基于信息遥感的矿山地质构造信息提取研究

李彦鹏，何希纯，陆金平，张志伟

（江西应用技术职业学院，江西 赣州 341000）

信息遥感技术是地质填图的一种重要手段，可以更快的完成区域地质调查工作，并利用大比例尺的测量方法，推进填土测量步伐。受到国外的新型技术影响，我国矿山地质调查也发生了改革，在一些矿山地区地质调查中应用，提取矿山地质构造信息[1]。

传统的矿山地质构造信息提取方法是根据ETM遥感图像的解译标志加以分析，得出有关矿山构造的初步结论，在研究有利的影像数据，对图像进行校正和融合等处理，但该方法无法填出高质量的地质图，无法发挥显著的作用。

1 基于信息遥感的矿山地质构造信息提取方法设计

1.1 确定矿山地质构造信息提取要素

根据地质环境因素的不同，分别用不同的精度提取方法。因此，根据矿山地质的不同环境变化，对地质信息进行统计分析，确定出该矿山地质构造信息的提取要素[2]。矿山地质环境信息提取要素如下所示。

图1 矿山地质构造信息提取要素

图1 将具体的地质环境因素分为四个部分，第一部分，利用对象分类方法对矿山采坑进行提取，并提供出排土场信息；第二部分，车尾矿的信息提取是利用阈值分割方法进行提取；第三部分，矿山建筑信息提取是利用人机交换解译方法进行提取；第四部分，使用归一化植被指数提取植被覆盖度的信息。植被指数是为了分析矿山范围被植被的生长范围和生长状况，由于不同植被的电磁波谱不同，要对其进行归一化处理，归一化植被指数计算公式为：

其中，NDVI表示归一化植被指数，NIR表示近红外波段，RED表示可见光中的红波段。采用阈值法对每个像素进行逐个区分。在综合分析不同尺度分割对象特征的基础上，根据图像的多尺度分割网络层次结构，建立不同尺度分割对象的对应关系。

1.2 实现矿山地质构造信息提取

基于信息遥感的矿山地质构造信息提取方法是在遥感数据中选择变化检测出的区域作为研究对象，在利用网格法进行划分，分别计算每个闭合区域，假设矿山地表连续，那就需要根据闭合区域的高程变化进行离散化积分，求出其体积，以此，实现对变化区域信息的提取。假设矿山滑坡地质灾害体变化区域为A,就需要将变化区域划分为接近于点的小面，则矿山变化区域高程的计算公式为：

高程模型是建立在地形连续的基础上，应用公式（2）求出矿山地质构造的高程变化数值，其体积变化量，表示：

其中，d表示地质构造土方量变化体积，a表示地质变化量，∫表示闭合区域，由公式（3）可得，矿山地质构造的土方量变化体积，但是需要基于变化信息建立高程模型函数，对矿山构造变化土方量进行求解，以离散化的形式，设A为矿山地质构造变化量。在运用网格法，将变化的闭合区域划分成n个无限接近于0的微小闭合区域，并将其记做Δsi，根据地形坡度分析得到坡度值，计算绝对水平面上的投影面积，记做Δαi，投影面积Δαi乘以对应的闭合区域，即可得出对应的小闭合区域的体积变化。在得出每个闭合区域的地形特征进行处理后，要对所检测的变化信息提取矿山地质构造信息。

在三维可视化的状态下，首先，要了解矿山构造地质的分布状况，在地形解译和模拟解译的理论的基础上，全面分析矿山地质构造的灾害信息。第二步，在信息遥感影像上，通过叠加DEM获取高程变化量，若在提取的过程中，无法获得影像的高程信息，就需要在遥感影像上叠加DEM后，提取矿山地质构造信息。第三步，在影像分割时要结合波谱信息和信息特征，确定分割尺度。但由于波谱信息是面向对象分割技术的有效因子，所以在分割的过程中，要计算影像波段的权重，在确定分割尺度，这也是确定遥感影像面相对象分割的关键。同时，也是决定分割对象异质性的指标。第四步，在提取矿山地质构造信息时，分割尺度的优劣会直接决定提取信息的质量，因此，要保证分割尺度不会受到影像的影响，以便于下一步信息的提取。在野外工作成果的基础上，结合研究资料，对矿山地质构造特征进行了分析，获得了研究区几何和运动特性的详细资料。由此，完成基于信息遥感的矿山地质构造信息提取的研究。

2 实验分析

在实验中，为验证基于信息遥感的矿山地质构造信息提取方法的逻辑性和准确性，采用数值对比的方式，对传统的矿山地质构造信息提取方法和本文设计的方法进行可靠性对比实验，实验结果如下所示：

图2 实验对比结果

从可靠性对比实验结果可以看出，采用本文设计的方法提取效果更好，可以将实地调查和采集到的数据上传到数据库中，并利用遥感技术监测地质的动态变化情况。

3 结语

通过分析不同要素的几何特征和分布范围，建立相应的方法，第一，使用面向对象的分类方法提取矿山地质构造信息，第二，提取信息时，要根据影像对象的描述规则集，分类提取结果，以此提高提取结果的精度。最后，通过实验论证，本文设计的基于信息遥感的矿山地质构造信息提取方法的可靠性。