基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取研究

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摘要：作為全球礦業(yè)大國(guó)，我國(guó)礦業(yè)開發(fā)總規(guī)模居世界第3位，進(jìn)入21世紀(jì)，隨著工業(yè)化，現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，我國(guó)進(jìn)入資源消耗快速增長(zhǎng)階段。傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法無法發(fā)揮顯著的作用，缺乏一定的可靠性，為此提出基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法。使用閾值分割方法和面向?qū)ο蠓诸惙椒?，確定礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取要素，在利用高程變化模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)變化區(qū)域信息的提取。由此，完成基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取的研究。在實(shí)驗(yàn)中，采用數(shù)值對(duì)比的方式，對(duì)兩種方法進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法可靠性較高。

關(guān)鍵詞：信息遙感技術(shù);地質(zhì)構(gòu)造;信息提取;探測(cè)范圍

現(xiàn)階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)礦產(chǎn)資源的剛性需求不斷加大，供需矛盾突出，需求引起的礦業(yè)開發(fā)力度不斷增強(qiáng)，對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境破壞越來越嚴(yán)重，以致礦山環(huán)境治理的速度趕不上對(duì)礦山環(huán)境破壞的速度，加上許多老礦山遺留的環(huán)境問題未解決，使得礦山生態(tài)環(huán)境總體形勢(shì)嚴(yán)峻，為確實(shí)保護(hù)好礦山地質(zhì)環(huán)境，提高礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的效率，粗淺分析一下遙感解譯在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用。遙感圖像是按照一定比例縮小的地表自然景觀綜合圖，圖像在信息表達(dá)上有巨大的優(yōu)勢(shì)。遙感圖像解譯工作既是一門學(xué)科，又是圖像處理的一個(gè)過程。圖像解譯是建立地物性質(zhì)—電磁波譜性質(zhì)—影像特征三者的關(guān)系，礦山目標(biāo)信息提取質(zhì)量好壞主要取決于人、物、像三要素的協(xié)調(diào)程度。在圖像信息認(rèn)知理論指導(dǎo)下，從礦業(yè)活動(dòng)的系統(tǒng)性和整體性出發(fā)，建立基于創(chuàng)新的知識(shí)體系的不同類型礦山目標(biāo)圖像標(biāo)記理論。基于圖像地學(xué)信息轉(zhuǎn)換理論，構(gòu)建礦山遙感區(qū)域地質(zhì)地貌圖像結(jié)構(gòu)格架;構(gòu)建礦山具體目標(biāo)的空間結(jié)構(gòu)要素及其地質(zhì)地理環(huán)境組合信息的圖像標(biāo)記和綜合識(shí)別標(biāo)志。對(duì)礦山目標(biāo)的空間定位等具有指導(dǎo)意義。

1遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先是測(cè)量精度高測(cè)量精度高是遙感技術(shù)探測(cè)最為顯著的一個(gè)特點(diǎn)，能提供精準(zhǔn)的地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用范圍。將其應(yīng)用于礦山地質(zhì)測(cè)量中，能準(zhǔn)確找出資源位置及其空間分布情況，探測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高，可以大幅度減少測(cè)繪時(shí)間，提高地質(zhì)測(cè)繪效率。尤其是在勘察煤礦地質(zhì)時(shí)，由于煤礦地形地貌較為特殊，其能有效克服地形和地貌上的限制，探測(cè)范圍廣、測(cè)量精度高，避免煩瑣的人工探測(cè)步驟和重復(fù)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的測(cè)量過程。其次是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息具有實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性，數(shù)據(jù)更新簡(jiǎn)便快捷，可以根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)信息更新時(shí)段。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)區(qū)地質(zhì)情況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握礦山地質(zhì)變化動(dòng)態(tài)。數(shù)據(jù)信息的更新能不斷地完善原有數(shù)據(jù)庫(kù)信息，為礦山安全治理提供重要數(shù)據(jù)保障。

2感影像處理與信息提取方法

感影像處理與信息提取方法主要是以下四個(gè)方面：（1）遙感影像糾正。在開展遙感解譯工作之前需要對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射處理，在進(jìn)行正射處理時(shí)以選擇優(yōu)于1：10000地形圖和DEM為基準(zhǔn)，對(duì)獲取的遙感影像進(jìn)行正射校正，正射校正時(shí)的控制點(diǎn)應(yīng)選擇田埂交匯處，道路交叉點(diǎn)等，不宜選擇在有高差的地物點(diǎn)，且控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布，每景影像所選的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)不低于15個(gè)。（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(shí)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(duì)整合后的遙感影像，采取波段的反差增強(qiáng)，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(jìn)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(diǎn)，且在鑲嵌過程中需要對(duì)兩影像相鄰的影像進(jìn)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。

3遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)測(cè)量中的具體應(yīng)用

a）山體滑坡監(jiān)測(cè)。露天開采、強(qiáng)降雨、地表沉降等情況都有可能造成山體滑坡問題。而通過遙感技術(shù)，能對(duì)滑坡產(chǎn)狀分布和發(fā)育情況進(jìn)行詳細(xì)掌握，但具體應(yīng)用中需加強(qiáng)對(duì)采集數(shù)據(jù)成型圖像的處理，確保監(jiān)測(cè)圖像線性明顯、清晰度高。b）空間塌陷監(jiān)測(cè)。礦區(qū)地質(zhì)地貌、礦山環(huán)境、物質(zhì)種類等存在很大的差異，因此礦山地質(zhì)空間塌陷破壞力有很大的不同。通過遙感成像技術(shù)可以有效反映塌陷的不同信息。遙感測(cè)繪成像圖包括TM（專題制圖儀）圖像、光譜圖像、天線掃描圖像等多種圖像，其能分別對(duì)空間位置、水體信息、信息數(shù)據(jù)、塌陷區(qū)變化等內(nèi)容進(jìn)行反映，可根據(jù)需要進(jìn)行圖像選擇。c）地質(zhì)污染監(jiān)測(cè)。煤礦礦山開采往往持續(xù)周期比較長(zhǎng)，會(huì)對(duì)空氣條件、水體環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等產(chǎn)生較大的影響。運(yùn)用遙感技術(shù)可以對(duì)礦山地質(zhì)污染情況實(shí)施監(jiān)測(cè)。遙感成像中用不同顏色表示污染程度和污染區(qū)域，如遙感成像中部分區(qū)域顯示暗褐紅色或亮白色，則表明其為嚴(yán)重污染區(qū)域，粉紅色區(qū)域?yàn)槲廴緟^(qū)范圍。

4現(xiàn)礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取

首先，要了解礦山構(gòu)造地質(zhì)的分布狀況，在地形解譯和模擬解譯的理論的基礎(chǔ)上，全面分析礦山地質(zhì)構(gòu)造的災(zāi)害信息。第二步，在信息遙感影像上，通過疊加DEM獲取高程變化量，若在提取的過程中，無法獲得影像的高程信息，就需要在遙感影像上疊加DEM后，提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息。第三步，在影像分割時(shí)要結(jié)合波譜信息和信息特征，確定分割尺度。但由于波譜信息是面向?qū)ο蠓指罴夹g(shù)的有效因子，所以在分割的過程中，要計(jì)算影像波段的權(quán)重，在確定分割尺度，這也是確定遙感影像面相對(duì)象分割的關(guān)鍵。同時(shí)，也是決定分割對(duì)象異質(zhì)性的指標(biāo)。第四步，在提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息時(shí)，分割尺度的優(yōu)劣會(huì)直接決定提取信息的質(zhì)量，因此，要保證分割尺度不會(huì)受到影像的影響，以便于下一步信息的提取。在野外工作成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究資料，對(duì)礦山地質(zhì)構(gòu)造特征進(jìn)行了分析，獲得了研究區(qū)幾何和運(yùn)動(dòng)特性的詳細(xì)資料。由此，完成基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取的研究。

5結(jié)語

總之，通過面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄌ崛〉V山地質(zhì)構(gòu)造信息，提取信息時(shí)以及據(jù)影像對(duì)象的描述規(guī)則集，分類提取結(jié)果，以此提高提取結(jié)果的精度。最后，通過實(shí)驗(yàn)論證，本文設(shè)計(jì)的基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法的可靠性。

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（作者單位：河北省水文工程地質(zhì)勘查院）