遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用

汪洪星

(青海省中煤地測繪有限責(zé)任公司，青海 西寧 810000)

0 引 言

我國幅員遼闊，礦產(chǎn)資源儲備較為豐富，僅是已知的大型煤礦礦山數(shù)量已經(jīng)超過了5000座。但是，許多礦山在開采過程中受到了較大面積的破壞，并且在較長時間內(nèi)都無法自行修復(fù)。礦山在開采過程中，不但會占用大量的土地資源，同時產(chǎn)生的廢水煤矸石等廢棄物，會對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大污染。所以在必須加強對礦石的開采與治理力度，在對區(qū)域地下水、空氣等污染情況及相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行準(zhǔn)確掌握的基礎(chǔ)上，制定有效的治理與預(yù)防措施。較之傳統(tǒng)的測量方式，采用遙感技術(shù)的測量工作更具明顯優(yōu)勢，加上能實現(xiàn)對多種地質(zhì)情況的檢測，實現(xiàn)對礦山治理的實時性、動態(tài)性，提高礦山地質(zhì)測量工作的有效性，更好地為礦山開采與環(huán)境保護提供有效保障。

1 遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

遙感技術(shù)主要是借助了飛機、衛(wèi)星等安裝的遙感器實現(xiàn)對探測區(qū)域地面數(shù)據(jù)信息的高效收集，通過對收集到的數(shù)據(jù)進行有效的分析處理，將處理后的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)街付ǖ慕邮掌鳟?dāng)中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效使用。遙感技術(shù)是目前在地質(zhì)測量領(lǐng)域應(yīng)用較為先進的一種探測技術(shù)，主要包括有空基系統(tǒng)與地基系統(tǒng)這兩種系統(tǒng)架構(gòu)。較之傳統(tǒng)探測技術(shù)，遙感技術(shù)的在礦山地質(zhì)測量的應(yīng)用具備以下明顯優(yōu)勢。

1.1 能夠獲得較高的測量精度

測量精度高是遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中較為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠為礦山開采與礦山區(qū)域環(huán)境保護提供較為精準(zhǔn)的地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍也較為廣泛。遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的有效應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對資源位置、空間分布情況進行準(zhǔn)確定位，獲得較高的探測數(shù)據(jù)精度，大大節(jié)約了測繪時間，提高礦山地質(zhì)測繪工作效率。特別是在對煤礦地質(zhì)進行勘察過程中，即便是煤礦地質(zhì)地形地貌的較大特殊性，都能很好地克服地形地貌的不良影響，實現(xiàn)大范圍、高精度的礦山地質(zhì)測量，大大簡化了繁瑣的人工探測步驟，以及避免了重復(fù)測量工作。

1.2 具備較強的抗干擾能力

采用傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)測量方式中，在測量過程中的各項操作以及測量結(jié)果都極易受到、人為、氣候、地理等環(huán)境因素的影響，而遙感技術(shù)的應(yīng)用對于避免外界環(huán)境影響有著較為明顯的抗干擾能力。遙感技術(shù)在礦上地質(zhì)測量中的應(yīng)用，主要是利用電磁波反射的分析來實現(xiàn)對測量物體數(shù)據(jù)的有效收集，大大縮減了人為操作的測繪流程，對于提高測量工作效率有著較為顯著的應(yīng)用優(yōu)勢。同時能夠在較大程度上避免出現(xiàn)較大測量誤差，實現(xiàn)較快的數(shù)據(jù)處理速度，在保障測量工作速度的同時有效保障了測量工作質(zhì)量。

1.3 能夠?qū)崿F(xiàn)高度的實時動態(tài)監(jiān)測

遙感技術(shù)在對數(shù)據(jù)信息監(jiān)測方面，具備較好的實時性與動態(tài)性，在測量數(shù)據(jù)更新管理工作方面變得更為便捷，并且能夠結(jié)合實際需要對數(shù)據(jù)信息更新時段進行設(shè)定，實現(xiàn)自動更新。通過對數(shù)據(jù)庫信息進行實時監(jiān)測。可實現(xiàn)對探測礦山區(qū)域地質(zhì)變化情況的動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)對礦山地質(zhì)變化情況的實時掌握。借助有效的數(shù)據(jù)更新能夠?qū)崿F(xiàn)對原有數(shù)據(jù)庫信息的不斷完善，為礦山安全開采與有效治理提供有效、全面的數(shù)據(jù)保障。

2 遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用流程

2.1 采集礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)

在礦山地質(zhì)測量過程中應(yīng)用遙感技術(shù)的一項重要工作就是采集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，為日后處理與分析礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)提供可靠參考。該項技術(shù)的一個顯著特征在于可以有效融合傳感器和無人機，將兩者設(shè)備功能充分發(fā)揮出來獲得到較為全面與準(zhǔn)確的地質(zhì)資料數(shù)據(jù)。在具體采集數(shù)據(jù)時要求工作人員能夠結(jié)合礦山的地形地貌特點來正確設(shè)置傳感器和無人機的飛行速度、掃描電機、激光點頻、橫向與縱向點距還有凈空高度等參數(shù)，從而確保實際采集所得數(shù)據(jù)的可靠與有效。通常來說遙感技術(shù)主要是利用無人機將激光沖脈發(fā)射到礦山地表，并使用傳感器接收地面反射回來的激光沖脈來得到采點的地形數(shù)據(jù)。并且使用GPS裝置來將傳感器的地理位置明確下來，隨后利用IMU慣性測量裝置對無人機動態(tài)姿態(tài)數(shù)據(jù)實施監(jiān)測，從而得到地面和激光沖脈相接觸的空間三維坐標(biāo)，工作人員同時使用分類技術(shù)來剔除掉地表植被、覆蓋物以及構(gòu)筑物等和礦山地質(zhì)沒有關(guān)系的數(shù)據(jù)，從而達到準(zhǔn)確采集相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)的效果。

2.2 科學(xué)處理礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)

計算機數(shù)據(jù)庫接收到傳感器傳送的信息數(shù)據(jù)后，要求進一步處理相關(guān)數(shù)據(jù)。因為在實際拍攝環(huán)節(jié)往往會由于安裝偏差、氣候等因素干擾而使得部分采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)重復(fù)、亂碼以及無效的情況，這就要求能夠及時處理該類重復(fù)、亂碼以及無效數(shù)據(jù)，提高后期礦山地質(zhì)工作的效率與質(zhì)量。因為遙感技術(shù)將搜集所得數(shù)據(jù)通過激光信號的形式呈現(xiàn)，因此處理完沒有價值的數(shù)據(jù)后工作人員還應(yīng)正確轉(zhuǎn)換剩余的數(shù)據(jù)格式，以便后續(xù)工作人員快速提取礦山地質(zhì)特征。而且在航拍時，太陽光的折射可能會干擾到無人機，從而使得一些影像數(shù)據(jù)出現(xiàn)光色不均勻的情況，因此工作人員應(yīng)根據(jù)重疊圖像中相同數(shù)據(jù)參數(shù)，如明暗度、對比度以及顏色等來修補圖像，從而確保實際采集所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與可靠。除此之外還要求工作人員能夠濾波處理剩下的數(shù)據(jù)，并且及時剔除掉籠統(tǒng)的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，盡可能控制數(shù)據(jù)文件的數(shù)量。

2.3 提取礦山地質(zhì)的特征

處理完畢數(shù)據(jù)后，工作人員應(yīng)當(dāng)要使用GBH高精度圖像特征提取技術(shù)來提取出和礦山地質(zhì)相關(guān)的最具紋理特點的圖像數(shù)據(jù)，同時利用計算機來拼接不同角度的數(shù)據(jù)圖像，隨后映射出礦山地質(zhì)各個角度的紋理，構(gòu)建起立體三維礦山地質(zhì)模型，從而達到科學(xué)量測礦山地質(zhì)的目的。

3 遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用

3.1 在地質(zhì)地貌探測方面的應(yīng)用

在地質(zhì)地貌探測方面，遙感技術(shù)的應(yīng)用包括：①對探測區(qū)域中的斜坡、滑坡地層與構(gòu)造進行全面識別；②對滑坡的危險性進行準(zhǔn)確判斷、識別，主要是通過對探測區(qū)域的巖層巖土、植被、地質(zhì)等情況及相關(guān)內(nèi)容進行綜合評估，進而分析得出滑坡情況及其危險性；③對固體廢棄物和周邊坡面的植被情況進行有效監(jiān)測。礦區(qū)地質(zhì)地形條件存在較大差異性，固體廢棄物堆放形態(tài)與坡面的植被情況不同會對坡面穩(wěn)定性產(chǎn)生較為復(fù)雜的影響，借助遙感技術(shù)對固體廢棄物和坡面植被情況進行有效監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)對坡面穩(wěn)定性進行準(zhǔn)確評價。

礦區(qū)地質(zhì)地貌探測過程中，遙感技術(shù)的有效應(yīng)用需要對開采工藝、進程、規(guī)模等相關(guān)因素進行綜合考慮，進而實現(xiàn)對探測區(qū)域滑坡產(chǎn)生的原因進行綜合掌握。若是在探測區(qū)域發(fā)生了滑坡現(xiàn)象，繼續(xù)開展開采活動則必然會對滑坡處的地質(zhì)條件產(chǎn)生進一步破壞，降低礦山邊坡穩(wěn)定性。礦山不斷開采會使得固體廢棄物不斷增加，一旦堆積到一定程度便會對邊坡結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性造成較大影響，進而導(dǎo)致滑坡事故的發(fā)生。借助遙感技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對探測區(qū)域地質(zhì)地貌的危險性進行全面、有效評估，對邊坡的穩(wěn)定信息進行準(zhǔn)確判別，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對潛在危險進行有效預(yù)測。此外，借助遙感技術(shù)實現(xiàn)對探測區(qū)域邊坡影響因素的準(zhǔn)確評估與有效判別，有利于對探測企業(yè)坡面植被信息的準(zhǔn)確掌握。

3.2 在地質(zhì)資源探測方面的應(yīng)用

遙感技術(shù)具備較高的空間分辨率，可以實現(xiàn)對礦山資源較大范圍的有效探測，對礦山資源位置、空間分布等信息進行準(zhǔn)確獲取。多光譜數(shù)據(jù)功能是遙感技術(shù)中較為重要的應(yīng)用功能之一，借助這一功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對礦山資源成分、構(gòu)成、產(chǎn)狀、分布等情況進行有效識別。同時借助遙感技術(shù)的數(shù)字高程模型功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對礦山區(qū)域地形地貌信息的全面獲取，將獲取得到的數(shù)據(jù)信息繪制成為直觀的圖像，為開采工作提供有效保障，同時也有效預(yù)防了人為探測而對探測結(jié)果精度的不良影響。雖然在探測地質(zhì)資源過程中運用遙感技術(shù)會花費較長時間，不過由于該項技術(shù)能夠檢測到地質(zhì)地貌以及周邊坡體情況，且斜坡類地質(zhì)環(huán)境的紋理與物體形態(tài)存在一定區(qū)別，運用遙感技術(shù)能夠?qū)ΦV山的規(guī)模進行有效掌握，并對附近情況有所了解，有利于地質(zhì)資源探測效率的提高。

3.3 在地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測方面的應(yīng)用

遙感技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測方面的應(yīng)用主要集中在以下3個方面。

(1)對山體滑坡進行有效監(jiān)測。山體滑坡的主要原因包括有露天開采、強降雨、地表沉降等，特別是陡峭部位出現(xiàn)滑坡的幾率更大，借助遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對滑坡產(chǎn)狀分布、發(fā)育等情況進行全面掌握，同時借助有效的圖像處理，獲得明顯的、清晰的線性監(jiān)測圖像；

(2)對空間塌陷進行有效監(jiān)測。一般來說，礦區(qū)在地質(zhì)地貌、環(huán)境、礦質(zhì)種類等方面都存在較大差異，也就導(dǎo)致了礦山地質(zhì)空間遭受的破壞力的較大不同。借助遙感成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對不同塌陷信息的全面反映，包括空間位置、水體信息、塌陷變化等在相應(yīng)的圖像選擇上進行反映。其中在監(jiān)測空間塌陷時，因為各個地區(qū)的礦山環(huán)境、礦中不一，所以其空間塌陷所呈現(xiàn)出來破壞程度也存在較大差別。而運用遙感測繪技術(shù)就能夠清楚顯示出相應(yīng)的信息圖像。通常在TM圖像中，空間塌陷部位多獨立的多元性，還有部分會出現(xiàn)板塊或環(huán)形換點，相應(yīng)顏色明暗情況也會有所不同。在實際監(jiān)測成像后，B4水體反映效果好，B5能夠?qū)⒏嗟臄?shù)據(jù)信息反映出來，不過還會根據(jù)具體區(qū)域與礦上地質(zhì)環(huán)境二出現(xiàn)較大反差，B1在水體亮度值上優(yōu)勢較為明顯，因此調(diào)整后能夠結(jié)合亮度情況來將塌陷部位的變化進行判斷；

(3)對地質(zhì)污染的有效監(jiān)測。礦山開采周期較長，其過程會對空氣、水體、地質(zhì)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生極大影響，借助遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對這些污染情況進行實時監(jiān)測，借助不同的顏色表示不同的污染程度與污染區(qū)域，為礦山區(qū)域環(huán)境治理提供有效便利。例如，如若圖像顏色為亮白色或暗紅色，就代表該部位存在比較嚴重的污染，而區(qū)域為粉紅色就表明此處區(qū)域存在水污染。

3.4 在資源損壞監(jiān)測中的應(yīng)用

(1)在檢測受損資源的情況下往往要求使用到遙感技術(shù)中的檢測因子，不過因為該項因子涉及面非常廣泛，包含了礦石與附近景觀，并且其還能夠?qū)⒎秶鷶U增，實現(xiàn)監(jiān)測精準(zhǔn)程度的提升，能夠有效提高操作的空間分辨率，因此憑借該優(yōu)勢可以將有無損害資源的空間分布圖清楚的辨識與顯示出來，并且還能將塌陷的問題監(jiān)測出來。

(2)遙感技術(shù)具備采集數(shù)據(jù)的作用，其能夠與辨別相融合來確定部分廢棄物的空間分布情況，并且能夠?qū)⒄w礦區(qū)的地貌以及地勢特征清楚的反映出來，有利于后續(xù)數(shù)據(jù)圖像以及功能優(yōu)化問題的處理，有效精簡了工作人員的工作，降低人為的誤差。

3.5 在預(yù)警礦山地質(zhì)環(huán)境中的應(yīng)用

在礦山地質(zhì)測量中應(yīng)用遙感技術(shù)的一項重要內(nèi)容就是調(diào)查其地質(zhì)環(huán)境，通常是連接具體地區(qū)情況來開展預(yù)警，如若該區(qū)域頻繁發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，則需要予以全方位治理，所以要求工作人員能夠聯(lián)系礦山地質(zhì)環(huán)境來落實預(yù)警裝置。而運用遙感技術(shù)便可能夠采取遠程操作的方式來預(yù)防礦山地區(qū)，其中預(yù)防的宗旨還能夠有利于優(yōu)化礦山地質(zhì)環(huán)境。如若發(fā)現(xiàn)異常，工作人員便需要利用遙感技術(shù)的圖像來予以處置，降低問題發(fā)生幾率以及影響的程度。所以工作人員必須要對礦山地質(zhì)環(huán)境的預(yù)警予以充分重視，并合理運用遙感技術(shù)來進行處理，將潛在的風(fēng)險隱患降低。

4 遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測量中的應(yīng)用要點

4.1 對輻射情況進行有效校正

遙感技術(shù)的應(yīng)用原理是借助電磁波輻射來實現(xiàn)對探測數(shù)據(jù)的收集與分析，進而得到探測結(jié)果。因此，輻射精準(zhǔn)度會影響探測結(jié)果的準(zhǔn)確性。若是輻射精準(zhǔn)度較低，則會對空間分辨率與成像時間產(chǎn)生不利影響。這就需要加強對輻射精度的有效校正，確保較為清晰的影響，以及降低成像誤差。在實際應(yīng)用過程中，輻射精度會受到外界環(huán)境影響而產(chǎn)生不同程度的誤差，對此需要結(jié)合實際情況做好預(yù)先校正工作，提高探測結(jié)果的精確性。

4.2 對信息進行全面有效提取

地理信息系統(tǒng)是提取測量信息的主要工具，同時也是遙感技術(shù)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。唯有實現(xiàn)對提取信息的有效處理，才能實現(xiàn)對礦山地質(zhì)環(huán)境信息的準(zhǔn)確識別，因此必須加強做好對遙感影像的分割處理，根據(jù)不同的圖像信息進行有效分類整理，進而保障信息提取的準(zhǔn)確性、全面性。

4.3 影像融合處理

信息提取之后的數(shù)據(jù)處理與影響融合是遙感技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。影像融合涉及了空間分辨率、光譜信息等多方面內(nèi)容。在進行影像融合過程中需要綜合對多種方法的有效使用來保障影像成型的清晰度與確保較高的顯示質(zhì)量。同時通過對信息變換法對相關(guān)影像融合內(nèi)容計算應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量的有效提升。

5 結(jié) 語

綜述可知，在對礦山地質(zhì)測量過程中，遙感技術(shù)的有效應(yīng)用能對地面、坡面植被和地質(zhì)形態(tài)危險性的有效評估，實現(xiàn)對地質(zhì)地貌、地質(zhì)資源空間等的分布情況進行準(zhǔn)確確定，進而為地質(zhì)測量工作提供較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，提高礦山地質(zhì)測量工作質(zhì)量。要求相關(guān)工作人員結(jié)合具體勘查要求合理應(yīng)用遙感技術(shù)，將其應(yīng)有的效用發(fā)揮出來。