遙感測繪技術用于礦山地質環境的動態監測

姜立芳

（山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021）

1 礦山測量測繪中的主要工作內容

1.1 井下平面控制測量

為了建立精度高的井下平面控制系統，人們需要充分做好井下平面控制測量，分析處理觀測的導線數據，從而助力井下生產，以相關測量測繪數據為基礎標定開采工作面未知，做好井下巷道測量，保證硐室挖掘工作的順利開展。

1.2 井下高層測量

在測量高程的過程中，人們需要針對各監測點高程展開工作，通過井下高程測量得到準確的數據，在這些數據的基礎上建立統一的高程系統，保證地面、硐室、巷道處于同一高程系統中。通常，井下高程測量可以分為三種類型，分別為三角高程測量、立井導入高程測量和水準測量。水準測量精度較高，通常應用在主要運輸大巷中，三角高程可以應用于次要的巷道中，只要能夠達到規定的標準即可[1]。

1.3 井下貫通測量

所謂的巷道貫通主要指的是從一點開始掘進直到連通到另一條巷道。貫通測量是為了保證在巷道貫通過程中掘進方向能夠符合設計規定，保證掘進的準確性，保證兩條巷道能夠根據要求實現連通，避免貫通過程出現較大的偏差，保證井下貫通保質保量地完成。通常按照挖掘方向以及工作面數量的不同，人們可以將井下貫通分為三種類型，分別為單向貫通、相向貫通和同向貫通。在巷道開挖過程中，多會采用兩個相向或者同向掘進工作面進行貫通施工，如果條件允許，甚至在開挖同一個巷道中可以采用多個掘進工作面同時開展施工。與單向掘進巷道相比，井巷的貫通在施工效率、施工進度等方面有著非常明顯的優勢，有助于提高井下通風的質量，在現如今礦井建設施工中，井巷貫通施工已經被廣泛地應用[2]。按照類型不同，貫通通常可以分為一井貫通、兩井貫通、立井貫通三種類型。從同一導線出發貫通到井下導線布設的兩端為一井貫通，分別從兩個井口通過井下測量確定貫通具體數值后進行井下導線敷設和貫通的方式為兩井貫通。和前兩者稍有不同，立井貫通包括兩種方式，分別為延伸立井貫通和新開鑿立井貫通，影響立井貫通質量的主要是平面位置偏差，為此，在施工中應當特別注意水平面上下段貫通井筒中心線是否出現偏差，一旦出現偏差要及時調整。

2 礦山地質環境主要災害

國家經濟實力和科學技術的不同決定了人們對環境的重視程度具有一定差異。礦山開采直接作用于環境，如果沒有采取良好的保護措施，非常容易對環境產生嚴重傷害，為此，人們應當重視地質環境監測工作。當前，礦山地質環境主要存在的災害包括三種，分別為滑坡、塌陷和崩塌。

2.1 滑坡

山體的泥土和巖體在重力作用下會出現向下滑動的趨勢，加上礦山在開采過程中會對泥土和巖體產生一定的振動，一旦遇到大雨的天氣，由于泥土之間的附著力下降，就會出現滑坡等問題。一旦發生護坡，會對山下居民的生命財產安全產生極大影響，同時也會威脅采礦的安全。

2.2 塌陷

在礦山災害中，塌陷是比較常見的自然環境災害，其有著較為復雜的發生過程，這和采礦區下層采空有很大關系。采礦區下部被采空后受到重力的影響，容易出現移動、彎曲等現象，導致地面出現下沉等問題。

2.3 崩塌

一些軟硬相間的巖層容易出現崩塌災害，導致出現此災害的原因主要來自于巖體結構。如果巖體結構面出現蠕動或者切割就容易發生落石、崩塌等問題，相關誘發因素是導致分割巖體發生崩塌的主因，應當加強相關因素的控制。

3 礦山地質環境動態監測

采礦屬于高危行業，如果沒有進行合理的監測容易導致采礦管理不當，為此，應當改進地質環境監測技術，加強現代信息技術的應用。在當前環境下，測繪技術面臨著較多繁雜的數據，如何優化處理監測過程成為關鍵。在礦山地質監測中，需要重點做好操控系統、網絡系統、調度系統的控制[3]。

3.1 操控系統

隨著現代信息技術的飛速發展，智能化成為未來發展的一個主要趨勢，利用人工智能技術能夠提高計算結果的準確性，其在未來發展中必然會取代手工數據操作。所以，在采礦監測控制系統中，應當充分利用移動網絡功能性、兼容性的特點，監理虛擬化平臺處理網絡數據，優化操作系統，提高管理能力。已有的傳統計算機操控平臺應當積極改進，提高處理服務平臺的便捷性，堅持實施動態監測。

3.2 網絡系統

礦山地質信息系統是采礦科技化發展中必須配備的專用設備，其主要是采用計算機、遙感器、通信網絡等核心要素，有助于實現系統礦山地質人機設備調控的均衡性，建立更加“安全、高效、優質”的監測指揮方案。通過“遠程網絡”，人們可以實現礦山地質信息的一體化處理，按照設定數據執行可行的方案，不僅掌握了信息系統性能的變化狀態，也實現了遠程分析結果的標準化，從而提高了動態監測指揮系統的實際工作性能。

3.3 調度系統

信息系統遠程次數增多，既帶來了一系列的遠程破壞，也威脅到測繪區礦山地質運行的安全性，阻礙了采礦工程建設的可持續發展。根據信息系統運行狀態，人們可以建立可靠的遠程指揮制度，并充分利用遠程控制操作方案，為指揮人員提供更加準確的數據信息。遠程控制是礦山地質及設備使用前的綜合性監控，也可對動態監測設備及人員制定針對性的調度方案，來判斷遠程狀態下設備結構功能損耗及運行狀態。

4 遙感測繪技術在礦山地質環境動態監測中的應用

4.1 遙感測繪技術在礦山地質環境動態監測中的技術要點

4.1.1 校正輻射

遙感測繪技術中的輻射校正是礦山地質環境監測中最重要的一項技術，對遙感影像的空間分辨率、成像時間等方面都有著較高的要求，經過輻射校正，影像具有較高清晰度且成像時間誤差較小，基本保持一致。但在實際采礦工程中，地質監測難免會存在誤差，需要提前做好校正措施，降低陽光照射角度、大氣條件等對圖像的影響。通常，輻射校正包括絕對輻射校正和相對輻射校正兩種方式[4]。

4.1.2 影像融合

在礦山地質環境動態監測中，遙感測繪技術中的影像融合也是一項關鍵技術，該技術包含紋理、空間分辨率、光譜信息等多方面工作內容。為了充分保證圖像清晰，通常會將多種方法融合，優化圖像融合處理，提高影像質量。影像融合、多波段影像數據融合等都是常用的方式，可以用HIS變換法進行相關計算，有效提高計算速度和效率。

4.1.3 信息提取

地理信息系統是礦山地質環境動態監測的基礎，人們需要通過地理信息技術支持信息提取工作，之后識別礦山地質環境信息。遙感處理技術是信息提取工作的基礎，在完成遙感影像監測后要分割圖形，具體分析這些圖形中的信息，進行分類整理。

4.2 遙感繪測技術在礦山地質環境中的具體監測方式

4.2.1 山體滑坡監測

露天開采、連降暴雨、道路開挖等都容易造成山體滑坡，尤其是陡峭位置容易出現滑坡問題。通過監測，人們能夠發現滑坡面上陡下緩，凹凸差異較大，為了進一步監測和了解滑坡發育情況，人們要加強測繪圖像的處理，保證其有更加明顯的線性，從而提升監測圖像的清晰度。盡管如此，在實際監測過程中，滑坡移動速度過快，會導致難以呈現清晰的圖像，一般圖像顯示的區域比較淺。

4.2.2 空間塌陷監測

不同地區的礦山環境不同，礦種也不同，空間塌陷表現的破壞力也就有很大的差距。其在遙感測繪獲取的信息圖像中會清晰顯示。在TM圖像中，空間塌陷位置一般為單獨的橢圓形，也有一些呈現出環形斑點或板塊，且顏色明暗度也有差別。具體監測成像之后，B4水體反映效果好，B5則可呈現更多的信息數據，會因地區及礦山地質不同產生較大的反差，B1在水體亮度值上有顯著的優勢，所以調整之后可據亮度深淺判斷塌陷區的變化狀況。

4.2.3 礦山地質污染監測

長期的礦山開采容易造成環境污染，無論是當地地質還是水資源都容易受到影響，加強礦山環境監測對于采礦行業持續發展具有重要意義。在具體監測過程中，如果圖像呈現暗褐紅色或者亮白色，表明此區域有著較為嚴重的污染，而粉紅色區域代表水污染區域。在礦山地質環境監測中，遙感測繪技術能夠有效監控采礦區的大氣環境、水環境、地質環境等，為當地的環境治理提供技術支持。

5 結語

當前，科學技術不斷發展，我國礦山地質災害的監測和預防技術也不斷提高。在礦山開采工作中，地質環境動態監測關系著礦山工作的順利開展，關系著當地環境的保護。在具體應用中，人們需要劃分好地質環境結構，采用動態監測模式，提高監測效果。本文論述了當前礦山監測方法，就礦山地質災害的危害進行簡單闡述，并分析了動態監測操作系統。通過有效的勘測和全程跟蹤，人們能夠提高礦區地質環境監測質量，優化礦山開采工作。

1 陳志蘭.淺析遙感測繪技術在測繪工作中的應用[J].四川水泥，2016，（11）：107.

2 敦少杰.測繪技術用于礦山地質環境遙感動態監測[J].城市建設理論研究（電子版），2017，（16）：124.

3 夏城楠.測繪技術用于礦山地質環境遙感動態監測[J].低碳世界，2016，（4）：97-98.

4 梁振興.礦山開采監測中的測繪技術與方法研究[J].科技風，2012，（22）：124.