北斗位移监测技术在矿山地质灾害监测中的应用研究

曹 巍，安平利，张有祥

（北京荣创岩土工程股份有限公司，北京 100000）

地质灾害频发与采矿修路等活动有关，对于一些特殊地域来说，地质灾害造成的后果是十分严重的[1]。尤其对于一些矿山来说，地质灾害的发生不仅会威胁到矿区内工作人员的生命安全，同时也会使得矿山承受巨大的经济损失，同时这种危险也会威胁到周边居住的人们。通常诱发矿山地质灾害的原因有很多，矿区采矿生产就是其中一项重要原因[2]。并且采矿中人为造成的地质灾害会带来更加严重的经济损失。比如：在采矿过程中导致山体滑坡而招致崩塌；由于地面开裂造成地裂缝“吞人”；沉陷而导致的人员伤亡等等。随着矿集区的不断加深，深部开采已经成为当下矿产的主要模式。深凹露天矿逐渐取代了露天矿，使得矿山地质灾害的严重性也不断加剧[3]。

1 基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法设计

1.1 基于北斗位移监测技术提取矿山地质灾害图像

基于北斗位移监测技术进行矿山地质灾害图像的提取，通过对地学空间灾害图像的影数据进行分析，根据多源图像的物理属性进行种类划分。根据研究目的，选取合适的遥感数据源，采用了推扫式成像技术，可采集1米分辨率全色影像和4米分辨率多光谱影像，经数据融合能得到1米分辨率的彩色影像。通过北斗位移监测技术提高该监测图像的分辨率，使得矿山地质灾害图像在合理遥感距离进行图像量级色彩代替。

1.2 量化矿山地质灾害图像特征

对提取得到的矿山地质灾害图像，进行矿山地质灾害图像特征量化处理。由于遥感系统空间、波谱、时间及辐射分辨率的限制，不可避免地在遥感数据的获取过程中存在误差，遥感图像预处理主要是在保持影像信息量和清晰度的前提下，对原始图像中的噪声、条带等进行一系列的噪声消除、几何失真校正、辐射纠正等相关处理。

因此，在实际图像分析和信息提取之前，降低了影像的对比度，校正方法也因不同的图像特征存在差异。卫星影像采用获取方式为中心投影，当地形起伏变化时，会产生局部的偏移。同时由于研究区为中低山区，地形起伏较大，几何畸变较严重，成像范围大，所以必须进行正射校正，如图1所示。

图1 修正地质灾害图像

遥感数据的最佳波段选取，是遥感影像增强处理的关键部分，即为适当选取影像所有波段的一个子集进行组合，该子集不仅能很好的体现各自效用，而且便于图像特征的提取。对其中为地质灾害图像特征进行对照标注，地质灾害图像特征值如表1所示。

表1 地质灾害图像特征值对照表

根据表中地质灾害图像特征值，进行图像特征判定，将图像归类到D1、D2、D3、D4中，根据地质灾害图像特征进行地质灾害信息的判断。

1.3 通过灾害特征判断地质灾害信息

将影像分割成若干不同的灾害信息对象块，根据卫星影像的研究学习，总结塌陷坑、地裂缝等灾害具有明显的影像特征及一定的地域规律性，同时结合实地的调研采样，分别建立塌陷坑、地裂缝等解译数据库和地物波谱数据库，最后建立相应的知识模型，进行自动的信息提取。

基于北斗位移监测技术，分割参数的选择是决定影像分割效果的重要指标，通过多次的分割效果预览计算，设定塌陷坑、地裂缝、地面沉降区的分割值参数分别为84.2，82.7，79.2，这些值可以最大限度的分割出目标信息，基于北斗位移监测技术主要是以光谱特征进行的，对存在其中的盲目性和混淆性进行分辨，提出具有零星分布星点的图斑，同时需要与目视解译图进行对比分析，以此达到通过灾害特征判断地质灾害信息的目的。最后进行栅格一矢量转换，简化储存格式，同时对一些碎屑多边形进行处理。至此，完成基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法设计。

2 实验分析

通过对比试验，对比传统方法1、传统方法2与基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法提取灾害信息能级匹配率的大小，验证更优的监测方法。

2.1 实验准备

利用MAPGIS软件的空间分析模块，将自动提取地质灾害矢量文件与目视解译结果进行叠置分析，以便两者相互印证。在地质灾害信息增强的基础上，利用“已知推未知”的理念，在软件中提取研究区内的各类矿山地质灾害。根据已知地质灾害点的图像纹理、色调特征，在图像上圈定与其相似的矿山地质灾害，并将其在图像上裁切出来，形成单独的小块图像。在小块图像中除了包含地质灾害外，还包含诸如草地、裸土等地物类型。利用ENVI4.5软件的监督分类方法对不同地物类型进行分类，并将分类结果输出为软件所能识别的图像格式。

2.2 对比提取灾害信息能级匹配率

传统方法1、传统方法2与基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法的提取灾害信息能级匹配率如表2所示。

表2 提取灾害信息能级匹配率

分析表中数据可知，传统方法1的提取灾害信息能级匹配率最高为15.94%，取灾害信息能级匹配率最低为10.24%。传统方法2的提取灾害信息能级匹配率最高为29.19%，取灾害信息能级匹配率最低为20.94%。基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法提取灾害信息能级匹配率最高为47.58%，取灾害信息能级匹配率最低为40.68%。因此，基于北斗位移监测技术的矿山地质灾害监测方法更好。

4 结语

通过本文研究，提高了地质灾害信息的能级匹配率，使得地质灾害信息的监测有效率得到了提升。下一步应当针对遥感信息增强做进一步研究，利用光谱能级匹配法提取目标在图像中的相似度，并将其作为目标信息波段加入到原始数据中去。然后进行波段归一化处理，以减少不同波段数据的量纲或数量级的影响，进一步提高监测地质灾害信息的精确率。