礦山地質(zhì)測繪信息的遙感影像處理

崔媛媛

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

1 遙感技術(shù)介紹

隨著社會的迅速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏也隨之加快，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展為信息的全球化進(jìn)展帶來了前所未有的機(jī)會。計(jì)算機(jī)已經(jīng)被利用于社會生活的各個方面，而遙感技術(shù)的應(yīng)用則為計(jì)算機(jī)的應(yīng)用錦上添花。比如，在進(jìn)行地址測繪的過程中，就綜合使用的遙感技術(shù)和GPS技術(shù)，結(jié)合了兩者的特色技術(shù)，為地址的測繪工作提供了極大的便利。遙感技術(shù)的最普遍應(yīng)用就是動態(tài)監(jiān)測，這是形成圖像的直接來源，就動態(tài)遙感檢測技術(shù)而言，通常需要經(jīng)歷以下幾個步驟：一是數(shù)據(jù)的選擇、二是數(shù)據(jù)的處理、三是信息變化的獲取和精度的檢驗(yàn)與評定。眾所周知，信息是變化的，那就要對變化的信息進(jìn)行獲取。這就要求在一段固定的時間內(nèi)，對所要觀測的對象進(jìn)行變化信息的提取，主要關(guān)注其相關(guān)資料在量上變化的大小[1]。動態(tài)監(jiān)測是在測繪領(lǐng)域內(nèi)非常重要的應(yīng)用，主要借助不同的監(jiān)測時段內(nèi)所記錄信息在量上的變化情況來對事物的變化規(guī)律進(jìn)行預(yù)測。為了確保所獲取的信息具有可靠性，一定要嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)的精度，可以通過與其他的資料進(jìn)行對比來提高信息的精度。如果遇到對信息精度要求極其嚴(yán)格的情況，就需要通過地理信息系統(tǒng)等一系列衛(wèi)星影像分辨率比較高的圖片做資料進(jìn)行補(bǔ)充。

2 遙感圖像處理技術(shù)的介紹

所謂遙感圖像處理技術(shù)就是借助計(jì)算機(jī)的一些制圖工具把獲得的遙感資料編輯成各種地圖，遙感圖像處理技術(shù)在測繪制圖和地理研究中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在進(jìn)行遙感圖像處理的時候在技術(shù)性的操作上有極高的要求，主要涉及以下三個關(guān)鍵技術(shù)的操作，一是空間分辨率與制圖比例尺、二是波普分辨率與波段、三是時間與時相分辨率。下面就對以上三個關(guān)鍵技術(shù)的操作過程分別進(jìn)行詳細(xì)的論述。

（1）空間分辨率與制圖比例尺?？臻g分辨率與制圖比例尺在技術(shù)上要求綜合考慮兩個關(guān)鍵因素，第一個關(guān)鍵因素是解譯目標(biāo)最小尺寸，第二個關(guān)鍵因素是地圖成圖比例尺。在遙感圖像的空間分辨率方面有著不同的要求，主要是由制圖對象的規(guī)模來決定的[2]。而地圖比例尺與分辨率之間存在著不可分割的聯(lián)系。大量的實(shí)踐證明，地圖成圖比例尺和空間分辨率等一些其它圖片屬性對于普通地圖的修改和更新都起到了極其重要的作用。

（2）波譜分辨率。所謂的波譜分辨率是一個波長的范圍，在遙感技術(shù)運(yùn)用中，需要傳感器的工作，傳感器的探測器件能夠接收電磁波輻射，波譜分辨率是探測器件所能區(qū)分的最小波長范圍。大量的研究表明，波普分辨率的高低由波段的波長來決定，具體來說，波段的波長范圍越小，所對應(yīng)的波譜分辨率就越高。在某些情況下，波譜分辨率的含義也有變化，主要是指傳感器在其工作波長范圍內(nèi)所能劃分的波段的量度。此時，波普分辨率的高低也是由波段的波長來決定的，具體來說，傳感器的波段越多，相對應(yīng)，波譜分辨率也就越高。

（3）時間與時相分辨率。遙感圖像所反映的是某一瞬間內(nèi)地面實(shí)況的記錄，可是，不得不承認(rèn)的是地理現(xiàn)象的瞬息萬變。因此，在一系列按時間序列成像的多時相遙感圖像當(dāng)中，必定會存在著某一個最佳時期，而這個期間的圖像是最能揭示地理現(xiàn)象本質(zhì)的。目前，普遍采用的遙感信息是來自美國陸地探測衛(wèi)星和來自法國的地球觀測衛(wèi)星遙感信息。

3 遙感圖像處理技術(shù)在測繪中應(yīng)用

近幾年來，科技的發(fā)展推動社會不斷進(jìn)步，社會的飛速發(fā)展促使人們對于遙感技術(shù)的需求也越來越多，從某種程度上來說，這種需求量的增大促進(jìn)了人類在遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域里取得了許多新的突破，遙感圖片處理技術(shù)的運(yùn)用增大了人們觀測圖像的范圍。遙感圖像的處理技術(shù)主要被應(yīng)用在測繪工作當(dāng)中，其中應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域又兩個，一個是土地勘測領(lǐng)域，二是地質(zhì)測繪領(lǐng)域。實(shí)際施工過程中，遙感圖像處理技術(shù)被普遍應(yīng)用在土地使用的界線范圍測量中、遙感圖像處理技術(shù)被應(yīng)用于簡化建設(shè)用地工作中，尤其對交通路線的設(shè)計(jì)與實(shí)施，遙感圖像處理技術(shù)的應(yīng)用還包括對大型工程的設(shè)計(jì)等方面，遙感圖像處理技術(shù)為以上各個方面都有極大的幫助。在采用遙感圖像處理技術(shù)進(jìn)行地籍測繪的過程當(dāng)中，通過圖形以及數(shù)字等難識別的對象為基礎(chǔ)，采用與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)手段，對大量很難識別的信息進(jìn)行有關(guān)的加工和處理，從而使這些信息變成可識別的圖像和文字，進(jìn)一步記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，合理的確定監(jiān)測的周期，從而更好的對土地利用的變化情況進(jìn)行全新的監(jiān)測?？梢园迅鱾€時期獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行對比研究，從而得出最優(yōu)的結(jié)果。

遙感圖像處理技術(shù)極大的增大了人的眼睛所能觀察的光譜范圍，遙感圖像處理技術(shù)所使用的電磁波波段是從x光到微波，這種電磁波的波段極大地超過了可見光的范圍；和遙感圖像處理技術(shù)不同的是雷達(dá)遙感，雷達(dá)遙感的不同是由于雷達(dá)遙感使用的是微波，所以，雷達(dá)遙感的工作不受晝夜和天氣變化等多種不利因素的限制，大多數(shù)情況下能夠達(dá)到全天候的觀測要求。通過遙感圖像處理技術(shù)所獲取的圖片不是普通方法能夠獲得的。因此，在我國乃至全世界的測繪工程應(yīng)用中都有著非常重大的意義。

4 遙感圖像處理技術(shù)引用于礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的實(shí)際分析

（1）對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。地質(zhì)環(huán)境會隨著時間的變化而變化，想要掌握地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，還要對地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，掌握地質(zhì)環(huán)境變化的特點(diǎn)和規(guī)律，探究不同地質(zhì)環(huán)境的形成條件以及后續(xù)變化規(guī)律。掌握這些信息有利于我們對地質(zhì)環(huán)境的開發(fā)工作，掌握影響地質(zhì)環(huán)境的因素，才能掌握地質(zhì)環(huán)境的變化。進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測時，要選擇有代表性的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行檢測，同時要注意對不同種類型地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測。針對不同的地質(zhì)環(huán)境，因地制宜，采取不同的監(jiān)測方法和檢測儀器。這樣才能提高地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作的工作效率和監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作要做好統(tǒng)籌規(guī)劃，要對監(jiān)測頻次和監(jiān)測方法做出明確規(guī)定，使地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作規(guī)范化，監(jiān)測流程程序化，這樣監(jiān)測數(shù)據(jù)才更有研究的價值和意義。

（2）礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測的常用方法。①對礦山崩塌的遙感監(jiān)測。對礦山崩塌的問題，其主要產(chǎn)生的原因是過度的露天采礦。常發(fā)生在較陡峭山坡或者是懸崖上。礦山的崩塌多是在遭受重力影響的作用下，山體的部分巖土或者說較陡峭的土層滾落而形成的一種較嚴(yán)重且破壞力較強(qiáng)的現(xiàn)象。再通過用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山環(huán)境監(jiān)測中，山體崩塌的部分在成像圖中所呈現(xiàn)出的圖像邊緣常是弧形或者直線型，且向陽坡段成像顏色較淺，背光坡段成像較深。常見的兩類成像圖有ETM和TM圖像，這兩種圖像雖然能夠如實(shí)的反應(yīng)被監(jiān)測礦山的地質(zhì)情況，但對有山體崩塌的區(qū)域，顯示力不足，有一定的缺陷。為彌補(bǔ)這些不足，常用的成像圖還有SPOT5圖像，這種圖像對崩塌區(qū)域成像的邊界線顯示明顯，可與上兩種成圖軟件搭配使用，達(dá)到更好的效果。②對泥石流的遙感監(jiān)測。把TM和ETM的成像圖用741和453波段組合，強(qiáng)化圖像的色彩或?qū)Ρ榷?，這樣有利于對具體泥石流存在的隱患區(qū)進(jìn)行識別與判斷。③對采空塌陷區(qū)的監(jiān)測。利用遙感技術(shù)進(jìn)行塌陷區(qū)檢測時，其遙感成像圖可明顯的將塌陷區(qū)域圖像呈現(xiàn)出來，或橢圓形，或環(huán)形斑點(diǎn)的圖像。此時的TM圖像中所呈現(xiàn)的塌陷區(qū)圖像，會因礦物元素含量差異、塌陷深度不同等有明暗不同的特點(diǎn)。在礦山采空塌陷區(qū)域，其周邊地質(zhì)環(huán)境也會與其他地方有不同差異，這時可采用闕值法對塌陷區(qū)域信息進(jìn)行采集，再運(yùn)用全色波段以及SPOT213波段相結(jié)合就可顯示出清晰影響，這能為后期地質(zhì)情況的變化做出相應(yīng)分析，為企業(yè)采取應(yīng)對措施提供依據(jù)。④對礦山污染的監(jiān)測。針對礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容中，有一部分是針對開采過程產(chǎn)生的廢水、廢氣以及廢渣來進(jìn)行的。這幾種類型的廢棄物若處理不好會造成礦山環(huán)境的污染，就比如在一些石灰?guī)r地質(zhì)礦山中進(jìn)行開采項(xiàng)目時，常產(chǎn)生一些粉塵污染物，此時用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測時，TM543波段成像圖上有會明顯的亮白色或者是暗紅色斑點(diǎn)，即可針對這些情況，進(jìn)行提前防范。也可利用SPOT5光譜圖對礦山開采中排放的廢水進(jìn)行監(jiān)測，分析判斷水體中的化合物，以做到預(yù)防污染地下水的措施。

（3）遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的前景。使用遙感技術(shù)對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，主要是通過實(shí)時監(jiān)控來獲得監(jiān)測技術(shù)，然后根據(jù)相關(guān)的知識對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，從而獲得影響礦山地質(zhì)環(huán)境的因素，并且進(jìn)行預(yù)警。比如對泥石流進(jìn)行監(jiān)測時候，如果出現(xiàn)了植被覆蓋的情況，那么就很可能出現(xiàn)泥石流。為此，應(yīng)該使用一些科學(xué)的方式分析植被覆蓋的數(shù)據(jù)，同時了解巖石的情況。如果巖石的耐風(fēng)化較低，并且其位置存在大量松散物質(zhì)，那么就很可能出現(xiàn)泥石流。遙感技術(shù)目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，因此發(fā)展前景比較良好。礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中，除使用遙感技術(shù)之外，還應(yīng)該積極地引進(jìn)一些比較先進(jìn)的人才，從而提高地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的水平。目前，我國的遙感技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，因此應(yīng)該加強(qiáng)對其的研究，這樣能夠研究出很多先進(jìn)的技術(shù)以及裝備。進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的時候，要想了解礦山的開采情況，還可以使用地理空間信息系統(tǒng)。同時還需要對監(jiān)測方式進(jìn)行了解，將傳統(tǒng)方式和先進(jìn)的方式相結(jié)合，從而保證監(jiān)測結(jié)果的科學(xué)、合理以及較強(qiáng)的靈活性。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式主要是使用化驗(yàn)或者現(xiàn)場試驗(yàn)等進(jìn)行，而先進(jìn)的監(jiān)測方式主要以RS技術(shù)為基礎(chǔ)，然后根據(jù)礦山的實(shí)際情況選擇合適的監(jiān)測方式。礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中，評估安全性、礦區(qū)土地復(fù)墾可能性、尾礦庫監(jiān)測方式以及礦區(qū)滑坡監(jiān)測方式時，可以使用多種先進(jìn)技術(shù)，這樣能夠使監(jiān)測系統(tǒng)更加完善。這樣也能夠發(fā)揮遙感技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的價值。

綜上所述，我們看得出來利用遙感圖像處理開展測繪工作的時候，是一項(xiàng)繁瑣而細(xì)致的工作。隨著社會的進(jìn)步，人們對環(huán)境信息的要求也十分迫切，對地圖的品種、數(shù)量、質(zhì)量等的要求越來越高，因此在它的獲取和處理方面，一定要有精確的處理才能保證信息更加準(zhǔn)確。目前，圖像已經(jīng)向著系統(tǒng)、綜合、實(shí)用的方向發(fā)展，而遙感圖像處理技術(shù)的發(fā)展必將對遙感制圖的發(fā)展和提高起到有力地促進(jìn)作用。遙感數(shù)據(jù)根據(jù)定位精度、地面分辨力的精度等原因，使得到的結(jié)果會受到一點(diǎn)影響，但是遙感技術(shù)在衛(wèi)星系統(tǒng)、傳感器、信息傳輸、數(shù)據(jù)處理等方面均在迅速發(fā)展，所以其圖像獲取的精度將會不斷提高，也將會帶動測繪領(lǐng)域在技術(shù)方面有突破性的進(jìn)步。