論遙感影像在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)治理方面的應(yīng)用

王鳳娟

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

礦山開采有很多種占地類型，礦山建筑、開采廢棄物等會(huì)占據(jù)大量的礦山土地，一些礦山廢棄物還會(huì)污染土地，破壞礦山的地質(zhì)環(huán)境。并且隨著經(jīng)年累月的資源開采，礦山的地質(zhì)環(huán)境也變得極其脆弱，具體表現(xiàn)為礦山附近的地表塌陷，礦渣、廢棄礦物會(huì)造成生態(tài)的污染。保護(hù)礦山的地質(zhì)生態(tài)已成為了社會(huì)發(fā)展的共識(shí)，礦山環(huán)境的監(jiān)測(cè)和治理方案就成為了保護(hù)礦山生態(tài)環(huán)境的重中之重。遙感技術(shù)的發(fā)展為合理利用與規(guī)劃資源環(huán)境、研究地球生態(tài)環(huán)境演化等諸多領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的科學(xué)技術(shù)手段，遙感能夠全面、準(zhǔn)確、快速地獲取地球表面的實(shí)時(shí)信息，這是傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法無法實(shí)現(xiàn)的，也為礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了新的思路?，F(xiàn)在遙感技術(shù)已經(jīng)成為礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)研究中數(shù)據(jù)獲取重要手段，大大提高了礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率和精度。

此外，遙感技術(shù)還有受人為因素影響較小、降低調(diào)查與監(jiān)測(cè)費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)。遙感影像能夠?qū)⒌V山內(nèi)部的環(huán)境轉(zhuǎn)化成具體的影像為保護(hù)人員進(jìn)行日常的監(jiān)測(cè)和治理工作提供資料，是十分受歡迎的一種保護(hù)技術(shù)，給礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)工帶來了極大地方便。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題與遙感影像的聯(lián)系

礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要來源于礦物的過度開采而造成地質(zhì)組成成分的破壞，地質(zhì)環(huán)境破又可以細(xì)分為地貌景觀的破壞、地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)資源的破壞。其中以地質(zhì)資源的破壞最為嚴(yán)重，保護(hù)和監(jiān)測(cè)也最為棘手。

（1）地貌景觀的破壞，顧名思義就是指礦山過度開采而導(dǎo)致周邊地貌與未開采前發(fā)生了明顯的變化，并且這種變化趨勢(shì)是不好的，常見的地貌景觀破壞有以下幾種情況：首先是土地的占用，開采礦山往往需要礦山建筑，比如開采場(chǎng)地的建設(shè)、礦產(chǎn)廢棄物的堆放建筑。其次是山體的破損，長(zhǎng)期開采的礦山會(huì)出現(xiàn)明顯的缺損現(xiàn)象，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成地質(zhì)災(zāi)害。最后就是礦山植被以及巖石的破壞。開采的礦石和廢棄物會(huì)不斷的堆積在礦山的對(duì)方建筑里，礦渣會(huì)當(dāng)?shù)氐闹参镌斐闪藝?yán)重的生存壓力，長(zhǎng)期開采的礦山，其周圍是很難保持植物生長(zhǎng)的。遙感影像可以將通過衛(wèi)星遙感建立高分辨率的遙感影像，通過航拍和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)來收集礦山地貌的影像資料，并通過和以往資料的對(duì)比，分析礦山環(huán)境破壞的嚴(yán)重程度，再對(duì)礦山開采進(jìn)行一定的約束。

（2）地質(zhì)災(zāi)害，我們可以廣義的理解為礦山開采所造成的一系列自然災(zāi)害的頻發(fā)。礦山不合理開采引起的滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及由于降雨引起的二次災(zāi)害，這些地質(zhì)災(zāi)害均屬于突發(fā)性災(zāi)害，會(huì)伴隨著當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及礦山的開采程度頻繁發(fā)生，對(duì)礦山附近的居民以及工作人員造成了嚴(yán)重的生命威脅。由于礦山開發(fā)活動(dòng)引起的水體污染和粉塵污染，對(duì)植被生長(zhǎng)及居民的生活造成了很大影響；廢石堆的不合理堆放及部分尾礦壩存在一定的安全隱患等。相關(guān)部門對(duì)礦山環(huán)境問題也非常重視，在礦山環(huán)境破壞嚴(yán)重區(qū)域?qū)嵤┑V山環(huán)境治理工程。遙感影像預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的作用還是很大的，遙感技術(shù)能夠分析地質(zhì)層的地質(zhì)變化，并將地質(zhì)變化走向的影像傳送給工作人員，可以起到及時(shí)的預(yù)防作用。

（3）地質(zhì)資源的破壞包含兩個(gè)方面，第一是土地資源的破壞。土壤資源的破壞是礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理的主要問題。因?yàn)橥寥蕾Y源是很難修復(fù)的，即使通過一些現(xiàn)代手段對(duì)礦山土壤資源進(jìn)行強(qiáng)行修復(fù)也很難在恢復(fù)到原狀，并且還會(huì)耗損大量的金錢和精力。土壤資源的破壞主要包括土壤功能性喪失、土壤肥力下降，地貌景觀的改變和地質(zhì)災(zāi)害的頻發(fā)也會(huì)給土壤資源帶來巨大的變化，當(dāng)然這個(gè)變化也是不好的。遙感影像在土地資源方面的監(jiān)測(cè)主要表現(xiàn)在對(duì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行遙感影像的監(jiān)測(cè)和分析，可以發(fā)現(xiàn)一些變化不明顯但是影響嚴(yán)重的土壤資源破壞，譬如土壤污染。第二是含水層的破壞。礦山含水層的主要破壞因素來源于地下開采，地下開采對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的破壞是致命的也是不可避免的，地下開采工作會(huì)導(dǎo)致礦山周圍的地下水崩壞，影響到周圍居民的正常生活。同時(shí)地下開采也更容易造成地下水體的污染，尤其是在重金屬的開采礦區(qū)，一旦出現(xiàn)水體污染就會(huì)造成區(qū)域性的重金屬中毒事件，影響極其惡劣。針對(duì)地下含水層系統(tǒng)的問題，遙感影像目前還沒有特別好的應(yīng)用，僅僅處在分析階段，能夠分析出當(dāng)時(shí)地下水水位以及含水層結(jié)構(gòu)的變化，具體的污染情況需要工作人員進(jìn)行實(shí)地考察得知。其實(shí)在整個(gè)礦區(qū)的開采過程中，遙感影像技術(shù)的主要應(yīng)用就是幫助工作人員進(jìn)行礦山信息變化的收集和分析，讓地質(zhì)環(huán)境保護(hù)做到心中有數(shù)。

2 遙感監(jiān)測(cè)的具體應(yīng)用分析

遙感影像給礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測(cè)和治理帶來極大地方便，也確保了礦山地質(zhì)信息變化數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，對(duì)于環(huán)境保護(hù)工作來說十分重要。遙感影像的精度需要達(dá)到地質(zhì)解譯的程度，所以在進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中，需要建立完整的遙感影像信息提取流程和優(yōu)化流程，如下圖所示。首先是遙感數(shù)據(jù)源的收集，通常采用衛(wèi)星云圖和無人機(jī)航拍的收集方法來進(jìn)行礦區(qū)地貌和地質(zhì)環(huán)境的拍攝與分析。之后是遙感數(shù)據(jù)源的處理，主要是用過計(jì)算機(jī)對(duì)收集到的礦區(qū)數(shù)據(jù)源進(jìn)行二次加工，加強(qiáng)圖像的質(zhì)量，以便后續(xù)的圖片信息提取工作。之后是對(duì)遙感影像的光纖融合，突出影像的光譜特征，加強(qiáng)影像的實(shí)用性。接下來是遙感監(jiān)測(cè)的重要步驟，信息的提取。通過遙感影像，工作人員需要提取出開采面、中轉(zhuǎn)場(chǎng)地、礦山建筑、固體廢棄物等地表類型的簡(jiǎn)要特征并進(jìn)行相關(guān)描述。通過影像中的紋理變化、幾何形態(tài)等來對(duì)礦區(qū)的地貌景觀和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行充分的了解。之后保護(hù)人員需要派出野外調(diào)查小組進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證、糾正和完善影像的錯(cuò)漏信息。遙感監(jiān)測(cè)是礦區(qū)保護(hù)的監(jiān)測(cè)工作更有力度也更有保障。

3 遙感影像在礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的治理應(yīng)用

遙感影像在礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的治理過程中充當(dāng)著數(shù)據(jù)指導(dǎo)的角色，在治理前，工作人員需要結(jié)合礦區(qū)環(huán)境的現(xiàn)狀和以往存檔的遙感影像對(duì)礦區(qū)環(huán)境惡化的走向進(jìn)行分析并得出結(jié)論，之后環(huán)境保護(hù)人員需要根據(jù)結(jié)論制定治理方案。治理時(shí)間至少需要一年才能再次的使用到遙感影像，在這里遙感影像的應(yīng)用就是進(jìn)行影像一年前后的資料對(duì)比，來分析治理帶給礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的變化，分析變化的程度和治理成果。除此之外，遙感影像還可以簡(jiǎn)要明了的表達(dá)出治理的特點(diǎn)，是用作治理匯報(bào)的絕佳材料。

圖1 遙感影像調(diào)查工作流程圖

4 結(jié)語

遙感影像技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理中充分發(fā)揮出了自己作為高科技手段的高效性以及準(zhǔn)確性，極大地提高了礦山地質(zhì)環(huán)境的分析、觀察、信息收集的效率，節(jié)約了野外調(diào)查的成本，同時(shí)遙感影像技術(shù)也可以作為研究資料對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的治理情況進(jìn)行分析，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題。但是遙感影像技術(shù)在治理方面的應(yīng)用周期比較長(zhǎng)，至少一年以上的時(shí)間才能夠用來分析治理情況。