基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查研究

宋可龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

二十一世紀(jì)以來，我國科學(xué)技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，特別是在智能遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對各行各業(yè)造成巨大影響。為此提出基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查研究。基于智能遙感技術(shù)的嵌入分析，智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查機理分析，以及實例分析，得出智能遙感技術(shù)使礦山水文和地質(zhì)勘查工作，更加高效、準(zhǔn)確、便捷，且能夠規(guī)避前期探測的安全風(fēng)險，更有利于今后礦山探測，開采及后續(xù)工作的順利展開[1]。

1 智能遙感技術(shù)的嵌入

基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查的系統(tǒng)較普通勘查系統(tǒng)不同，其主要包括：智能遙感器、智能遙感平臺、智能信息傳輸與接收裝置、智能圖像處理設(shè)備等。

（1）智能遙感器：用來進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測地面及地下的反饋電磁波。它可以通過不同物質(zhì)對電磁波的反射吸收特性的差異來采集各種物質(zhì)的信息。是礦山水文地質(zhì)勘查信息采集的主要構(gòu)成部分。遙感器通常安裝在各種采集信息的飛行器上，它包括光譜掃描儀、高分辨照相機、合成孔徑雷達(dá)等[2]。

（2）智能遙感平臺：即搭載遙感器的空中運載工具。遙感平臺的主要作用是為遙感器采集信號提供一個支持平臺，確保遙感器采集信號的連續(xù)性與穩(wěn)定性。常見的遙感平臺包括小型飛行器、運載飛機、人造衛(wèi)星等。

（3）智能信息傳輸與接收裝置：該裝置一般位于地面控制中心，通過無線電波與空中的遙感器和遙感平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，主要作用為對遙感器傳輸采集信息的指令和對遙感器采集到的信息進(jìn)行簡單的接收。

（4）智能圖像處理裝置：對信息接收裝置接受到的信息進(jìn)行數(shù)字化處理的關(guān)鍵裝置，也是與傳統(tǒng)勘查系統(tǒng)區(qū)別最大的地方[3]。智能圖像處理系統(tǒng)通過輸入的指令自動識別相關(guān)的各種采集信息，并與數(shù)據(jù)庫中已有信息進(jìn)行比對分析，最后通過數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)采集信息的三維立體模型或示意圖。它不僅可以繪制同一目標(biāo)物不同時間的模型，還能夠同時處理多種采集信號，較傳統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)更為高效、智能。

2 智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查機理分析

基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查過程，實際上是將智能遙感技術(shù)與傳統(tǒng)礦山水文地質(zhì)勘查的結(jié)合。而智能遙感技術(shù)又具有傳統(tǒng)電法勘探法、地球物探法等技術(shù)不具備的優(yōu)勢，如：采集信息全面，獲取信息速度快，不受時間、空間、地域、環(huán)境的影響等[4]。

基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查原理是：直接從采集信息的衛(wèi)星、飛機或是飛行器上的遙感器獲取地面目標(biāo)的電磁輻射信息，將獲取到的全部信息反饋到地面信息傳輸與接收裝置，接收裝置對所有信息進(jìn)行簡單的篩選、整合后，最后經(jīng)過智能圖像處理設(shè)備對采集到的各信息進(jìn)行分析比對，最后繪制成三維立體圖像的過程。由于不同物質(zhì)的光譜吸收反射特性不同，因此各物質(zhì)的成像信息也不同[5]，遙感器可以捕捉到各物質(zhì)的電磁波信息，通過不同的電磁波的反饋來獲取和繪制水文地質(zhì)勘查的最全面的信息。在傳統(tǒng)遙感技術(shù)僅有的三種探測波段（綠光、紅光和紅外光）基礎(chǔ)上，智能遙感技術(shù)還能對微波段進(jìn)行探測，因此探測效率更高，獲取數(shù)據(jù)更廣，繪制結(jié)果也更精確。

3 實例分析

我們對智能遙感技術(shù)下的礦山水文地質(zhì)勘查設(shè)備進(jìn)行不同情況下的實際勘查，以觀察該設(shè)備是否能準(zhǔn)確勘查信息。

3.1 簡單構(gòu)造礦山水文地質(zhì)勘查應(yīng)用

首先將基于智能遙感技術(shù)的勘查裝置應(yīng)用于最簡單的礦山水文地質(zhì)勘查——控礦構(gòu)造中?？氐V構(gòu)造是指礦山環(huán)境當(dāng)前穩(wěn)定，短時間內(nèi)各采集目標(biāo)無明顯變化，且地質(zhì)構(gòu)造簡單，便于開展信號采集的地質(zhì)構(gòu)造。我們使用本文的基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查裝置對該地形進(jìn)行勘探作業(yè)，得到的礦山水文地質(zhì)物質(zhì)特征如表1所示。

表1 控礦結(jié)構(gòu)礦山水文地質(zhì)物質(zhì)特征

通過對該控礦結(jié)構(gòu)的水文地質(zhì)勘查，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)礦山的巖石類型以石灰?guī)r和灰?guī)r居多，符合當(dāng)?shù)氐V山的實際情況。且可以推測，該地區(qū)曾經(jīng)為湖泊或沼澤地區(qū)。通過采集到的三維模型也可以看出該地區(qū)仍然殘存小型湖泊。

3.2 復(fù)雜非控礦構(gòu)造礦山水文地質(zhì)勘查應(yīng)用

在非控礦構(gòu)造的礦山地區(qū)，一般勘測難度較大，水文地質(zhì)條件變化迅速，電磁波收集效率較低，并且地形地貌復(fù)雜，不利于精確勘查[5]。主要原因為硫化物對一般電磁波會產(chǎn)生較大的干擾能力，并且硫化物廣泛分布于非控礦結(jié)構(gòu)礦山的各種目標(biāo)中，對各采集目標(biāo)均有不同程度的影響。傳統(tǒng)勘查手段僅依賴綠光和紅光的信號收集均被硫化物影響，無法對水文地質(zhì)信息做出精確判斷。但我們利用本文的基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查設(shè)備，直接通過微波檢測手段來分析非控礦構(gòu)造中的代表性物質(zhì)——硫化物，并通過智能圖像分析技術(shù)將其他物質(zhì)的數(shù)據(jù)信息與硫化物進(jìn)行參比后，就可清晰地得到各水文地質(zhì)的指標(biāo)，建立關(guān)于硫化物的參比圖像。其次，對一些比較相近的回饋信號，我們還可以利用智能圖像處理設(shè)備的二次成像技術(shù)，將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行對比，從而達(dá)到精確勘查的目的，同時還可以確定礦山石的具體形態(tài)。

4 結(jié)語

本文在基于智能遙感技術(shù)支持下的礦山水文地質(zhì)勘查設(shè)備下，對其構(gòu)成、原理和實際應(yīng)用過程展開研究。研究發(fā)現(xiàn)，基于智能遙感技術(shù)的礦山水文地質(zhì)勘查設(shè)備不僅能夠快速高效處理各種簡單構(gòu)造的礦山勘查信息，更能夠完美解決復(fù)雜環(huán)境和難以勘測構(gòu)造的準(zhǔn)確性不足，其他物質(zhì)干擾及成像速度慢的問題。期望本文對基于智能遙感技術(shù)下礦山水文地質(zhì)勘查的研究，能為今后礦山水文地質(zhì)勘查更高效、準(zhǔn)確、安全提供一條途徑。