基于遙感技術(shù)的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的應(yīng)用研究

郭玉斌

（福建省地質(zhì)測繪院,福建 福州 350011）

柳林縣礦產(chǎn)資源豐富，為山西省呂梁市重要的礦山開采集中區(qū)，礦產(chǎn)資源長期的開采使當?shù)氐慕?jīng)濟水平得到了快速的發(fā)展，同時也留下了一系列的礦山環(huán)境問題，最為突出的礦山地質(zhì)環(huán)境問題為地下開采礦山開采引起的礦山地質(zhì)災(zāi)害。本文以柳林縣為研究區(qū)，采用遙感技術(shù)對柳林縣的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害進行調(diào)查研究，總結(jié)形成了一套較為成熟的研究方法，為礦山地質(zhì)災(zāi)害評估，監(jiān)測預(yù)警、災(zāi)害評估和防災(zāi)減災(zāi)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概述

柳林縣位于山西省西部，呂梁山西麓，隸屬于山西省呂梁市，是黃河沿岸城市之一，全縣總面積1287.29平方千米，屬暖溫帶大陸性氣候。柳林縣屬河?xùn)|凹陷的中段，地層特點是東部地層較老，向西逐漸較新。柳林構(gòu)造位置為鄂爾多斯地區(qū)的東緣，呂梁山塊隆與鄂爾多斯塊接壤南北向構(gòu)造帶西側(cè)。

2 遙感影像處理與信息提取方法

2.1 遙感數(shù)據(jù)源

本次研究區(qū)采用2018年4月獲取的WorldView-2衛(wèi)得數(shù)據(jù)（融合后分辨率為0.5m）為數(shù)據(jù)源，WorldView-2衛(wèi)星于2009年10月6日發(fā)射升空，運行在770km高的太陽同步軌道上，能夠提供0.5米全色圖像和1.8米分辨率的多光譜圖像。WorldView-2衛(wèi)星的星載多光譜遙感器不僅將具有4個業(yè)內(nèi)標準波譜段（紅、綠、藍、近紅外），還包括四個額外波段，分別為海岸、黃、紅邊和近紅外2，多樣性的譜段提供了精確變化檢測和制圖的能力。具體衛(wèi)星的波段參數(shù)見表1所示。

表1 WorldView-2各波譜信息一覽表

2.2 遙感影像處理

（1）遙感影像糾正。在開展遙感解譯工作之前需要對獲取的遙感影像進行正射處理，在進行正射處理時以選擇優(yōu)于1:10000地形圖和DEM為基準，對獲取的遙感影像進行正射校正，正射校正時的控制點應(yīng)選擇田埂交匯處，道路交叉點等，不宜選擇在有高差的地物點，且控制點應(yīng)均勻分布，每景影像所選的控制點個數(shù)不低于15個。

（2）遙感影像融合。本研究區(qū)的影像融合采用Pansharpen的融合方法，該方法能較完整的保留多光譜的波段信息，同時也能較好的體現(xiàn)全色波段的影像特征。

（3）色調(diào)調(diào)整。遙感影像的色調(diào)調(diào)整主要對整合后的遙感影像，采取波段的反差增強，拉伸、彩色增加等處理，使得遙感影像的地物把關(guān)更明顯，層次更豐富、色調(diào)更均勻的過程，調(diào)整后的影像在解譯過程中更能體現(xiàn)地物特征，以提高解譯的正確性。

（4）遙感影像鑲嵌。遙感影像鑲嵌的過程就是將多影像相鄰的已經(jīng)正射校正和色調(diào)一致的影像進行無縫拼接的過程，在鑲嵌過程中為了保證鑲嵌的精度需要在相鄰兩景遙感影像的重疊區(qū)域選擇鑲嵌的同名控制點，且在鑲嵌過程中需要對兩影像相鄰的影像進行色調(diào)匹配，以降低遙感影像的色調(diào)差異，保證圖像色調(diào)的一致性。

2.3 信息提取方法

信息提取主要依托于ArcGIS軟件平臺，并根據(jù)野外踏勘建立的遙感解譯標志，采用人工目視解譯的方法，結(jié)合遙感影像各地物的物理及光譜特征。

按地物的邊界勾繪礦山地質(zhì)塌陷圖斑，在圖斑的勾繪過程中誤差不超過兩個像素，根據(jù)相關(guān)的信息對勾繪的圖斑進行屬性錄入，并對有疑似的地質(zhì)災(zāi)害圖斑進行標注，以開展相關(guān)的野外調(diào)查驗證工作，以確保信息提取的準確性。

3 塌陷遙感解譯標志

表2 塌陷地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯標志

遙感解譯標志作為礦山地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯的基礎(chǔ)參考資料，在遙感解譯標志建立之前需要對研究區(qū)內(nèi)各類典型的地物的遙感影像特征進行野外調(diào)查踏勘，充分的了解其遙感影像特征在實地調(diào)查表現(xiàn)特征，并建立其關(guān)聯(lián)性，同時結(jié)合研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)背景、自然地理等特征，建立礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯標志，如表2所示。

4 遙感監(jiān)測結(jié)果

在ArcGIS軟件平臺上，對山西省呂梁市柳林縣2018年遙感影像進行室內(nèi)解譯，并進行野外實地調(diào)查與驗證，得到2018年柳林縣礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測結(jié)果。研究區(qū)內(nèi)共有因地下開采煤礦引起的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害共368處，都是因長期的地下開采煤礦而引起的地面山體塌陷，造成了當?shù)卮迕穹课莸拈_裂、地下水枯竭等。地面塌陷威脅對象主要對當?shù)氐拇迕穹课莅踩班l(xiāng)村道路開裂，造成無法通行，極大的影響了當?shù)卮迕竦男熊嚰叭松戆踩?/p>

5 結(jié)論

（1）本文以WorldView-2高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用人機交互相結(jié)合的方法開展了研究區(qū)內(nèi)礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害的遙感解譯，并結(jié)合野外實地調(diào)查，查明了區(qū)內(nèi)地面塌陷的分布情況，為相關(guān)部分的地災(zāi)治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）本文所采用的技術(shù)方法能快速的發(fā)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)的礦山塌陷地質(zhì)災(zāi)害，相比傳統(tǒng)的全野外調(diào)查法節(jié)省了成本、減少了勞動強度，同時也提高了工作效率。