遥感影像空间分辨率对矿山地面形变监测信息提取的影响研究

孙凤娜

（山东省煤田地质局第二勘探队，山东 济宁 272000）

矿产资源是促进国家发展的原始材料，它承担了80%的工业原料，也是全部工业生产的能量来源，而且70%的农业生产也与矿产资源息息相关，所以矿产资源是一个国家的命脉[1]。现代化工业强国的最显著特征就是对矿产资源的合理运用。我国的矿产资源虽然丰富但人均占有量小，且由于过度的开发和矿山环境保护工作开展的过晚，导致了地质灾害的发生[2]。生态系统被严重破坏的矿区易发生滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和猛烈的沙风暴等自然灾害，严重威胁着人类的财产与安全问题[3]，所以针对矿山环境改造技术的研究工作迫在眉睫。本文重点研究了遥感技术中影像空间分辨率的作用，为提高矿山的治理工作提供了理论基础。遥感技术的加入大大提高了监测矿山地理特征的工作效率。遥感技术是20世纪60年代在美国首次应用于矿山环境治理的新型探测技术。其主要工作原理为：依据电磁破的理论，通过人造卫星、无人机或其他飞行器发射电磁波信号来收集、处理矿山的地理特征并已图像的形式呈现出来，从而帮助施工人员了解所测区域的地理特征，以便制定出合理的防治方案。遥感技术中调节其设备中遥感影像空间分辨率可以促进形成三维图像，并将图像数据转换为具体的数字数据，从而更有效服务于矿山环境的治理工作。

1 遥感影像空间分辨率对矿山地面变监信息提取的影响分析

遥感技术在对矿山地面的监测工作中对获取图像的要求，并不向日常的摄影那样选择最清晰的照片。由于不同的矿山具有不同的地表特征需要考察的重点也不同。所以图像空间分辨率的选择需要根据环境的需求来随时调整。因为人体肉眼的分辨率为0.3mm，所以为了确保工作人员能准确的应用信息，其图像分辨率应具体需要不断的调节。合理的遥感影像空间分辨率对信息提取中数据数模和属性数据赋值方面也具有显著作用，便于我们得到最佳的地面变监信息，有利于矿区的治理工作。

1.1 遥感影像空间分辨率对信息提取中数据建模方面的影响分析

在没有遥感技术的时候，对矿山地面采用传统的二维绘图模式来提取数据，即把各种地理要素投影到平面上去。这种传统的处理方法会导致第三维方向上的几何空间位置信息和部分语意信息的局部丢失，不能完全的反应出所测地带的全部地理特征。而遥感技术就可以通过遥感DOM影像作为纹理映射来合理的改变其影像空间分辨率，从而实现对矿山地面建立可靠的三维效果模型，其步骤如下：首先采用1:5000的地形图绘制矿山地面的平面图；其次应用MapGIS软件对平面图进行扫描和矢量化处理；然后将处理结果导入ESRI软件中，应用DOM影像对比平面图中的虚拟矿区地形进行纹理映贴图处理，即把平面图中影响纹理空间的点之间的对应关系确定出来；从而得到具有全部矿山地理特征的三维图像，为进一步属性数据的运算提供了图像数据基础。

1.2 遥感影像空间分辨率对信息提取中属性数据赋值方面的影响分析

对矿山三维图像数据的属性赋值工作首要问题就是如何将图像数据数量化，数字数据更加直观，便于理解。这其中遥感影像空间分辨率变化的具体像素数值，是图像向数字化转变的唯一定量参考值。根据此项参考数据，并结合绘制出的三维效果图先通过大气定量方法来获取图像数据中的接受的单个振幅的具体长度，再利用正射定量方法来融合各光谱图像的特征值并绘制成特征向量并计算出总振幅误差值，从而应用于矿山的治理工作。大气定量主要运用FLASH算法来完成其公式如下：

式中：L表示遥感器接受到的单个振幅长度；θ表示为贴图过程的纹理反射率；θi表示为该纹理反射率与DOM效果反射率的平均值；L0表示为原始振幅长度；A、B表示为大气条件决定的系数。其应用的基本原理是：计算出基于一个标准的三维效果图对于单项光谱辐射亮度的单个振幅长度。正射定量方法则是根据绘制的三维效果图建立空间直角坐标系，并利用结构风险最小和统计学中VC算法，对直角坐标系进行合理的属性数据赋值，其中应用的公式如下所示。

空间直角坐标系的表达式：

式中：（a,b,c）为数据归一化的地理坐标；X、Y、Z表示为长宽高三维地理数据。建成的特定空间直角坐标图，如图1所示。

图中较大的圆圈是以大气条件决定系数A为半径建立的，较小的圆圈是以大气条件决定系数B为半径建立的，内部空间坐标系即为通过三维效果图整理出赋值属性数据VC算法作为空间约束条件下的运算公式如下所示：

式中Bias表示为总振幅误差值；θ；θi；L0，表示所赋予的数值与公式1中完全相同。

图1 数据赋值处理特定直角坐标系

2 结语

本文详细介绍了遥感技术中遥感影像空间分辨率在矿山防治中监测环节的应用。遥感影像空间分辨率可以将传统的二维平面图转化为计算机上的三维效果图，为矿石的治理工作提供了原始数据，并完成了图像数据向数字数据转型的起点工作，为矿山环境的治理工作提供了可靠的数据支持，为国家环境保护工作的发展做出了不少的贡献。