基于信息遙感的礦山地質構造信息提取研究

李彥鵬，何希純，陸金平，張志偉

（江西應用技術職業學院，江西 贛州 341000）

信息遙感技術是地質填圖的一種重要手段，可以更快的完成區域地質調查工作，并利用大比例尺的測量方法，推進填土測量步伐。受到國外的新型技術影響，我國礦山地質調查也發生了改革，在一些礦山地區地質調查中應用，提取礦山地質構造信息[1]。

傳統的礦山地質構造信息提取方法是根據ETM遙感圖像的解譯標志加以分析，得出有關礦山構造的初步結論，在研究有利的影像數據，對圖像進行校正和融合等處理，但該方法無法填出高質量的地質圖，無法發揮顯著的作用。

1 基于信息遙感的礦山地質構造信息提取方法設計

1.1 確定礦山地質構造信息提取要素

根據地質環境因素的不同，分別用不同的精度提取方法。因此，根據礦山地質的不同環境變化，對地質信息進行統計分析，確定出該礦山地質構造信息的提取要素[2]。礦山地質環境信息提取要素如下所示。

圖1 礦山地質構造信息提取要素

圖1 將具體的地質環境因素分為四個部分，第一部分，利用對象分類方法對礦山采坑進行提取，并提供出排土場信息；第二部分，車尾礦的信息提取是利用閾值分割方法進行提取；第三部分，礦山建筑信息提取是利用人機交換解譯方法進行提取；第四部分，使用歸一化植被指數提取植被覆蓋度的信息。植被指數是為了分析礦山范圍被植被的生長范圍和生長狀況，由于不同植被的電磁波譜不同，要對其進行歸一化處理，歸一化植被指數計算公式為：

其中，NDVI表示歸一化植被指數，NIR表示近紅外波段，RED表示可見光中的紅波段。采用閾值法對每個像素進行逐個區分。在綜合分析不同尺度分割對象特征的基礎上，根據圖像的多尺度分割網絡層次結構，建立不同尺度分割對象的對應關系。

1.2 實現礦山地質構造信息提取

基于信息遙感的礦山地質構造信息提取方法是在遙感數據中選擇變化檢測出的區域作為研究對象，在利用網格法進行劃分，分別計算每個閉合區域，假設礦山地表連續，那就需要根據閉合區域的高程變化進行離散化積分，求出其體積，以此，實現對變化區域信息的提取。假設礦山滑坡地質災害體變化區域為A,就需要將變化區域劃分為接近于點的小面，則礦山變化區域高程的計算公式為：

高程模型是建立在地形連續的基礎上，應用公式（2）求出礦山地質構造的高程變化數值，其體積變化量，表示：

其中，d表示地質構造土方量變化體積，a表示地質變化量，∫表示閉合區域，由公式（3）可得，礦山地質構造的土方量變化體積，但是需要基于變化信息建立高程模型函數，對礦山構造變化土方量進行求解，以離散化的形式，設A為礦山地質構造變化量。在運用網格法，將變化的閉合區域劃分成n個無限接近于0的微小閉合區域，并將其記做Δsi，根據地形坡度分析得到坡度值，計算絕對水平面上的投影面積，記做Δαi，投影面積Δαi乘以對應的閉合區域，即可得出對應的小閉合區域的體積變化。在得出每個閉合區域的地形特征進行處理后，要對所檢測的變化信息提取礦山地質構造信息。

在三維可視化的狀態下，首先，要了解礦山構造地質的分布狀況，在地形解譯和模擬解譯的理論的基礎上，全面分析礦山地質構造的災害信息。第二步，在信息遙感影像上，通過疊加DEM獲取高程變化量，若在提取的過程中，無法獲得影像的高程信息，就需要在遙感影像上疊加DEM后，提取礦山地質構造信息。第三步，在影像分割時要結合波譜信息和信息特征，確定分割尺度。但由于波譜信息是面向對象分割技術的有效因子，所以在分割的過程中，要計算影像波段的權重，在確定分割尺度，這也是確定遙感影像面相對象分割的關鍵。同時，也是決定分割對象異質性的指標。第四步，在提取礦山地質構造信息時，分割尺度的優劣會直接決定提取信息的質量，因此，要保證分割尺度不會受到影像的影響，以便于下一步信息的提取。在野外工作成果的基礎上，結合研究資料，對礦山地質構造特征進行了分析，獲得了研究區幾何和運動特性的詳細資料。由此，完成基于信息遙感的礦山地質構造信息提取的研究。

2 實驗分析

在實驗中，為驗證基于信息遙感的礦山地質構造信息提取方法的邏輯性和準確性，采用數值對比的方式，對傳統的礦山地質構造信息提取方法和本文設計的方法進行可靠性對比實驗，實驗結果如下所示：

圖2 實驗對比結果

從可靠性對比實驗結果可以看出，采用本文設計的方法提取效果更好，可以將實地調查和采集到的數據上傳到數據庫中，并利用遙感技術監測地質的動態變化情況。

3 結語

通過分析不同要素的幾何特征和分布范圍，建立相應的方法，第一，使用面向對象的分類方法提取礦山地質構造信息，第二，提取信息時，要根據影像對象的描述規則集，分類提取結果，以此提高提取結果的精度。最后，通過實驗論證，本文設計的基于信息遙感的礦山地質構造信息提取方法的可靠性。