基于物探技術(shù)的礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)分析

劉繼凱

（黑龍江省地質(zhì)測(cè)繪地理信息院，黑龍江 哈爾濱 150030）

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)礦產(chǎn)資源需求逐年增加，因此物探技術(shù)在礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用逐漸受到重視[1]。根據(jù)我國(guó)目前礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀來(lái)看，物探技術(shù)在其中的應(yīng)用主要用于采空塌陷、礦山污染以及礦山崩塌等領(lǐng)域，物探遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)由于其分辨率較高，且成本較低，因此在實(shí)際應(yīng)用中有著較大的優(yōu)勢(shì)[2]。如今物探技術(shù)廣泛應(yīng)用于礦山地質(zhì)工作中，物探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中主要需要對(duì)以前的物探資料進(jìn)行詳細(xì)的分析，同時(shí)結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)工作情況利用瞬變電磁法或可控源音頻大地電磁法進(jìn)行地質(zhì)勘查。

礦山地質(zhì)開(kāi)影響最大的就是地下水源,水源豐富的地區(qū)會(huì)嚴(yán)重的阻礙開(kāi)采工作,并且對(duì)后期開(kāi)采帶來(lái)一定的安全隱患,針對(duì)水源地區(qū)域,遙感技術(shù)能夠剖析地層水源的富集程度,有針對(duì)性的對(duì)水源進(jìn)行規(guī)劃分析,從更多的角度為礦產(chǎn)資源開(kāi)采提供數(shù)據(jù)支撐。

1 基于物探技術(shù)的礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)分析

1.1 采空塌陷的物探遙感監(jiān)測(cè)分析

采空塌陷作為礦山開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的災(zāi)害類型之一，主要形成原因?yàn)樵诘V山開(kāi)采過(guò)程中挖掘通道上方土壤與巖石由于重力原因引起塌陷。因此在對(duì)采空塌陷區(qū)進(jìn)行物探遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，主要采用磁法勘探，利用巖石、礦石間磁性的差異，通過(guò)對(duì)其磁異常的觀察，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)行勘查。由于挖掘通道上方的礦物種類與含量不同，因此塌陷變現(xiàn)程度也不同。但這種地質(zhì)情況很難通過(guò)傳統(tǒng)遙感圖像顯示出來(lái)[3]。

由于礦物質(zhì)中元素含量、低下深度不同會(huì)出現(xiàn)明暗程度不同的環(huán)形斑點(diǎn)或橢圓形板塊，而通過(guò)物探技術(shù)，能夠很好的對(duì)塌陷地區(qū)的環(huán)形斑點(diǎn)或橢圓形板塊進(jìn)行顯示。在發(fā)生踩空塌陷后，塌陷區(qū)域地質(zhì)環(huán)境與其周圍地質(zhì)環(huán)境會(huì)有很大不同，因此可以通過(guò)對(duì)塌陷區(qū)地質(zhì)信息進(jìn)行采集后，對(duì)其信息進(jìn)行處理制成遙感影像，從而有效分析出在發(fā)生踩空塌陷后，礦山地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)的變化，為后續(xù)礦山開(kāi)采體用預(yù)防性的措施。

1.2 礦山崩塌的物探遙感監(jiān)測(cè)分析

礦山崩塌主要是指一些陡坡上的巖石或土壤受到重力的影響，脫離主體礦山突然滾落下來(lái)的現(xiàn)象。這種崩塌現(xiàn)象一般出現(xiàn)在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中，在一些較為陡峭的懸崖山坡尤為常見(jiàn)。通過(guò)對(duì)崩塌礦山進(jìn)行物探遙感監(jiān)測(cè)可以看出，礦山崩塌邊緣呈現(xiàn)出只限形或弧形，向陽(yáng)坡呈淺色而背光坡呈深色。

礦山崩塌通常是由露天開(kāi)采與道路挖掘造成，而在陡坡的節(jié)理裂痕位置一旦發(fā)生崩塌現(xiàn)象，破損面的凹凸差異較大。在對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)過(guò)程中，為保證遙感影像能夠清晰的顯示出崩塌區(qū)域的邊界線，主要使用ETM與TM圖像相結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

對(duì)ETM與TM圖像使用線性增強(qiáng)處理，從而得到礦山完整的巖性特征、完整度、植被覆蓋率等信息。通過(guò)SPOT213波段組合圖像與HSV增強(qiáng)進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，能夠有效提高地貌顯示清晰度。而對(duì)SPOT5圖像控制點(diǎn)數(shù)量的增加，能夠通過(guò)使用幾何多項(xiàng)式實(shí)施三次卷積重采樣法變換，提高圖像精準(zhǔn)度。

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果中監(jiān)測(cè)圖像的不同，可以分析出ETM于TM圖像對(duì)于礦山崩塌的宏觀地質(zhì)條件顯示水平較高，且對(duì)于崩塌產(chǎn)生的形態(tài)特征水平較低。

1.3 礦山污染的物探遙感監(jiān)測(cè)分析

礦山在開(kāi)采過(guò)程中通常會(huì)導(dǎo)致礦區(qū)及其周圍大氣、廢水、粉塵、土壤等造成的水體污染嚴(yán)重。例如，部分石灰?guī)r成分較大的礦區(qū)，粉塵成為污染物的主要部分，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)出暗紅色或亮白色，同時(shí)可以看出礦區(qū)周圍所排放的水中也包含這一污染物。

因此，主要采取激發(fā)極化法，利用巖石或礦石激發(fā)極化效應(yīng)中存在的差異，通過(guò)研究地下目標(biāo)的空間分布規(guī)律或變化特征，對(duì)礦山地質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)圖像中可以看出，通過(guò)小波變換融合中的直方圖變換或值濾波處理，對(duì)礦山中存在污染區(qū)域進(jìn)行顯示。通過(guò)對(duì)原始礦山監(jiān)測(cè)圖像分析可以看出，其灰度范圍較小，且亮度值較低、對(duì)比度較弱。但在對(duì)圖像進(jìn)行線性拉伸處理過(guò)程中，對(duì)一些重點(diǎn)區(qū)域保持原始數(shù)據(jù)不動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行分段線性拉伸，并對(duì)污染狀況進(jìn)行解釋。在礦山周圍由于存在的污染物較多，使礦山監(jiān)測(cè)圖像會(huì)出現(xiàn)大量的明亮紅點(diǎn)或大量白點(diǎn)。通常情況下礦山地質(zhì)地形比較復(fù)雜,并且伴隨一定的污染物,污染物會(huì)嚴(yán)重的影響開(kāi)采效果已經(jīng)檢測(cè)精準(zhǔn)度,本文設(shè)計(jì)的基于物探技術(shù)的礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)方法能夠?qū)Φ叵麻_(kāi)采污染現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè),避免上述的檢測(cè)誤差的產(chǎn)生。

物探技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合后,通過(guò)物探技術(shù)進(jìn)行實(shí)樣數(shù)據(jù)采集,通過(guò)遙感技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量的檢測(cè),兩項(xiàng)技術(shù)的綜合值能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)化處理,方便后期的開(kāi)采與規(guī)劃.由于礦山污染的物探遙感監(jiān)測(cè)主要采用光譜圖像，能夠?qū)ΦV山污染情況更好顯現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

為滿足我國(guó)礦產(chǎn)資源需求逐年增加的現(xiàn)象，針對(duì)現(xiàn)有的礦山地質(zhì)開(kāi)采過(guò)程中,提出一種基于物探技術(shù)的礦山地質(zhì)開(kāi)采遙感監(jiān)測(cè)方法,能夠用有效的避免傳統(tǒng)礦山地質(zhì)開(kāi)采監(jiān)測(cè)方法中的缺點(diǎn),提升檢測(cè)能力的同時(shí)優(yōu)化了很多技術(shù)缺陷。希望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)榈V山地質(zhì)開(kāi)采提供更多有效的檢測(cè)選擇,避免由于檢測(cè)失誤造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。