基于遥感的矿区环境监测与评价

魏嘉磊

摘 要：近年来，随着社会经济的发展，矿山资源开发中的环境问题已经引起了社会各界的广泛关注，遥感技术具有用途广、探测手段多、探测范围大、获取信息丰富的特点，能够全面获取矿区环境的基本信息，进而对矿区环境进行监测。本文详细阐述了矿区环境遥感监测的具体内容，旨在为遥感技术应用于矿区环境监测提供一定的借鉴意义。

关键词：遥感技术；矿区环境监测；遥感监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.121

1 引言

长期以来，矿产资源的开发利用为我国经济社会的发展做出了巨大贡献，但与此同时，我国在矿产资源开发利用中往往忽略了环境保护，这大大影响和制约着矿业经济的可持续发展。矿山开采过程中由于矿山采掘、开挖对原生地表进行破坏，极易发生滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害；同时，矿山开采排放的废水、废石、废气等，引发矿区水体、粉尘、大气等污染，这些对人民群众的生存环境构成极大威胁。目前，矿山资源开发中的环境问题已经引起社会各界的广泛关注， 但传统的环境监测方法已不能适应迅速发展的矿产资源开发环境保护的需要，如何快速、高效的对矿区环境进行监测成为亟待解决的问题。

遥感是二十世纪六十年代发展起来的对地观测综合性技术，是指应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术[1]。遥感技术具有用途广、探测手段多、探测范围大、获取信息丰富的特点，能够全面获取矿区环境的基本信息，进而对矿区环境进行监测。矿区生态环境问题包括：对地表的破坏、对土地的占用和破坏，对自然景观的破坏，“三废”污染，水资源破坏，水土流失，诱发或孕育滑坡、泥石流、冲击地压、矿震等动力地质、环境地质问题，噪声和振动污染，热污染等[2]。

2 遥感技术在矿区环境监测中的应用

利用遥感技术对矿区环境监测主要分为以下三个阶段：包括矿区环境监测遥感影像处理、矿区环境遥感监测、矿区环境质量遥感评价。

2.1 矿区环境监测遥感影像处理

第一阶段，对采集到的矿区遥感影像进行处理，为后期环境遥感监测做准备。矿区遥感影像处理主要包括以下步骤：

（1）数据源的选择：首先利用中等分辨率遥感影像进行大面积普查，圈定矿山开发集中、环境破坏相对严重地区；其次利用较高分辨率遥感影像对所圈定地区内较大规模的环境破坏、地质灾害进行监测，并指出环境破坏最为严重的区域；最后利用高分辨率遥感影像，对局部重点地区进行详细调查[3]。（2）遥感影像预处理：遥感影像预处理主要包括对原始遥感影像进行辐射校正、几何校正、影像增强、数据融合、影像镶嵌、影像裁切等操作，最终制作出统一标准的遥感影像。（3）遥感影像波段组合：根据不同的影像解译要求，可以选择遥感影像中的不同波段进行组合，去除影像冗余信息，提高影像处理速度及影像解译质量和精度。（4）遥感影像三维可视化：遥感影像是研究区地表的真实反映，包含了地物的纹理特征，数字高程模型（DEM）是用数字矩阵离散表示地表地形，将两者结合可以生成某一地区的虚拟三维影像图。

2.2 矿区环境遥感监测

第二阶段，利用融合好的高分辨率数据开展矿山生态环境遥感调查与监测，然后对监测结果进行分析，为矿区环境质量遥感评价做数据准备。

2.2.1 矿区环境污染遥感监测

（1）水体污染监测：矿山开采过程中产生矿坑水、淋滤水、选矿水等直接排放到水体中，造成水体污染。当水体污染浓度较大时，水色产生显著的变化并与背景水色产生较大差异，可以在遥感影像上进行识别。（2）粉尘污染监测：粉尘污染主要发生在煤矿区，从可见光遥感影像上看，粉尘污染严重的地区植被生长较缓，树冠较小，在影像上色调较昏暗，树木轮廓不清晰。（3）大气污染监测：矿区大气污染主要是由于矿区炼矿厂排放的有害气体引起的，在影像上表现为被污染区域的地物不清晰，有雾罩感。

2.2.2 矿区地质灾害遥感监测

（1）滑坡遥感信息提取：矿区滑坡是常见的地质灾害，严重危害着人类的生产生活。滑坡遥感解译主要是根据滑坡及其要素的色彩、色调、纹理、阴影、形状等几何形态特征进行解译。（2）泥石流遥感解译：泥石流是一种严重的洪流作用下形成的地质灾害。在影像上，泥石流及其堆积物通常显示浅色色调，沿沟谷呈长条状分布，于沟谷处形成扇状堆积体，略显流动纹理，可根据这些特征进行解译。（3）坍塌遥感解译：坍塌通常发生在沟谷、河流等陡峭边坡地段，总体影像粗糙，呈浅色调不规则斑块状，微地貌起伏不平，可根据这些特征进行解译。

2.3 矿区环境质量遥感评价

第三阶段，选定评价指标，分析并建立适当的评价模型对矿区生态环境质量进行评价。

常用的环境质量评价指标主要包括了植被覆盖率，粉尘污染率，水体污染率，水土流失率和地质灾害发生率等。评价指标的提取通常遥感影像解译获得。

环境质量评价方法是依据一定标准，对特定区域范围的环境质量进行评定和预测的科学方法。主要工作程序为：（1）首先确定评价对象、范围和目的，并据此确定评价精度。（2）分别进行污染源调查监测评价、环境调查监测评价和环境效应分析。（3）利用环境评价指标进行环境质量综合评价。（4）研究污染规律，建立相应的环境污染数学模型。（5）对环境质量做出判断、评价和预测[4]。目前国内外关于环境质量评价的常用方法包括环境综合指数法、层次分析法和模糊数学法等。

3 结束语

矿区生态环境的破坏问题始终是制约国民经济可持续发展的重大问题。遥感技术将矿区环境监测工作引向深入。使用遥感技术，能够能够全面获取矿区环境的基本信息，避免以往因人为因素造成环境监测的片面性；同时，遥感技术能够提高环境监测效率，增加遥感调查的客观性，使得环境监测工作从原始的地面调查发展到空间调查，更加直观和有效。因此，遥感技术为矿区环境监测提供了一种新的技术手段，随着遥感技术的不断发展，其在矿区环境监测领域将会发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]梅安新，彭望琭，秦其明等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]郭达志，盛业华，胡明星等.矿区环境灾害动态监测与分析评价[M].徐州：中国矿业大学出版社，1998.

[3]王晓红，聂洪峰等.不同遥感数据源在矿山开发状况及环境调查中的應用[J].国土资源遥感，2006（02）：69-71.

[4]李庆臻.科学技术方法大辞典[M].科学出版社，1999.