遥感影像在矿山地质环境监测治理方面的应用关键思路分析

赵紫威，苏 然

（1.河北省地质环境监测院，河北 石家庄 050021；2.河北省水文工程地质勘查院，河北 石家庄 050021）

随着我国科学技术水平的快速提高，遥感监测技术逐步成熟完善，其应用范围不断扩大，特别是在矿山地质环境监测治理工作中得到了越来越广泛的应用。矿山地质环境往往较为复杂，传统的监测方式不仅操作难度大，而且难以有效覆盖矿山区域。通过遥感技术的应用能够全面高效的采集矿山区域地质环境的影像信息，且遥感影像具有较高的分辨率，能够客观准确的反映矿山地质环境特征，因此在监测矿山地质环境变化工作中可以发挥重要的作用。同时，遥感影像也可以应用于矿山地质环境治理工作，其能够为矿山地质环境治理效果的判断评价提供可靠的参考依据。因此在矿山地质环境监测治理工作中应积极探索遥感影像的应用，进一步拓展遥感影像的应用途径，为矿山行业实现可持续性发展奠定良好的基础。

1 概述矿山地质环境监测治理

（1）常见矿山地质环境问题分析。在矿山的生产运营过程中，对地质环境会产生较大的影响，进而引发地质灾害问题，威胁相关人员的生命财产安全。在矿山开采时由于破坏了山体覆盖植被，使得山体表层土壤严重流失，这是引发滑坡灾害的重要诱因之一[1]。而矿山在开采过程中还会产生大量的固体废弃物，而废弃物一旦堆放不当也会在降雨等客观因素的影响下发生坍塌，进而诱发滑坡等地质灾害。同时，在矿山开采过程中，不同的开采作业方式对地质环境的影响也存在一定的差异。例如井工开采方式会对矿山区域的地下水分布、地质层的平衡性等产生较大的扰动，而在露天开采矿山的作业过程中则主要对地表地貌特征等造成破坏。此外，矿山开采还可能造成岩层出现裂缝等问题，这些都会对矿山生产安全产生不利的影响，并破坏自然环境，因此需要对矿山地质环境加强监测，及时掌握矿山地质环境特征以及其变化情况，从而采取相应的治理措施。

（2）监测治理矿山地质环境工作内容分析。在对矿山地质环境进行监测时，主要是全面采集矿山和其周边地区的地质环境数据，并构建数据库，再对这些数据信息进行分析处理，以准确评价矿山地质环境。在矿山地质环境的监测工作中需要确保数据信息采集的全面性、准确性以及时效性，这样才能根据监测数据采取相应的治理措施。由于遥感影像具有较高的分辨率，而且遥感技术能够对矿山地质环境进行连续性的观测，可以利用遥感影像进行时空对比分析，因此要积极探索遥感影像在矿山地质环境监测治理方面的应用途径。

2 监测治理矿山地质环境工作中遥感影像应用分析

（1）应用遥感影像监测矿山崩塌隐患。在露天矿山中往往会由于过度开采而使陡峭悬崖以及山坡在自身重力等客观因素的影响下出现土层滚落、崩塌等严重的地质灾害，因此必须积极应用遥感影像等先进技术及时对矿山地质环境变化进行动态监测。在遥感影像中，如有矿山崩塌现象存在时，图像边缘会呈现直线或弧线特征，同时在遥感影像中还可以根据成像颜色的深浅来反映矿山的背光坡或向阳坡，通常成像较深的为背光坡，而成像较浅的部分则为向阳坡[2]。目前在矿山崩塌监测中大多是以TM图像以及ETM成像图为判断依据，不过这两类图像在显示山体崩塌区域方面存在一定局限性，因此还应结合SPOT5等图像的综合应用，使影像资料能够更加明显的显示矿山崩塌区域边界线，从而为矿山崩塌监测以及判断提供更加清晰准确的参考依据。

（2）应用遥感影像监测矿山采空区地质环境变化。为了加强对矿山采空区的监测，防止出现塌陷等问题，应积极应用遥感图像等先进技术方法，以保证矿山生产作业安全。在遥感影像中能够清晰呈现矿山采空区塌陷情况，塌陷区在遥感影像中往往呈环形斑点或者椭圆形特征。在TM影像中还能够以明暗变化客观反映矿山采空区不同的塌陷深度以及不同矿物元素含量等信息。在应用遥感图像对矿山采空区进行监测时，应根据塌陷区与周边区域在地质环境特征上的差异性选择阙值法等图像信息采集方法提取相关数据，并结合SPOT213和全色波段等方法对图像进行处理，以获得清晰度较高的遥感影像，从而为矿山地质环境监测治理工作提供更加客观准确的参考依据。

（3）应用遥感影像监测矿山地质环境污染情况。在矿山开采过程中，往往会对地质环境造成严重的扰动，同时矿山在生产过程中所产生的废渣以及废水废气等废弃物也会直接影响矿山区域的地质环境，因此这也是矿山地质环境监测治理工作的一个重要环节。在矿山污染监测工作中应积极应用遥感影像及时掌握矿山地质环境的变化。当有暗红色以及亮白色等明显斑点出现在TM543成像图上时，说明该矿山区域可能存在粉尘污染物，应及时采取相应的治理防控措施。同时，在矿山地质环境监测工作中还可以根据SPOT5光谱图监测矿山区域的废水排放情况，该类图像能够较为准确的反映水体所含化合物的不同，为减少矿山水体污染等矿山地质环境治理工作提供重要的参考基础。

（4）应用遥感影像监测矿山地貌景观变化。通过遥感影像能够准确清晰的呈现矿山在开采作业时对自然山体地质环境的扰动情况，在遥感影像中既能够显示基岩裸露情况，也可以显示植被的破坏情况，同时还能够对矿山周边区域的人类居住环境是否受到矿山开采活动的影响进行监测，因此遥感图像在矿山地质环境监测治理工作中具有极高的应用价值。相关部门应根据遥感影像中反馈的矿山地质环境变化情况采取有针对性的治理防控措施，以减少矿山生产对自然生态环境的影响，促进矿山行业的升级转型。

（5）应用遥感影像监测矿山地质灾害。在矿山开采过程中由于对自然地质环境会产生较大的扰动，因此往往会诱发地质灾害问题，对相关人员的生命财产安全构成了严重的威胁。为了准确全面的掌握矿山地质环境变化情况，及时对地质灾害进行科学的判断以及预测，应在矿山地质环境监测治理工作中积极应用遥感影像等数据资料，以了解矿山区域山体以及岩体是否存在滑坡泥石流、裂缝以及地表变形塌陷等情况。以泥石流灾害的监测评估为例，应综合利用453以及741波段的ETM、TM成像图，并对图像进行对比度和色彩强化处理，以便更加准确的识别矿山是否存在泥石流灾害发生隐患，从而及时发出预警信息，为矿区人员设备的安全提供更加可靠的保证。

3 矿山地质环境监测治理中遥感影像应用要点分析

在应用遥感影像开展矿山地质环境监测治理工作时，应准确掌握遥感影像采集处理方法，严格控制遥感影像精度，为矿山地质环境信息的解译提供便利条件。目前在采集遥感影像时主要通过卫星以及相关飞行器作为数据采集平台对矿山区域的地质环境、地形地貌等进行拍摄。近年来随着我国无人机技术的不断成熟完善，无人机逐步成为了遥感影像信息采集的重要平台基础之一。当完成遥感影像数据的采集后，还应再利用专业计算机软件对采集影像数据进行加工处理，确保遥感影像治理能够满足信息提取要求。在完成各种矿区地质环境影像信息的解译提取后，还应根据外业实地观测数据等进行验证分析，以便为矿山地质环境监测治理工作提供准确全面的参考依据。

（1）遥感影像校正处理。在应用遥感影像进行矿山地质环境监测治理时，应对遥感影像数据进行校正辐射处理，以减少遥感影像误差，确保遥感影像的成像时间以及分辨率等能够达到实际需要。在辐射校正处理中可以根据矿区地质环境特点以及遥感影像的具体情况采用相对或者绝对辐射校正等处理方式。

（2）遥感影像融合处理。在对遥感影像进行融合处理时，主要是通过光谱信息处理、纹理处理以及空间分辨率处理等多种技术方式对不同成像方式加以融合，以提高遥感影像清晰度。在影像融合处理时可以采用多波段融合方式处理遥感影像数据，在数据计算时则可以选择HIS变换法，以确保遥感影像光谱特征清晰明显，能够具有较高的实用价值。

（3）提取遥感影像信息。在通过遥感影像进行信息提取时，主要是根据遥感影像中所呈现的几何形态以及纹理变化等进行解译，从而实现对矿山建筑、开采面以及废弃物堆积等各类地表类型特征的提取以及描述。在解译遥感影像时应根据实践经验合理选择纹理图案、空间关系、形状大小、空间位置、阴影以及色调等标志，并科学应用解译方法，以确保解译准确客观。在解译矿山地质环境时要准确把握不同类型影像特征，例如在区别矿山废石渣以及排土场时，二者在颜色上存在一定的区别，较为明亮的应为排土场，而呈灰色或较暗色调的则是废石渣。同时，排土场堆积体多呈平整顶部特点，且影像质感较为平滑，范围大小存在差异，位置与采矿场较为接近；而废石渣堆位置则多位于斜坡或者沟谷等位置，其影像成长条或者不规则块状特点，质感较为粗糙。在完成对遥感影像的解译以及信息提取后，还应结合外业作业进行验证核对，以确保信息提取准确无误。

4 总结

利用遥感技术所获取的遥感影像具有较高的时效性和分别率，能够更加高效全面的反映矿山地质环境特征以及地质环境变化，因此在遥感影像在矿山地质环境监测治理方面得到了越来越广泛的应用。为了更加及时准确的掌握矿山地质环境情况，对矿山地质环境治理效果进行科学客观的判断分析，应进一步加强对遥感影像在矿山地质环境监测治理工作中的推广应用，并熟练掌握遥感影像应用要点，从而为矿山地质环境监测治理提供全面、可靠的参考依据。