基于信息遙感的礦山地質構造信息提取研究

張源

摘要：作為全球礦業大國，我國礦業開發總規模居世界第3位，進入21世紀，隨著工業化，現代化進程不斷加快，我國進入資源消耗快速增長階段。傳統的礦山地質構造信息提取方法無法發揮顯著的作用，缺乏一定的可靠性，為此提出基于信息遙感的礦山地質構造信息提取方法。使用閾值分割方法和面向對象分類方法，確定礦山地質構造信息提取要素，在利用高程變化模型，實現對變化區域信息的提取。由此，完成基于信息遙感的礦山地質構造信息提取的研究。在實驗中，采用數值對比的方式，對兩種方法進行對比分析，實驗結果表明，所提方法可靠性較高。

關鍵詞：信息遙感技術;地質構造;信息提取;探測范圍

現階段，國民經濟對礦產資源的剛性需求不斷加大，供需矛盾突出，需求引起的礦業開發力度不斷增強，對礦山生態環境破壞越來越嚴重，以致礦山環境治理的速度趕不上對礦山環境破壞的速度，加上許多老礦山遺留的環境問題未解決，使得礦山生態環境總體形勢嚴峻，為確實保護好礦山地質環境，提高礦山地質環境調查中的效率，粗淺分析一下遙感解譯在礦山地質環境調查中的應用。遙感圖像是按照一定比例縮小的地表自然景觀綜合圖，圖像在信息表達上有巨大的優勢。遙感圖像解譯工作既是一門學科，又是圖像處理的一個過程。圖像解譯是建立地物性質—電磁波譜性質—影像特征三者的關系，礦山目標信息提取質量好壞主要取決于人、物、像三要素的協調程度。在圖像信息認知理論指導下，從礦業活動的系統性和整體性出發，建立基于創新的知識體系的不同類型礦山目標圖像標記理論。基于圖像地學信息轉換理論，構建礦山遙感區域地質地貌圖像結構格架;構建礦山具體目標的空間結構要素及其地質地理環境組合信息的圖像標記和綜合識別標志。對礦山目標的空間定位等具有指導意義。

1遙感技術的優點

遙感技術的優點主要體現在以下兩個方面：首先是測量精度高測量精度高是遙感技術探測最為顯著的一個特點，能提供精準的地質基礎數據，具有廣闊的應用范圍。將其應用于礦山地質測量中，能準確找出資源位置及其空間分布情況，探測數據精準度高，可以大幅度減少測繪時間，提高地質測繪效率。尤其是在勘察煤礦地質時，由于煤礦地形地貌較為特殊，其能有效克服地形和地貌上的限制，探測范圍廣、測量精度高，避免煩瑣的人工探測步驟和重復對觀測點數據的測量過程。其次是實時動態監測遙感技術監測數據信息具有實時性和動態性，數據更新簡便快捷，可以根據需要設定數據信息更新時段。對數據庫信息的實時監測，能有效實現對探測區地質情況的動態監測，及時掌握礦山地質變化動態。數據信息的更新能不斷地完善原有數據庫信息，為礦山安全治理提供重要數據保障。

2感影像處理與信息提取方法

感影像處理與信息提取方法主要是以下四個方面：（1）遙感影像糾正。在開展遙感解譯工作之前需要對獲取的遙感影像進行正射處理，在進行正射處理時以選擇優于1：10000地形圖和DEM為基準，對獲取的遙感影像進行正射校正，正射校正時的控制點應選擇田埂交匯處，道路交叉點等，不宜選擇在有高差的地物點，且控制點應均勻分布，每景影像所選的控制點個數不低于15個。（2）遙感影像融合。本研究區的影像融合采用Pansharpen的融合方法，該方法能較完整的保留多光譜的波段信息，同時也能較好的體現全色波段的影像特征。（3）色調調整。遙感影像的色調調整主要對整合后的遙感影像，采取波段的反差增強，拉伸、彩色增加等處理，使得遙感影像的地物把關更明顯，層次更豐富、色調更均勻的過程，調整后的影像在解譯過程中更能體現地物特征，以提高解譯的正確性。（4）遙感影像鑲嵌。遙感影像鑲嵌的過程就是將多影像相鄰的已經正射校正和色調一致的影像進行無縫拼接的過程，在鑲嵌過程中為了保證鑲嵌的精度需要在相鄰兩景遙感影像的重疊區域選擇鑲嵌的同名控制點，且在鑲嵌過程中需要對兩影像相鄰的影像進行色調匹配，以降低遙感影像的色調差異，保證圖像色調的一致性。

3遙感技術在礦山地質測量中的具體應用

a）山體滑坡監測。露天開采、強降雨、地表沉降等情況都有可能造成山體滑坡問題。而通過遙感技術，能對滑坡產狀分布和發育情況進行詳細掌握，但具體應用中需加強對采集數據成型圖像的處理，確保監測圖像線性明顯、清晰度高。b）空間塌陷監測。礦區地質地貌、礦山環境、物質種類等存在很大的差異，因此礦山地質空間塌陷破壞力有很大的不同。通過遙感成像技術可以有效反映塌陷的不同信息。遙感測繪成像圖包括TM（專題制圖儀）圖像、光譜圖像、天線掃描圖像等多種圖像，其能分別對空間位置、水體信息、信息數據、塌陷區變化等內容進行反映，可根據需要進行圖像選擇。c）地質污染監測。煤礦礦山開采往往持續周期比較長，會對空氣條件、水體環境、地質環境等產生較大的影響。運用遙感技術可以對礦山地質污染情況實施監測。遙感成像中用不同顏色表示污染程度和污染區域，如遙感成像中部分區域顯示暗褐紅色或亮白色，則表明其為嚴重污染區域，粉紅色區域為污染區范圍。

4現礦山地質構造信息提取

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。

5結語

總之，通過面向對象的分類方法提取礦山地質構造信息，提取信息時以及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。

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（作者單位：河北省水文工程地質勘查院）