卫星影像在矿山地质灾害监测中的应用

2014-09-11 13:45乐剑平
环球人文地理·评论版 2014年7期
关键词:色调分辨率光谱

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

[1]丁丽,朱谷昌,王娟,张建国,杨自安,石菲菲.IKONOS影像在矿山环境遥感监测中的应用——以白银煤矿区为例.[J].测绘与空间地理信息.2010(1).

[2]周宁平,廖明,匡秀梅.基于IKONOS影像的土地利用现状更新调查方法[J].测绘工程.2012(4).

[3]李玉平,裴佳佳,周小娟.IKONOS卫星影像在若羌河山区河段1:10000地形图测制中的应用.[J].资源环境与工程.2010(5).

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

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