遥感技术在新乡市矿山地质环境调查中的应用

邱胜强，马忠胜，杨丽平

(河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院，郑州 450006)

遥感技术在新乡市矿山地质环境调查中的应用

邱胜强，马忠胜，杨丽平

(河南省地质矿产勘查开发局测绘地理信息院，郑州 450006)

新乡市是河南省的主要矿业城市之一，矿业经济在全省的经济社会发展中具有重要地位，矿产资源开发强度大，引发的地质环境问题严重。二十多年来，政府先后有计划地开展了地质灾害专项调查，例如1∶50万比例尺区域环境地质调查，新乡地区矿山地质灾害防治规划。

矿山地质环境；遥感技术；解译方法；验证结果；应用

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.111

1 引言

由于矿山地质环境问题成因复杂，随着我国经济社会迅速发展，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害仍呈现加剧趋势，严重危害人民群众生命财产安全和影响经济社会的可持续发展。

以往工作方法简单、成果精度不高和矿山地质环境问题机理研究不够透彻逐渐凸显，国家形势要求还青山绿水，绿色发展，矿山地质环境问题亟待开展大比例尺的调查，而遥感技术在矿山地质环境调查中，便于获取矿山地质环境问题现状信息，监测矿山地质环境变化趋势，建立矿山地质环境问题数据库，辅助政府决策。

2 新乡市辖区矿山地质环境问题

2.1 崩塌、滑坡等地质灾害

露天开采的矿坑周边常发生崩塌、滑坡地质灾害，目前全区有各类石灰岩处，由于矿体埋藏条件所限，矿山均在地表以下露天开采，形成了较深的采坑，剥废的废渣石土无规则堆放，采面边坡较陡，多开成高达数十米的高陡边坡，大部分坡度均大于70度，遇到不利结构面或结构组合时便会发生滑坡、崩塌等地质灾害。局部地段岩石松动，危岩体较多，有些危岩体失稳，存在着安全隐患。

2.2 对地形地貌景观的破坏

豫北地区一带石灰岩矿开采历史悠久，目前由于矿产资源过度或无序开采，致使山体残缺不全，有些山头已经不复存在，同时多处属禁采区，矿区内石漠化比较严重，因开采导致植被覆盖率低，地形地貌景观破坏和土地资源压占破坏严重。

2.3 固体废弃物堆放及其污染

矿山集中分布区，有些闭坑后矿体、任意堆放的废石堆遗留在矿区，其对周围环境危害较大，在堆放过程中，废弃物所含有的大量有害元素对堆放区土壤、地下水、地表水的污染较严重。

2.4 煤炭开采区的地质环境问题

新乡地区开采煤炭主要集中在于辉县区，煤炭的开发解决了社会经济发展中对煤炭资源的需求问题，为社会做出了贡献，但也产生了比较严重的生态环境问题；如土地大量被毁，植被破坏、水土流失、地下水污染、煤矸石、粉煤灰等污染环境。同时引发了地面塌陷、地裂缝、滑坡、泥石流等地质灾害，直接危害人民群众的生命财产安全。

3 遥感信息数据来源

收集新乡市最新的空间分辨率为2.5m和1m的卫星数据资料；在收集卫星数据资料时，尽量选择了近期成像时间相同或相近，且云、雪覆盖较少(小于10%)、影像清晰、反差适中、色调(色彩)层次丰富的优质图像数据以满足本次工作的需要。

4 遥感解译方法

4.1 初步解译

在熟悉新乡市地质资料和建立遥感解译标志的基础上，在遥感影像上识别矿山地质环境，圈划出矿山地质环境要素的分布，编制矿山地质环境遥感解译图。

遥感解译方法根据解译目标的特点，可采用直判法、对比法、证据汇聚法、邻比延伸法、水系分析法、逻辑推理法、影纹分类法和综合景观分析法等多种方法配合使用，必要时还可以采用计算机数字图像处理、遥感资料综合处理等定量方法进行定量综合分析。

本次矿山地质环境遥感解译主要采用人机交互式解译为主、目视解译为辅的方法进行。

4.1.1 人机交互式解译为主，目视解译为辅

1）人机交互式解译，系指解译人员运用计算机，直接在计算机上对1∶50000和1∶510000遥感影像进行矿山地质环境的判释，或是在计算机上对边界不清楚的矿山地质环境问题进行放大或采用其他的波段组合图像、单波段图像、比值图像进行解译，必要时进行局部的图像处理（如边缘增强处理），并将解译成果集成在相应的图层上。由于遥感影像在计算机上显示的信息和信息层次较遥感图片中相应信息和信息层次丰富，所以人机交互式方法的解译效果较目视解译好，可以提高矿山地质环境遥感解译的质量和精度。另外，由于是在计算机上直接成图，从而减少了编制成图的程序。

2）目视解译，系指采用直判法、对比法和逻辑推理法3种相结合的方式进行目视解译。

4.1.2 从已知到未知

解译时须采用从已知到未知、从定性到定量、从区域到局部、从总体到个别、按先易后难、循序渐进、不断反馈和逐步深化的方法进行工作。

4.2 矿山地质环境问题遥感解译标志的建立

建立遥感解译标志是解译工作的关键之一。遥感解译标志是根据各类地物的影像标志直接进行地物解译并确定其类别，这些标志包含遥感影像上反映地物反射光谱特征的颜色信息、形态信息和综合信息。

在充分熟悉和收集工作区地质相关资料的基础上，通过野外实地踏勘或遥感影像上对已知矿山地质环境要素的识别，根据地物波谱特征和空间特征，分别建立各类矿山地质环境问题要素的遥感解译标志(如色调和色彩、阴影、几何形状、大小、地貌形态、水系、影纹图案及组合特征等)。

4.3 解译验证

主要包括遥感初步解译结果的野外验证和详细解译。

1）野外验证

野外验证工作是对遥感解译结果的检查和核实，也是修正遥感解译标志的重要依据和对遥感解译的必要补充。在室内初步解译的基础上，对矿山地质环境有代表性的重点地区开展野外验证工作，从而对初步解译成果进行核实、修改和补充，以此提高遥感解译成果的质量和可信度。

野外验证工作应与地面调查密切配合或同步进行，其主要内容包括：

（1）各种遥感解译标志的检验；

（2）室内初步解译成果与推断结果的验证；

（3）其他必要资料的补充和收集。

2）修正遥感解译标志

根据野外对初步解译结果的验证，修正、完善矿山地质环境遥感解译标志。

3）详细解译

根据野外验证和经修正的遥感解译标志，对区内的矿山地质环境进行详细解译。

初步解译成果通过野外验证后，建立和完善不同种类矿山地质环境的详细解译标志，按调查任务要求进行了矿山地质环境的详细解译，编制遥感解译成果图件。

4）资料综合整理

在前述遥感解译资料的基础上，对解译、野外验证资料按要求进行了整理。

4.4 图件编制

以遥感影像图为底图，叠加相关地理要素、地质环境背景信息和解译出的矿山地质环境信息，按照调查区范围自由分幅编制1∶500000和1∶100000矿山地质环境调查遥感解译图。

4.5 解译报告编写

在室内解译及野外调查验证的基础上，对解译结果进行补充和修改后，采用ArcGIS10.3软件，编制河南省新乡市1∶50000矿山地质环境调查遥感解译图和河南省新乡市1∶10000矿山地质环境调查遥感解译图，并提交河南省新乡市1∶50000矿山地质环境调查遥感解译成果报告。

5 矿山地质环境遥感解译验证结果

按照矿山地质环境问题类型分为地形地貌景观破坏、土地资源压占破坏和地面塌陷。

在遥感调查中发现了多处环境破坏状况。工作区内矿业开发占用大量土地，尤其是露天开采的建材类矿山开采，致使山体破碎，环境破坏严重，并产生一系列环境地质灾害隐患。实地调查过程中，在部分矿区发现沿路有大量的煤堆、煤矸石堆、废石堆等废弃闲置，这些占地都有待进行恢复治理。

工作区内露天开采的矿山开发以建材类矿山为主，地下开采的矿山开发以煤矿为主。矿山开发引起的地质灾害和环境问题主要有煤矿采空塌陷，露天开采建材类矿山引发山体边坡失稳形成岩体崩塌、滑坡等地质灾害、毁坏地表植被造成水土流失及固体废弃物堆放形成安全和环境隐患等。

6 结论

1）以遥感调查为先导，将遥感调查贯穿于矿山地质环境问题调查工作的全过程可提高调查精度和工作效率。

采用SPOT5遥感数据，重点采用Quickbird遥感数据，进行矿产地质环境问题解译，并逐一填卡建档。在室内解译基础上，结合前人资料，初步判断矿山地质环境问题的分布特征，确定需要进一步核查和调查的已有的矿山地质环境问题，以及需要排查的矿山地质环境隐患地段或区域，划分重点调查区和一般调查区，指导野外调查。并将遥感解译－野外核查－再解译贯穿于详细调查工作全过程，发挥遥感技术优势，获得了常规调查方法难以获取的地质环境条件和地质灾害信息，起到了先导和事半功倍的作用，提高了调查精度和工作效率。

2）利用遥感解译和野外调查为主要手段，便于查明地形地貌景观破坏、土地资源压占破坏和地面塌陷等矿山地质环境问题。

以遥感解译和野外核查调查为主要手段，对已形成的矿山地质环境问题进行调查，分析其数量、分布范围、规模、结构特征、影响因素和诱发因素等，开展矿山地质环境背景补充调查。在遥感解译的基础上，为野外实地调查提供了依据，便于摸清工作区矿山基本现状及其开发对生态环境的影响，初步能查明矿山地质环境问题的类型、分布及危害状况，评价矿产资源开发对地质环境的影响，分析出矿山地质环境变化趋势，提出矿山地质环境保护与治理恢复对策建议，为保护矿山地质环境提供依据。

【1】王海荣，等.闭坑矿山地质环境问题及其治理对策研究——以河南省新乡市凤泉区为例[J].经济研究导刊，2011（30）：154-155.

【2】簿树奎,荆永菊.面向对象遥感影像信息提取[M].郑州：郑州大学出版社，2014.

【3】程玉书.基于SPOT5影像的黄土地区地质灾害遥感信息提取研究[J].测绘与空间地理信息，2014(11),140-142.

Application of Remote Sensing Technology in the Investigation of Mine Geological Environment in Xinxiang City

QIUSheng-qiang,MAZhong-sheng,YANGLi-ping
(InstituteofSurveyingMappingandGeoinformationofHenan,Zhengzhou450006,China)

Xinxiang city is one of the main mining cities in Henan province. It has an important position in the economic and social development of the province. Because of the great strength of the exploitation of mineral resources, the geological environment problem is serious more than 20 years, the government has planned to carry out a special investigation of geological disasters, such as 1: 50, 000 scale regional environmental geological survey, andmine geologicaldisasterpreventionandcontrolplanninginXinxiangarea.

geologicalenvironment；remotesensingtechnology；interpretationmethod；verificationresult；application

TD167

B

1007-9467（2016）07-0175-02

2016-5-24

邱胜强（1977～），男，安徽桐城人，工程师，从事测绘与遥感地质工作研究，（电子信箱）154322986@qq.com。