区域矿山遥感监测实施效果评估研究

刘 斌

（华北地质勘查局五一四地质大队，河北 承德 067000）

1 矿山遥感监测

矿山遥感监测技术主要是通过遥感技术对矿山数量、利用情况等进行统计分析，并达到辅助政府和相关人员进行决策和管理的目标。遥感影像数据是整个监测活动的基础底图。叠加在遥感底图上的矢量数据等文件信息可以参考整个监测活动。因此，在构建矿山遥感监测管理系统时，需要对数据进行采集和处理，使监测数据能够起到支持决策和管理的作用。整体的遥感监测技术具有以下特点，首先，遥感监测所需要的数据众多，不仅包括各类的监测成果，还有很多监测指标，这些指标和结果相互联动和互相印证，就会导致整体的监测过程非常繁琐，需要统计多种格式的数据，并需要不同软件的衔接互换[2]。

2 区域矿山遥感监测实施效果评估特点

（1）特殊性。矿井遥感技术监测数据更加专业和特殊。从数据的内容来看，矿山遥感监测处理的大多是地理信息空间数据。从规模上看，这些数据是由各级县行政区提取的。从项目管理的角度来看，矿区监测中的数据处理虽然规模较小，但由于考虑了周期和进度安排、风险评估和人员协调，因此非常复杂和特殊。

（2）可变性。挖掘监控数据不是不可变的。首先，监测单位或机构会根据监控需求调整图层字段定义和字段之间的约束，这直接导致元数据文件的自适应调整，间接导致组织结构、命名规则、字段逻辑、拓扑关系和坐标的变化，间接影响统计报表和元数据表等结果。其次，有些任务前期不明确，不可知或多变，最终会由用户和监控人员反复讨论后确定。这要求应用程序在提供定制服务的同时应该是可扩展的。

3 区域矿山遥感监测技术流程

在实际的矿山遥感监测中确定固定的流程是非常有必要的，此外在实际的管理中，应当优化整体的技术流程，首先，需要做好前期的准备，准备好相关的数据、调试好器材并制定野外监测路线，然后，寻找对应的地点并进行相关的野外验证，明确调查与初步解译中的差异，如果发现有错误的类别则需要增加检验的样本，并逐一验证。整体的工作流程如图1。在矿区监测完毕之后，会对监测数据进行编制和管理，并进行下一步的决策。

（1）研究区情况。本文以河北迁西、山东龙口等为研究区，在该研究区域中，河北省基本的开采以露天和地下铁矿开采为主，也包括白云岩的开采，山东省研究区主要是以金矿开采、饰面花岗岩开采为主。本次选用了两景2m、8m星（高分一号02、03、04卫星），数据产品为L1A级[1]。

（2）数据提取。通常情况下应当选择下列为解释标志，同时对相关数据进行提取，主要包括以下几点：①露天工作面。和普通的裸地不同，采煤工作面因为要面临持续开采，一般会比周边地形更低。对于露天的矿来说，遥感影像的色调与纹理和周边环境有明显的差异。在高分辨率的图像中，排土场与矿坑的解译有较大差别，矿坑边坡一般呈现阶梯状。②固体废弃物。固体废弃物有很多种类，大多数都放置在矿井周边。图像中的固体废弃物一般会有清晰的轮廓，其内部纹理会呈现细密、有序的特征。在高分辨率的遥感影像当中，卫星能够直接分辨出裸露尾矿区域。③粉尘污染。关于粉尘污染的图像，其显示一般在植被欠发达地区，污染区域下方地表有浓烈雾感，污染区域的整体轮廓不够清晰，所以非常容易进行区分。④地面塌陷。引起局部地面塌陷的原因是过度开采地下矿产资源引起的，因此塌陷坑有一定的深度，在阴影的效果下，卫星图显示的地形形态会明显呈现三维效果，其通常会呈群体分布。⑤地裂缝。地裂缝位于浅层土壤结构与地表结构的变化，促使部分土壤湿度、透水性以及含水量增大，湿度下降，呈现线性图像的特征。

（3）数据处理。矿区遥感监测中，在解译要素识别前，需要对原始图像进行预处理。在envi中使用GF-1卫星的扩展模块打开数据，将原始数据XML文件中的卫星类型改为GF-1。全色和多光谱数据经过正射校正后，进行配准和融合。最后，以研究区的GF-1影像为底图，对两个L1A数据进行几何校正，校正后的影像几何精度满足要求。校准时遵循以下原则：①控制点选择在地形图和影像上能正确识别和定位的明显点。②控制点拟合误差控制在2像素以内。③控制点的选择遵循均匀分布原则。控制点一般选在8个象限，控制面积尽量大。

（4）矿区遥感资源开发和利用评价。①环境监测。对于中小型地下矿山，卫星图像纹理不够清晰，但可以区分矿山道路、废石堆和简易生产办公楼，无法识别井架和井口位置。根据开采矿物的不同，金矿的矿堆呈灰白色，但地下开采的矿堆难以区分和判断。对于露天矿山，在的图像上可以看到明显的负地形采场，在开采中的露天矿山上可以看到新鲜活跃的采面，图像被突出显示，可以识别矿山的开采状况；一般情况下，矿山环境治理、矿山排土场和其他环境说明都显示清楚。②卫星数据可识别精读。一般来说，用肉眼识别彩色图像时，可以从背景中分离出40～50个像素左右的矿山地物，粗略判断土地利用性质。对于中小型地下开采矿山，如果开采活动与周围原始地形对比明显，开采运输道路标志明显，废石堆较新鲜，卫星图像可以解译矿山位置，但无法识别井口和平硐位置。在露天矿中，在卫星像上可以看到明显的负地形采坑，在所开采的露天矿中可以看到活跃的开采面和矿路，可以识别开采状态。采场边界与周围特征对比明显，边界清晰，易于圈定。对于矿山环境要素等可在图像上进行解译。尾矿库还可以根据图像色调、是否高亮、是否有液体等判断利用状况，根据开采矿产和开采状况推断矿堆、废石堆和矿山建筑物的利用状况，露天矿临时搭建的简易工棚无法识别。

4 区域矿山遥感监测技术实施效果优化

（1）做好现场勘查辅助。针对解释人员的解释结果、专业知识和图像分辨率密切相关的问题，建议一方面建立系统的矿山开发现状遥感调查和监测技术标准，加强专业技术人员的培训。另一方面，应加强中低分辨率图像分布区的野外调查，尤其是地下矿区，更应当加强现场勘查，并结合实际的监测情况进行合理的优化。

（2）加强技术监测。对于开采周期短、工艺简单的矿产，建议进行动态监测，如果有某一个地区符合这个标准，则优先进行该区域的遥感监测，而不是等到全部数据采集完成后，再进行个别监测，一般情况下，达到每年监测3-4次的频率最佳。随着高分系列、天绘系列、遥感系列等国内卫星发展越来越成熟，处理的数据数量越来越多，遥感数据采集能力也越来越强。遥感监测需求可以得到充分满足，因此也需要加强技术管理，并逐渐推动国产卫星在该领域的应用。同时需要做好技术的优化和设备的保养，针对设备的技术变化，对于人员的要求程度更高，如果一旦出现安全故障，其要想检修也是非常不容易的，往往需要付出更多的资金，针对以上问题如果想提升设备运行的稳定程度，就需要建立完善可靠的管理系统，以稳定整体的设备运行需求。

（3）做好工作人员管理。建立严格的工作人员管理制度，提升遥感监测、研究和服务水平。落实技术人员的岗位自认制度，并通过聘任和考核等途径做好人才管理。在实际的管理中应加强人才管理，形成技术精湛、结构合理的人才队伍。技术人员需要独立完成自身的工作，并能负责设备日常维修和保养，具备一定的技术改造和创新能力，严格遵守相关的规章，做好工作协同管理。

5 结语

总而言之，在实际的矿区勘测中，需要做好技术研究，并定向优化技术应用，尽可能提升整体的技术实施效果，以当下的技术水平进行分析，卫星勘测中遥感监测依然存在一些问题，这些都需要逐步实现技术优化，并整体上将遥感监测的准确性提升，相较于传统的GIS技术，遥感技术更加灵活、规范、科学，而编制标准化的遥感监测数据编制标准也是非常有必要的，因此更需要加速技术研究，并制定灵活性好、拓展性高的技术设计，来实现集中管理，这样能将整体的监测效果优化和完善，提升管理效能。