)定，精度高[39]。常用的反演方法有：主成分分析法、最小二乘法、多元線性回歸法等。 其中，多元線性回歸法操作簡單、應(yīng)用最為廣泛[14,40]；主成分分析法主要聚焦于特征波段的分析，不能完整地保留光譜信息，適用于變量不多的獨立分析中；最小二乘法是對多元線性回歸法的一定優(yōu)化，解決了多重線性問題，能較為準確地反演土壤重金屬含量。 隨著實際應(yīng)用中對精度要求的提高，越來越多改進的算法和非線性模型被逐步引入高光譜土壤重金屬元素含量的反演建模中， 此類方法可以避免線性模型中的過度擬合，且可以容納多個變量參與建模，提高模型精度，常用的方法有遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、隨機森林等。 例如，陳元鵬等針對礦業(yè)廢棄地土壤重金屬特點，采用偏最小二乘回歸與粒子群算法相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了土壤重金屬Ca、Cr、As、Ni 的精確反演[41]。但目前針對該類模型應(yīng)用仍停留在小范圍區(qū)域的探究，其普適性及大尺度應(yīng)用價值還有待挖掘。

3.3 礦區(qū)水體污染識別

礦山廢水的排放是礦山環(huán)境污染的重要來源之一，尤其在金屬提煉過程中的廢水對地表和地下水體的污染最為嚴重，例如銅礦[25,42-43]、煤礦[43-44]、鐵礦[45]等。目前對于礦山中廢水的監(jiān)測主要是從以下兩個方面進行的，一是基于水體的顏色和光譜特征，運用波段運算、灰度法等進行圖像解譯，直接識別監(jiān)測[25]。這是因為一般水體受到污染后，顏色會發(fā)生改變，部分礦區(qū)由于開墾的原因還會伴隨大量的泥沙，造成水體渾。此外，由于污染的水域會產(chǎn)生一些懸浮物質(zhì)，一定程度上會造成廢水的光譜反射率偏低，這些特征可應(yīng)用于對水體污染物進行識別的研究。 二是對水體的pH 值進行評測分析， 開采過程中的部分含重金屬元素的尾礦，次生礦易溶于水中，與水體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使礦區(qū)水域呈酸性或者堿性狀態(tài)。酸堿污水直接改變水體pH 值，因此在礦山廢水監(jiān)測中，除了需掌握污染物位置、特征以及動態(tài)變化外，pH 值的測定也是礦山環(huán)境評價中關(guān)鍵的一環(huán)。 例如，Quental 等利用HyMap 數(shù)據(jù)對與AMD 有關(guān)的物質(zhì)進行了填圖，所生成的預(yù)測圖表明各種pH 值指示礦物組合的相關(guān)性>0.8，反映pH 值與污染區(qū)的對應(yīng)關(guān)系[46]。 在實際應(yīng)用中，難以從光譜特征上區(qū)分水體的酸堿性，對于pH值的測定，常常需要從圖像和光譜兩個方面對水體pH 指標進行提取，運用數(shù)理模型建立污染區(qū)與pH 值的對應(yīng)關(guān)系，最后對其進行定性的劃分。 在水體環(huán)境pH 指標估算中，這種方法普遍使用，并取得了一定的效果[47-48]。

4 展 望

礦區(qū)高光譜遙感理論研究方面：當前研究主要針對礦區(qū)環(huán)境信息的反演模型構(gòu)建，缺乏高光譜遙感技術(shù)的機理方法研究。 內(nèi)部機理并不明晰，僅僅依靠采集的少量數(shù)據(jù)進行反演研究不能適用于不同礦區(qū)不同礦種的定量反演。高光譜遙感技術(shù)的基礎(chǔ)理論的深入研究，才能帶動整個高光譜技術(shù)的提升及應(yīng)用場景擴展。

高光譜數(shù)據(jù)的獲取方面：近年來，衛(wèi)星、飛機、無人機等多種平臺被廣泛地用于采集具有不同空間、時間和光譜分辨率的高光譜圖像。 這些平臺在空間覆蓋、耐力、靈活性、操作復(fù)雜性和成本方面也有不同的優(yōu)勢和限制。 在選擇成像平臺用于特定研究目的時，需要考慮這些因素。以往礦山環(huán)境高光譜研究以航空高光譜和近地高光譜數(shù)據(jù)為主，近幾年，國內(nèi)外高光譜小衛(wèi)星發(fā)展迅速， 如中國的高分五號， 印度的HyslS，意大利的PRISM 等，基于高空高光譜的優(yōu)勢，星載高光譜數(shù)據(jù)更適合于對礦山環(huán)境進行快速的監(jiān)測和跟蹤，因而潛力更大。此外在低空觀測中，無人機系統(tǒng)能夠重復(fù)獲取高空間分辨率的圖像，具有很高的靈活性，在地理環(huán)境較為復(fù)雜以及人無法到達的小范圍區(qū)域，是星載高光譜數(shù)據(jù)和近地高光譜數(shù)據(jù)的重要補充，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

研究方法方面：國內(nèi)外研究基本上是基于單個尺度的數(shù)據(jù)進行反演或監(jiān)測研究，由于實際衛(wèi)星或無人機傳感器在接收來自地面目標物的電磁輻射信息時，還會受到大氣以及對應(yīng)空間分辨率的地面像元大小的影響，使得模型對于實際衛(wèi)星影像的應(yīng)用能力以及不同衛(wèi)星平臺地面觀測能力的空間不能統(tǒng)一，仍需要通過大量的遙感影像進行檢驗。因此需要加強地面實測數(shù)據(jù)信息與衛(wèi)星或無人機數(shù)據(jù)之間的關(guān)系研究，保證地面目標和圖像目標之間位置信息的準確匹配和時相的相互對應(yīng)，重點解決混合像元分解和空間一致性問題，通過建立多尺度融合方法及模型，實現(xiàn)空天地協(xié)同監(jiān)測與智能感知體系。

5 結(jié)束語

本文對礦區(qū)高光譜遙感發(fā)展現(xiàn)狀、礦區(qū)高光譜數(shù)據(jù)和高光譜在礦區(qū)環(huán)境的實際應(yīng)用進行了總結(jié)歸納。近地傳感高光譜、 高空高光譜遙感技術(shù)發(fā)展歷史悠久，技術(shù)流程較為完善，低空高光譜遙感應(yīng)用場景較少，技術(shù)發(fā)展時間較短，但成長速度快。在礦區(qū)的高光譜遙感應(yīng)用中，對礦區(qū)植被理化參數(shù)反演和土壤重金屬含量反演較為成熟，具有較多研究成果，但基于水污染的研究相對較少。 總之，礦區(qū)高光譜遙感監(jiān)測取得了長足的進步， 未來隨著遙感衛(wèi)星的進一步發(fā)展，礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測范圍將從小區(qū)域研究轉(zhuǎn)變到大區(qū)域監(jiān)測應(yīng)用，從單一礦點到大片礦區(qū)；監(jiān)測過程更注重宏觀監(jiān)測與微觀分析有效結(jié)合，從整體到局部對礦區(qū)環(huán)境達到全方位了解； 針對不同礦種設(shè)定監(jiān)測周期，擴大礦山地物光譜數(shù)據(jù)存檔庫， 監(jiān)測工作將更細致化，有序化，并且會長期進行。