遥感在矿产集中开采区地质环境解译中的应用——以宁夏石嘴山市石炭井矿区、惠农矿区为例

张慧娟，张永杰，魏采用，罗新林

（宁夏遥感测绘勘查院，银川 750021）



遥感在矿产集中开采区地质环境解译中的应用——以宁夏石嘴山市石炭井矿区、惠农矿区为例

张慧娟，张永杰，魏采用，罗新林

（宁夏遥感测绘勘查院，银川 750021）

摘 要:随着卫星遥感数据空间分辨率和光谱分辨率的提高，突破卫星遥感对宏观地质灾害、地质环境进行微观研究的限制，为地质灾害、地质环境研究提供了重要手段。利用遥感技术多源、多时相、高精度的优势，在全面收集、分析已有相关资料的基础上，结合地学信息技术，快速、准确、客观地获取工作区矿山地质环境信息，查明研究区的矿山地质环境问题，为研究区开展矿山地质环境治理提供基础数据。

关键词：遥感；地质灾害；地质环境；应用

矿山地质环境一方面是由矿区自然地质环境决定的，另一方面矿产资源高强度、大规模的开发加剧了矿区地质环境的恶化。长期以来，由于多种原因，我国矿产资源开发利用与管理比较粗放，在造成矿产资源严重浪费的同时还引发了一系列环境问题，导致矿山普遍存在着植被毁坏、地质灾害和环境污染隐患并存等诸多地质环境问题。“三废”污染严重，泥石流、地面塌陷等地质灾害频繁发生，部分严重的地质环境问题已经危及到了矿山的正常生产和区域社会经济的可持续发展，因此开展矿山地质环境调查是一项具有基础性、战略性和紧迫性的重要工作。

1　矿山地质环境概况

宁夏矿业开发强度不高，产业链短，利用程度低，长期以来，由于观念、法制、管理等多方面的原因，特别是八十年代末“有水快流”的开发思想，对矿产资源造成了不合理的开发和利用。而宁夏自然生态环境比较脆弱。由于矿业开发，对全区矿山地质环境的改变和影响是广泛而深远的，矿业活动所衍生的矿山地质环境问题呈现出复杂性和多样性。

2　遥感数据源选择

矿山地质环境遥感解译选用2012年法国SPOT5卫星数据。以图像处理软件PCI为平台对遥感数据进行几何校正，校正采用高斯—克吕格投影，克拉索夫斯基地球模型，6度分带，中央经线为105°，二次多项式法，立方卷积重采样。校正后的影像精度控制在一个像元以内，融合处理后影像空间分辨率为2.5m。影像图清晰度高，干扰信息少，色彩丰富，具有极为丰富的地表环境信息，遥感可解译程度高。

3　遥感解译及解译标志的建立

应用高空间分辨率遥感数据，结合地学信息技术，快速、准确、客观地获取研究区及周边地区矿产资源开发占地的类型以及占地面积、分布等情况。主要解译内容包括：

1）研究区矿产资源开发过程中破坏和占用土地的类型（包括排土场、煤矸石堆、堆煤场等）；

2）研究区矿产资源开发过程中占用土地类型的面积、分布位置及数量等情况。

解译标志是指在遥感影像上能具体反映和判别地物或现象的影像特征，建立解译标志是遥感影像目视解译的基础工作。解译标志的建立，主要采用实地调查的方法，在充分收集地面实况资料后，对各类地物体在遥感图像上的形状、大小、色调、阴影、纹理、影像结构、图案花纹以及与之有联系的地质、地貌、土壤、水文、植被、气候、人文活动等形成的影像特征进行综合分析后确立。每个解译标志由裁切下来的遥感图像、分类名称、地理坐标、影像特征描述（如颜色、结构、纹理等）、地面实况等几部分内容组成，解译标志有实地照片相对应。

矿区内主要地物影像特征表

矿山地质环境遥感解译标志的建立一般根据色彩、影纹图案、矿山环境特征、地形地貌、植被、人为活动及其它方面，其中以矿山环境特征为解译的重点。初步解译标志根据已有的资料予以归纳总结，并随着工作进展不断加以完善，最终解译标志须经野外验证后确定。

4　遥感解译结果

研究区正在开采的矿区在影像图上色彩较深，黑灰色相间，主要是由于采区内部矸石堆、煤堆及采坑相间分布形成。周围可见色彩明亮的矿山建筑，周边道路及植被呈深灰色。停止开采煤矿在形状上与正在开采煤矿类似，但是色调由灰至灰白不等，停产越久的矿山色调越浅。有的因为停产过久，矿山建筑及设施均遭到破坏，纹理较为均一（图1～4）。

图2　矸石堆场遥感影像及实地照片

图3　粉尘堆积区遥感影像及实地照片

此次研究通过对宁夏石嘴山市石炭井矿区-惠农矿区的矿山地质环境问题进行调查，查明了主要的矿山开采活动破坏和占压土地的类型和面积以及分布状况等，得出如下结论：

1）石炭井矿区和惠农矿区矿山开采活动破坏和占压土地的类型主要有采场、堆煤场、矸石堆场、废渣场、取弃土场、粉尘堆积区等6种类型。

2）矿山开采活动破坏和占压土地的类型中堆煤场、废渣场以及矸石堆场所占面积最大。

3）基于地理信息系统技术、遥感技术、全球定位技术和计算机技术的遥感调查是一项先进的技术手段，将成为地质灾害调查监测的发展趋势。利用遥感技术对自然因素或者人为活动引发的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降以及矿山开采破坏和占用土地资源等地质问题进行调查，通过调查掌握矿山环境地质灾害问题，可以为矿山环境恢复治理提供依据。

图4　废渣场遥感影像及实地照片

5　存在问题

受影像数据分辨率限制，矿山开采点开采状态在影像图上识别有难度。在部分区域未能解译出矿山开采过程中造成地面塌陷、地裂缝以及地面沉降等问题以及矸石堆、渣场等矿业活动目标的界线，如在惠农区的葡萄泉子，矿业活动目标相互交叉，准确判断各类图斑界线有一定难度，且只统计了其破坏压占土地面积，未能统计出具体的矿业活动类型的面积。根据本次遥感解译的经验，提出以下几点建议，希望对今后的工作有一定的指导和帮助：

1）在今后的矿山地质环境恢复治理工作中，可充分发挥遥感技术快速、直观、经济的特点，对工作区矿山地质环境问题进行动态变化对比监测，为矿山环境恢复治理提供详实的基础资料。

2）如果条件允许，可选用更高分辨率（空间分辨率0.6m以上）的卫星影像数据或无人机航拍数据，对重点矿区的典型矿山地质环境问题开展大比例尺、高精度的遥感调查解译工作，以便获得更加精准的调查数据，为相关部门决策提供依据。

参考文献:

[1]陈文平，韩小明，范英霞.APOT5影像数据在伊犁谷地地质灾害调查中的应用[J].新疆地质.2008.12.

[2]欧阳华平，赖健清，张建国，等.遥感技术在煤矿开采区详细地质灾害调查中的应用[J].矿物学报.2009.S1

[3]徐国文.青海省地质灾害遥感解译标志与应用[J].中国地质灾害与防治学报.1994.S1.

[4]于志江,王猛,梁栋彬.基于Google Earth影像图遥感解译在我国西北矿产地质调查中的应用[J].吉林地质.2008.12.

The Application of Remote Sensing to the Monitoring of Geological Environment in Mineral Exploration Area

ZHANG Hui-juan ZHANG Yong-jie WEI Cai-yong LUO Xin-lin
(Ningxia Remote Sensing Survey of Surveying And Mapping Institute,Yinchuan 750021)

Abstract:This paper deals with the application of remote sensing to the monitoring of geological environment in mineral exploration area by the example of Shitanjing and Huinong Mining areas in Shizuishan.

Key words:remote sensing; geohazard; geological environment; application

作者简介：张慧娟（1985-），女，宁夏吴忠人，工程师，研究方向：遥感地质

收稿日期：2015-04-27

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.028

中图分类号：P627

文献标识码：A

文章编号：1006-0995（2016）01-0132-03