卫星影像在矿山地质灾害监测中的应用

摘要：地质灾害的调查中，遥感技术的应用十分广泛。遥感技术的发展，特别是具有高分辨率的卫星影像的发展，使得矿山地质灾害的监测工作更加精准。本文以某地铁矿区为例，将高分辨率的卫星影像得到的数据作为主要信息，对矿山的地质灾害进行检测，为整个矿山地质环境提供最基本的资料。

关键词：卫星影像；地质灾害；监测

铁矿资源在造福人类的同时还会破坏生态环境，严重时会污染环境、破坏资源，还有可能造成十分严重的地质灾害。遥感技术的优点是不容忽视的，它作为信息采集技术，可以获取很多的信息，而且速度快，成本比较低，因此是矿山环境监测中非常重要的技术手段。

一、工程概况

本铁矿以前的开采方式是露天开采，现在是地下开采。地貌类型是低缓的丘陵地貌，地势东南高西北低，地势起伏比较大，地势最高的标高为232m，最低标高为40m，地面相对高差192m，坡度为19—29。区内有大量的太古代建平村大营子组变质岩系，呈东北向分布，变质作用十分强烈，主要岩石为磁铁石英岩、斜长角闪片麻岩、磁铁角闪石英岩、云母片麻岩等。

二、遥感影像处理

1、遥感数据源的质量

IKONOS卫星是一颗具有高分辨率的商业卫星，能够采集1m分辨率全色、4m分辨率多光谱影像，还能够将以上两种融合为具有1m分辨率的多彩影像。现今已经广泛应用在城市、森林、土地以及灾害调查的监测等多个方面。IKONOS 数据的PAN波段与多光谱波段数据能够结合在一起：PAN波段的空间分辨率是1m，4个多光谱波段的空间分辨率是4m（分别是红光、绿光、蓝光、近红外四个波段），可以满足监测区的不同需要。再结合有关资料、图片等作为辅助数据可以进行分析研究。

2、遥感数据的处理

IKONOS 数据可以利用ERDAS软件提供的函数模型，获取需要校正的遥感影像的相关参数，其中包括卫星成像的瞬间高度、经纬度等，使得影像模型得以恢复，再利用高精度的DEM 进行校正，使得图像更能精确的反映具体情况；正射校正以后，使用立方卷积的方法再次采集影像，间隔是全色波段的地面的分辨率。影像融合需要一定的基础，就是影像配准，它的精确度对图像制作的质量有很大的影响，因此，影响配准的精度一定要达到尽量达到最高标准。这次实验研究的区域，将多种融合的方法集中在一起后进行对比，发现高通滤波法的效果最为明显，很适合在这次实验中得以应用。因此我们决定使用高通滤波法将全色波段和多光谱融合在一起，融合之前需要对图片进行预处理，这样不但能够突出纹理的细节，提高全色数据的亮度，增强局部的反差，将噪音尽可能的降低，而且因为多光谱数据可以使得色彩亮度有所增强，增大色彩之间存在的反差，更好的凸显出多光谱色彩所要表达的具体信息。由于景物之间存在差异，因此其数据的成像条件也会存在一定程度的差异，单纯的拼接难免会显得刻意古板，而且使色彩镶嵌的部分很容易漏出破绽，体现不出原有景物的特征，因此需要对色彩进行仔细认真的拼接和调整，使其更接近真实的色彩。对每个独立的数据需要进行依次调色，使得图像色调保持一致，然后利用景物之间的重叠度对景物的色调进行调整，还是需要依次调整，确保色调的一致性。由于图像数据之间存在巨大的差异性，不会达到一致状态，因此在调整景物数据的色调时不能采用十分便捷的自动化处理方法，而需要用到诸多的图像处理软件进行手工镶嵌。当相邻景物的影像质量没有大的差别的时候，就尽量使影像色调显示出自然过渡的痕迹；当相差别比较大的时候，或者地面物体差异比较明显时就需要保持自己本来的色彩纹理，不过同一地块内的光谱特征需要保持一致（具体流程见图1）。

图1 图像制作流程

三、信息提取

1、滑坡解译标志

A.滑坡已经下滑了一定距离，状态还比较稳定，它与周围地质的影像特征是相同的，边缘部分的色调相比其他部分来说，色调差异比较明显，形状较为规则；B.滑坡体完全脱离基岩母体，属于完全下滑，形状大多为长条舌状、扇形状，容易堆积在河流间流段。

2、地面沉降解译标志

当铁矿采空地面塌陷时，容易在地面上形成槽沟，使局部地面有所下沉，影响范围十分广泛。地面塌陷的主要原因是岩土变形，它使地面变形速度加快，整个过程中会使的地面建筑开裂，严重时有可能发生倒塌事故，影响交通、水利设施等；沉降区的边缘经常会形成断续的不规则封闭或者半封闭的条带，和周围的环境排列显得十分不协调，因为周围的农田、植物等有自己存在的规则秩序，而沉降区则破坏了这种秩序，使得一切极不协调；范围比较小的沉陷区的影像大多是负立体的；而范围大的沉陷区则会出现生态环境比较异常的现象。地裂缝可以判断沉降区，它在遥感影像上的成像是暗色的线状，因为地形突变导致光谱产生差异。大规模的地裂缝和其他线状地面物的区别比较大，因为它在长度和宽度上都比较特殊：A.地裂缝的形态特征十分明显，很容易辨别，直线型地裂缝的裂缝属于比较平直的，有比较稳定的发展走向；曲线型地裂缝的裂缝属于弧形弯曲，在整个地面都可以看到；B.地裂缝走向不同于地形单元的走向，它会从不同的地形地貌单元内进行穿切；C.地裂缝的走向和农田耕作的方向不一致，它不是人工造成的；缺乏植被的地区，遥感图像会很容易识别地裂缝，植被丰富的地方，遥感图像就不会很容易的识别地裂缝，因此遥感数据的使用应该选择植被覆盖度少的地区的遥感影像。此外，通过地表水的改变、道路的污染情况等标志也可以确定地面塌陷范围的大小。

四、结论

以上研究结果足以说明，具有高分辨率的卫星影像的遥感数据，能够更好地识别地面对的物体，快速准确的对矿山中的地质灾害进行进行监测，为矿山地质的具体环境的监督提供了重要资料。

参考文献

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作者简介：乐剑平（1986.4-）男，毕业于西安科技大学，测绘工程专业。endprint