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遥感技术在矿山地质环境监测中的应用胡颖

发表时间：2021/7/28 来源：《中国科技信息》2021年9月上作者：胡颖

[导读] 随着科学技术水平的不断提高，遥感技术得到了快速发展和广泛应用。

浙江煤炭地质勘查院胡颖

摘要：随着科学技术水平的不断提高，遥感技术得到了快速发展和广泛应用。在矿山地质环境监测中，利用遥感技术了解环境问题的危险源和成因，为重要矿集区矿产资源开发利用情况的监测提供实时数据和技术支持，进而为矿产资源可持续开发利用提供参考。
关键词：遥感技术；矿山环境；监测
        引言
        矿山开采过程中不可避免会直接影响到周围的环境，矿产资源经过多年开发后，留下了许多地质环境问题，造成环境的严重破坏。近年来遥感技术不断发展，尤其是高分辨率遥感影像的大规模应用，可较快地获取矿山地质环境要素及环境治理前后的地表覆盖变化情况。为矿山地质环境治理修复提供技术支撑和客观基础数据，基本满足了摸清家底、监测变化的服务需求。
        1简要分析遥感监测技术
        遥感监测技术主要利用的是电磁辐射，对光学或电子学探测目标所辐射的信息加以接收和记录，再经过加工，最终成像。遥感监测技术应用在矿山地质环境监测过程中通过所辐射的红外线可发现不同的磁力，从而获得准确的监测结果。对矿山地质环境的有关监测就是通过建立计算机处理平台，调查分析矿山以及周围的地质环境，采集有关数据之后，再将信息数据输入到计算机系统中，精细化地处理有关数据，评估后通过计算机信息网络共享，当矿山地质环境发生有关变化时，数据信息也会发生变化，有关企业和单位能够根据监测信息对矿山加以管理，再向外界说明矿山地质环境方面的有关消息。
        2遥感技术在矿山地质环境监测中的应用
        2.1在矿山崩塌中的应用
        矿山崩塌的主要诱因是过度开采，一般容易发生矿山崩塌的主要位置是陡坡和悬崖，当这些部位的地质结构受开采影响而出现不稳定问题时，就很容因为自身重力和雨水等外力因素的影响而发生崩塌，一旦发生崩塌将对矿山生产以及周围环境造成非常严重的影响。通过遥感技术成像可以看出，崩塌处边缘常呈现弧形或者直线型，而且坡段向阳的部分呈浅色、背光的部分呈深色。在此项领域中经常图像形式有ETM和TM两种，对矿山整体的地质状况有比较真实的反映，但在崩塌区域的成像上稍显不足，因此近年在矿山崩塌中应用遥感技术时新增了SPOT5的成像形式，可以清晰显示崩塌区域的边界，结合上述两种成像形式可明显的提升遥感技术在矿山崩塌中的应用效果。
        2.2地质资源的破坏包含两个方面，第一是土地资源的破坏
        土壤资源的破坏是矿山地质环境监测和治理的主要问题。因为土壤资源是很难修复的，即使通过一些现代手段对矿山土壤资源进行强行修复也很难在恢复到原状，并且还会耗损大量的金钱和精力。土壤资源的破坏主要包括土壤功能性丧失、土壤肥力下降，地貌景观的改变和地质灾害的频发也会给土壤资源带来巨大的变化，当然这个变化也是不好的。遥感影像在土地资源方面的监测主要表现在对土壤结构进行遥感影像的监测和分析，可以发现一些变化不明显但是影响严重的土壤资源破坏，譬如土壤污染。第二是含水层的破坏。矿山含水层的主要破坏因素来源于地下开采，地下开采对土壤结构的破坏是致命的也是不可避免的，地下开采工作会导致矿山周围的地下水崩坏，影响到周围居民的正常生活。同时地下开采也更容易造成地下水体的污染，尤其是在重金属的开采矿区，一旦出现水体污染就会造成区域性的重金属中毒事件，影响极其恶劣。针对地下含水层系统的问题，遥感影像目前还没有特别好的应用，仅仅处在分析阶段，能够分析出当时地下水水位以及含水层结构的变化，具体的污染情况需要工作人员进行实地考察得知。

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其实在整个矿区的开采过程中，遥感影像技术的主要应用就是帮助工作人员进行矿山信息变化的收集和分析，让地质环境保护做到心中有数。
        2.3遥感技术用于监测崩塌前的矿山、监测采矿空塌陷区、预警矿山地质灾害
        使用遥感技术监测矿山地质环境时，部分崩塌的矿山图像会显示出弧形或者直线型。例如，TM图像能够准确反映出矿山地质的具体情况，但是对于山体崩塌情况反映不够准确；SPOT5图像能够弥补TM图像的不足之处，搭配TM图像与SPOT5图像使用能够显著提高监测效果。使用遥感技术监测塌陷区域的矿山时，遥感成像图将会准确显示具体的塌陷区域，部分图像呈椭圆形，部分图像呈环形斑点。TM图像呈现的图像情况会因为矿物含量元素的不同出现或明或暗特点，此时再充分结合SPOT213波段能够清楚显示图像状况，为后期地质情况的具体分析提供参考依据。调查研究显示，由于我国遥感技术在不同地区有着不同政策，因此在不同矿山地质环境监测中，遥感技术的精度存在差异。例如，市辖区所使用的遥感技术空间分辨率比较高，偏远山区所使用的遥感技术空间分辨率比较低，因此使得市辖区所获得的图像精确度的准确度高于偏远地区，但是事实上矿山的开采大多集中在偏远山区。部分矿山在使用遥感技术时监测地质环境区域面积不大，因此需将传统监测方式与遥感技术有机结合起来，最终显著提高地质环境监测效果。对已经开采完的矿山地区，需严密监测周围环境，以期合理利用。对于正在开采中的矿山地质环境，使用遥感技术进行地质环境监测能够帮助相关企业或单位充分利用此地区。对矿山开采过程中的尾矿或露天采矿场等均需及时处理，在使用遥感技术时还需严格监测矿山道路、采矿占地面积等，合理利用有限的土地资源。有关实践表明，空间分辨率在2.5m以上的遥感数据能够准确识别尾矿库（正在使用中或者被废弃的尾矿库）。
        2.4对矿山地质灾害的评估及预警
        遥感技术用于矿山地质环境监测时应重点关注裂隙、地表沉降变形、泥石流、矿山滑坡等地质灾害，并利用高空间分辨率和多时相数据对致灾环境和承灾对象进行信息化、智能化管理。要根据不同区域、不同矿山类型的数据信息制定地质灾害分类标准或处置规范。在遥感监测数据的基础上，利用大数据技术和人工智能算法，对遥感监测收集的数据信息进行自动解译分类、入库信息化管理。根据分类标准和相关规范划分灾害类型、等级及定制应急预案，根据历史数据对灾害进行预警，以保证矿区居民的生命财产安全和矿山的安全、绿色开采。
       2.5在地貌景观中的应用
        固体废物是在矿山生产过程中必定会出现的，对这些固体废物进行处理必须使用最合理的方式，否则便会对矿山环境以及周围自然环境产生严重影响。此时使用遥感技术对环境进行监测，可清晰显示裸露基岩以及被破坏的植被，以及预测地貌环境接下来可能会受到的影响，然后就可以及时改变生产方式和开展固体废物处理来减轻对环境的影响，做到保护自然环境和矿山生产同时进行。
        结语
        遥感影像技术在矿山地质环境监测和治理中充分发挥出了自己作为高科技手段的高效性以及准确性，极大地提高了矿山地质环境的分析、观察、信息收集的效率，节约了野外调查的成本，同时遥感影像技术也可以作为研究资料对矿山地质环境的治理情况进行分析，可以及时的发现问题。但是遥感影像技术在治理方面的应用周期比较长，至少一年以上的时间才能够用来分析治理情况。
参考文献
[1]薛卫宁.遥感技术在泰山区域矿山环境治理修复工程的监测应用[J].山东国土资源,2019,35(10):59-63.
[2]安志宏,程玉书,汪宝存,孙禧勇,王亚娟.辽源市矿山地质环境恢复治理遥感监测与整治模式一体化研究[J].地质力学学报,2017,23(04):631-637.