永州市零陵区尾矿库信息遥感监测与评价研究

2019-07-22陈哲锋

世界有色金属 2019年10期

陈哲锋

（福建省地质测绘院，福建福州 350011）

尾矿库是矿山选矿厂必不可缺少的设施，是选矿生产的产物。在矿山开采出的矿石中，经选矿厂选出有价值的精矿后，剩余的暂时无法利用的矿石或有害成分的废弃矿石与选矿产生的废水一起形成尾矿。其数量大，若随意排放不仅破坏、污染周边山川环境，而且造成矿产资源的流失。

为有效预防尾矿库事故，加强对矿山尾矿库的监测和管理，需开展摸清尾矿库存在状况及其监测工作。本文重点在信息提取效能方面进行研究，采用面向对象和光谱特征差异法进行快速信息提取与监测识别，提高应急效率。

1 区域概况

零陵区位于湘江上游、湘水与潇水汇合处。北与永州市冷水滩区相连接，南界双牌县，西北接东安县，西接广西区全州县，东抵祁阳县。地理坐标位于东经110°10′～111°56′和北纬25°51′～26°26′之间，面积1962平方千米。境内气候温和、雨量充沛的亚热带气温条件，既具阳光丰富的大陆性季风气候特点，又有雨量充沛、空气湿润的海洋性气候特征。全年平均气温在17.6℃～18.6℃之间，无霜期年均285天～311天，年降雨量1290毫米～1900毫米。地势是西南部较高，东北及中部较低，境内都庞岭、越城岭屏障于西北；萌渚岭、九嶷山雄踞于东南，阳明山、紫金山拦腰穿插于东西，将全市分成南北两大块—零祁、宁道两大盆地。即形成三山围夹两盆地，呈现向东倾斜的“山”字形地貌总轮廓。

2 技术方法

收集区域卫星遥感影像数据，完成校正、调色、融合、镶嵌、裁切等一系列遥感影像处理生产正射影像图，通过分析尾矿库结构组成、形状特点、纹理特征以及光谱信息的分析，建立尾矿库直接和间接遥感解译标志，再通过面向对象分析法技术针对性提取区域尾矿库信息，再通过光谱特征差异法实现多期次动态监测，进而完成了永州市零陵区尾矿库信息遥感动态监测与评价。

3 尾矿库遥感信息提取与监测

根据尾矿库结构、形状等特点在遥感影像的反映，从颜色、形状、纹理与空间位置等影像特征建立尾矿库遥感解译标志，结合面向对象分析方法进行尾矿库信息提取，运用光谱特征变异法进行动态监测。

（1）解译标志。尾矿库是人类工程活动的产物，人工痕迹显著，下游具有线性特征明显的尾矿坝，坝体大部分无植被覆盖呈灰白色，具有明显高度落差，或呈典型下三角形状；库体水体颜色多呈灰、土黄等颜色。部分尾矿库坝体下发具有绿化带等，上游水体颜色过渡到绿色，与水库水体一致。尾矿库周边一般都有选矿厂、选矿池等矿山建筑，彼此之间通过矿山道路连接。

（2）面向对象分析法。面向对象分类技术集合临近像元为对象用来识别感兴趣的光谱要素，充分利用高分辨率的全色和多光谱数据的空间、纹理和光谱信息来分割和分类的特点，以高精度的分类结果或者矢量输出。它主要分成两部分过程：影像对象构建和对象的分类。

（3）光谱特征变异法。光谱特征差异法主要采用了影像融合技术。影像融合是将空间、时间、波普上冗余或互补的多源遥感数据按照一定的规则（或算法）进行运算处理，获得比任何单一数据更精准、更丰富的信息，生产具有新的空间、波普、时间特征的合成影像数据。影像融合既可以提高多光谱影像空间分辨率，又保留其多光谱特性，强调信息的优化，突出有用的专题信息。

通常影像融合是同一数据源同一时相的同颗卫星获取的全色与多光谱数据进行融合，光谱特征变异法采取融合的数据源可以非同源，非同一时相而同空间位置的影像进行融合，即利用前一时相的多光谱数据（或全色）与后一时相的全色（或多光谱）数据进行交叉融合，因同一地物反映在多源遥感影像上的信息是一一对应的。当同一地物在两者上的信息表现为不一致时，那么融合后影像中此地物的光谱就表现得与正常地物的光谱就有所差别，此时称地物发生了光谱特征变异。利用光谱特征变异法突出变化信息，可迅速发现对象发生变化的位置、规模，缩小观测范围，提高监测速度和应急效率。图1a为前时相数据，尾矿库北侧为尾矿倾倒处，南侧为水面；b为后时相，整个区域都已被尾矿覆盖，南侧明显无水面特征，c为两者影像进行IHS融合后效果，其南侧呈浅紫色异常色调，其异常色调为变化区域，异常色调极大提高辨别效率，及其变化范围。

图1 面向对象矿山尾矿库信息提取

4 矿山尾矿库遥感分析

通过面对对象分析和光谱特征变异法对工作区开展了尾矿库及动态变化情况遥感解译，经地面调查验证，在永州市零陵区尾矿库共计查出171座尾矿库，集中分布于水口山镇、石岩头镇、珠山镇等，涉及矿种为锰矿。

表1 研究区各种尾矿库汇总统计表

通过区域尾矿库分布情况，以及同历史遥感数据比较分析，区域矿山尾矿库具有以下特点：①区域矿业活动强度呈稳定趋势：研究区尾矿库数量上保持不变，面积上有所增加，新增7.79公顷，增长了1.56%，幅度较小；②尾矿库缺乏选址：尾矿库占地类型主要为山间林地，部分了侵占了周边耕地，且主要分布在临近矿山开采区，部分临近乡镇；③区域尾矿库存在潜在污染：区域矿产为锰金属矿，尾矿库渣及废水含有大量有害物质，尤其重金属元素，在经雨水冲刷和淋滤下，存在潜在污染下游水系及地下水；④区域尾矿库存在安全隐患：山谷型尾矿库坝体多以夯土结构，存在安全隐患。