在矿山地质环境调查中遥感技术的价值

齐林梅

内蒙古自治区西部资源杂志社 呼和浩特 010020

开展系统、全面的矿山环境综合调查，摸清矿山环境危险源的分布，对引发矿山地质环境问题的“源头”进行及时科学地监测、评价和管理，是推进矿山地质灾害防治和加强矿山地质环境保护的关键所在。随着遥感数据源日益丰富与遥感技术的飞速发展，遥感技术在众多领域得到应用。利用这种技术减少了调查人员野外工作的时间，降低了人工作业的误差，同时该技术能够利用灾害体与周围物质细微的差别，辨别出分布状态以及规模，甚至是灾害体具体的构成成分，提高了调查监测的准确度。

1.我国矿山地质环境的现状

1.1 矿山开采造成山体破坏并占用大量土地

矿业在国家经济发展中占有重要地位，据有关资料显示，我国90%的一次能源以及85%的二次能源需要矿产资源作为能源。大中型矿山在我国已有9，000多座，在开采过程中，山体和植被都会遭到一定程度的破坏，这种破坏在一定时期内是很难恢复的，同时，采矿活动中会占用大量的土地（工业广场、厂房等），并且会产生大量的固体废弃物，到目前为止，我国采矿工业占用的破坏的土地已高达2，500～3，000万亩之多。

1.2 矿山废水污染

（1）矿山建设和生产过程中的矿坑排水；

（2）尾矿、露天矿等受到的雨水冲刷、渗透溶解矿物中可溶成分的废水；

（3）在洗矿过程中所用的药剂产生的废水；

（4）其他生产、生活废水等。这些废水，大部分没有经过处理，这就造成了地表水、地下水的污染，给周围的土地、农田带来严重威胁，这些废水经过蒸发，有害物质混淆在空气中，造成了空气污染。

1.3 地质灾害频繁发生

在露天矿的开采过程中，由于发生边坡失稳，会发生山体滑坡和地面塌陷、泥石流、水土流失等地质灾害。如辽宁大孤山铁矿、抚顺西露天、湖北盐池河磷矿等，都发生过一些地质灾害，给当地的生产或生活带来严重问题，造成建筑物坍塌，道路中毒，影响人民生命安全。

矿山开采中所产生的大量废弃物，除了会占用大量土地，造成大气污染，还发生泥石流、塌方等危害，尤其在个人采矿场中，乱采乱挖、乱推乱放现象严重，把各种矿石放在河口、河床或者公路边，一旦发生暴雨，产生水土流失，就会产生泥石流。在山西省，煤炭面积占全省面积的36%，遍及范围较广。每年所产生的各种灾害问题也尤为突出，给环境和人民生活带来了严重影响。

2.在矿山地质环境调查中遥感技术的应用现状

我困利用遥感技术开展地质灾害调查起步较晚，但进展较快。我国的地质灾害遥感调查技术是在为山区大型工程建设服务中逐渐发展起来的。上世纪20年里，我国完成的区域地质灾害遥感调查面积大约覆盖了10万km2的国土。2002～2006年，为查清我国矿山地质灾害的分布、特点，全国矿山地质环境调查与评估工作引进了遥感技术，第一次初步摸清了我国矿山环境地质问题类型、分布及危害。短短几年时间，我国学者对应用于矿山地质环境调查的遥感技术进行了很多探索研究，取得了不少可喜的成果，积累了大量研究经验和技术方法。先前已有同行以QulckBird多光谱遥感数据为主要信息源，采用遥感调查与地面核杏的方法，基本查明了江西德兴铜矿矿医尾矿、固(液)体废料类型、分布现状和排放渠道，形成了矿山地物遥感识别，尾矿库水下尾矿堆积医遥感识别，矿山地物面积计算、体积测算等遥感调查技术。还有采用大比例尺SPOT5卫星遥感影像，准确圈定出面积性的矿山环境地质问题，通过历史上多期影像对比，揭示出矿山地质环境的时空演化。

9月5日，第十一届中国农药高层论坛在河南新乡召开。会议围绕农药新政、绿色植保、农产品质量安全、乡村振兴等政策进行深入解读和交流。大会通过探讨农药产业管理动态、绿色植保发展战略，为农药产业发展质量变革、绿色变革、动力变革提供根本路径。本次会议由中国农药发展与应用协会主办。原农业部副部长刘坚，中国农药发展与应用协会会长刘永泉，河南省农业厅党组成员、副厅长邹庆鹏出席了本次会议。

3.遥感技术在矿山地质环境调查中的作用

3.1 遥感技术的涵义

“遥感”，顾名思义，就是遥远地感知。传说中的“千里眼”“顺风耳”就具有这样的能力。人类通过大量的实践，发现地球上每一个物体都在不停地吸收、发射和反射信息和能量，其中有一种人类已经认识到的形式——电磁波，并且发现不同物体的电磁波特性是不同的。遥感就是根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。同时遥感技术具有宏观性和直观性，获取资料的速度快、周期短而且能反映动态变化，并且获得的信息量巨大等特点。遥感应用受地面条件限制少，使用的电磁波各波段之间，性质差异很大，用途也很不相同。而且还具有经济效益好，成本低，收益高等一系列特征。由此可见，遥感技术在自然灾害的调查、监测和预测中具有显著优势。

3.2 资源损毁遥感监测

利用遥感技术对资源损毁进行监测，首先应该选择出监测因子，监测因子的选择比较宽泛，大体上可以分为两种，一种是选择矿石，另一种就是自然景观。利用遥感技术不仅能够扩大监测范围，还能提高监测的准确度，比如遥感技术具有高空间分辨率的功能，这种功能能够十分清晰的辨别出损毁的资源具体的空间分布，但是可以监测到塌陷坑；遥感技术还具有多光谱数据的功能，这个功能的主要作用就是辨别出没有得到妥善安置的固体废弃物的主要构成成分，并且准确的识别出其空间分布，最重要的是遥感技术能够实现高精度的DEM功能，其主要作用就是能够准确地分析出整个矿区的地形地势及其特征，这对我国的矿山地质环境调查帮助非常大，尤其是这个功能还能将分析出来的数据绘制成相关的数据图形，大大减少了调查人员的工作量，也减少了人工误差。

煤（矸石）自燃区以及非自燃区的辐射热量存在着一定的差别。若不辨别其辐射热度，在矿山开发的过程中就可能会造成一定的资源浪费，甚至会出现伤亡事故。而遥感技术正好能够捕捉到这种差别，清楚的分别出矿藏的区域类型，这样调查人员就可以根据遥感技术分析出来的图像有选择进行调查，减少资源损失，也降低了对环境的损害程度。但是需要注意的是，目前，遥感数据源比较丰富，高、中、低分辨率和多光谱、高光谱数在资源环境调查中的优势不尽相同，在使用时可将二者优势有机结合起来。另外，还可以根据煤田的分布情况、当地矿山的地质条件，再加上适度的实地勘查，可以对检测结果进行恰当的修正，这样监测的准确度会更高。

3.3 遥感监测地质灾害

3.3.1 滑坡类地质灾害监测

遥感技术在这类灾害监测中，应用时间很长，因此与其他灾害监测相比积累了很多经验，针对这些灾害的监测其主要监测内容有两个：一个是灾害体本身，另一个是灾害体的具体信息。其涉及的技术主要有影像光谱信息、地形地貌覆盖等，其主要方式就是设备与人相互配合，然后其自动系统会识别出灾害体及其分布情况等信息。因为斜坡类地质灾害与周围普通物体在形态以及纹理等这些细微方面存在着很大的不同，这种差别利用遥感技术能够清楚的显示出来，专业遥感技术使用人员，能够通过遥感图像明确的辨别出矿山中存在的灾害体以及规模等具体的信息。对斜坡类地质进行检测，对遥感技术中的影像空间分辨率并没有过高的要求，通常情况下，在2.5米以上即可。

3.3.2 地表变形破坏程度监测

传统监测这种地质灾害的方法有很多，只是这些方法都有一个劣势，那就是必须到野外工作，但是有些矿山的地质条件非常差，工作人员难以到达，所以也就降低了这些方法的操作性，也正因为如此，利用这些技术取得的效果并不显著。为了解决这个问题，近些年，发展了干涉了雷达技术，该技术的应用，大大提高了监测的准确度。该技术是在空间相干性估计等技术基础之上发展起来的。其主要应用原理就是雷达波相位差，因为研究区域中的物质不同，其SAR影像也不同，这种方式避免了大气效应的影响，对那些比较细微的地表变形遥感技术也能监测得非常清楚，目前这种技术已经发展成为高精度的普通使用的技术。

3.3.3 地裂缝识别与监测

矿山开发产生的地裂缝改变了地表几何形态、地貌特征和光谱特征，如坡度、坡向变化等，这种变化造成了地物反射光谱的差异，产生的微弱变化信息在遥感图像上能够被反映。

3.4 矿山地质灾害危险性评估与预警

遥感技术可以贯穿矿山地质灾害孕育、发生及发展趋势监测的全过程，因此遥感监测可包括矿山地质灾害的易发区、危险区及危险程度和预警3个层次。就危险性评估与预警的灾种而言，主要包括斜坡类地质灾害、地表变形及地裂缝。随着科学发展观战略的实施，矿区人与环境的和谐发展成为矿业城市发展的主旋律，开展矿山地质灾害危险性评估与预警，将成为矿山地质灾害遥感监测研究的重点。

3.4.1 地质灾害危险性评估

地质灾害危险性评估是在查明各种致灾地质作用的性质、规模和承受灾害的对象社会经济属性的基础上，从致灾体稳定性和致灾体与承受灾害的对象遭遇的概率上分析入手，对其潜在的危险性进行客观评估。以滑坡为例，进行危险性评估的遥感监测工作是通过分析，找出影响矿山滑坡危险性的主要因子。该主要因子除了与滑坡密切相关的地质地貌指标、地理指标及生态指标外，还与矿产资源开发等人类活动的强度有关，为此选择如下监测因子进行遥感监测研究。

3.4.2 矿山地质环境预警

这是遥感技术在矿山地质环境调查中的重要应用，因为矿山地质环境的主要特点就是区域性，而且地质灾害频发，正是因为这两个特点，才使得相关部门无法对矿山进行全面的治理，再加之，经费有限，没有足够的经济支持，很难实现矿山的全面治理。但是遥感技术的应用，却解决了这个问题。因为遥感技术可以对矿山地质环境进行预警，一旦发生突发状况，工作人员能够马上从遥感图像中发现，及时地对其进行治理。遥感技术的这项应用现已成为我国国土规划以及灾害预防的重要管理手段，为国家决策提供精确的数据。

多期遥感影像监测能够获取矿山地质环境的变化信息，而利用遥感技术开展矿山地质环境预警工作，是对多期影像的监测结果进行综合分析和研究的过程，通过结合先验知识等辅助数据，可以获取一定的致灾因子，从而为矿山地质环境预警提供科学依据。

4.矿山地质环境遥感调查存在的问题

遥感技术之所以目前尚未得到广泛的应用，主要受限于以下两方面的问题：

一是在矿山地质环境调查队伍中，技术人员对遥感技术比较陌生，使得遥感技术难以发挥应有的作用。

二是矿山地质环境遥感调查工作需要多时相的实时或准实时的遥感信息源，但价格昂贵，目前只局限于重点地区与重点工程的地质环境调查。

虽然存在以上问题，但我相信随着遥感技术的发展和广大地质工作者的不懈努力，以及政府部门日益加大的支持，广泛利用遥感技术进行矿山地质环境调查研究是必然趋势。

5.结语

综上所述，可知对矿山地质环境调查来说，遥感技术的应用十分重要，通过遥感技术对矿山地质的监测，不仅降低了资源损毁的程度，也减小了地质灾害发生的频率，更重要的是提高了矿山地质环境调查的精度，为我国矿山的顺利开采提供了强有力的技术支持。但是要想该技术真正的发挥其价值，首先应该培养遥感技术人才，只有人与技术有效地结合起来，其作用才能发挥到最大。

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