遙感影像在礦山地質環境監測治理方面的應用

趙安文，劉奕含

（1.山西省地質環境監測中心，山西 太原030024；2.中國冶金地質總局三局，山西 太原030000）

礦山開采過程中不可避免會直接影響到周圍的環境，礦產資源經過多年開發后，留下了許多地質環境問題，造成環境的嚴重破壞。近年來遙感技術不斷發展，尤其是高分辨率遙感影像的大規模應用，可較快地獲取礦山地質環境要素及環境治理前后的地表覆蓋變化情況。為礦山地質環境治理修復提供技術支撐和客觀基礎數據，基本滿足了摸清家底、監測變化的服務需求。

1 礦山地質環境問題及遙感監測內容

礦山地質環境問題指受采礦活動影響而產生的地質環境破壞的現象，主要包括礦業開發影響區內形地貌景觀破壞、土地資源破壞、地質災害、含水層破壞四個方面。

1.1 地形地貌景觀破壞

地形地貌景觀破壞指礦產資源開采活動改變了原有的地形地貌特征，造成山體破損、巖石裸露、植被破壞等現象。包括露天采場、固體廢棄物（含排土場、排矸場、尾礦庫）堆放場等造成的礦區地形地貌改變與破壞。

1.2 土地資源破壞

土地資源破壞指礦產資源開發活動導致土地原有功能喪失、土壤質量下降的現象，主要表現為礦山采空塌陷（地裂縫）破壞土地，使土壤肥力下降；露天開采剝離挖損，使林地損毀、耕地占用；固體廢棄物不僅壓占土地，而且這些固體廢棄物中含有大量的Pb、Hg、As 等重金屬元素，污染了周邊的土壤和地下水。

1.3 引發地質災害

礦山開挖引發的崩塌、滑坡、采空塌陷等突發性地質災害，對周邊人民生命財產安全構成極大威脅。

1.4 含水層破壞

礦山開采造成地下含水層結構改變、地下水位下降、水量減少或疏干、水質惡化等現象，影響當地工業及居民正常用水。

礦山地質環境問題比較嚴重的地區，是礦產資源開發利用強度高、礦山數量多的集中開采區。其中，根據礦產特性及其主要用途劃分，能源礦山、金屬礦山、非金屬礦山造成的礦山地質環境問題尤為突出。

根據礦山開采方式劃分，露天開采對地形地貌景觀破壞嚴重，地下開采影響礦山企業的生產活動及周邊的居住環境。利用遙感監測技術和方法，除地下含水層破壞外，對其他礦山地質環境問題，均可以準確及時地捕捉礦山地質環境的變化信息，提升了礦山地質環境監測治理的科技支撐能力。

2 遙感監測技術路線

目前國內已有省份，以國產高分辨率遙感影像為主體，初步建立了衛星遙感影像信息快速提取流程化解決方案。該方案集解譯樣本、采集和管理、專家知識庫構建、影像分割、特征計算、信息提取、變化檢測、統計分析等功能為一體。在礦山地質環境衛星遙感監測業務平臺管理下，通過數據處理及統籌管理-人機交互解譯系統-野外驗證-成果數據管理-成果展示等功能運用，實現了遙感影像地表覆蓋和變化監測信息流程化和自動化快速提取，可以開展礦山地質環境動態遙感監測工作。其遵循的技術路線為：①數據提取。獲取采礦權坐標信息、政策性關閉礦山信息與矢量化，獲取開展動態監測所需最新高分辨率遙感影像數據。②建立解譯標志。提前發現疑似問題礦山，進行遙感監測識別，制作預警圖斑。③實地核查驗證。根據疑似圖斑反饋情況與實地核查情況完善影像解譯標志。④疑似圖斑屬性掛接。制作解譯圖與解譯表，審核確認。⑤核查上報。警示、提醒管理部門，配合執法工作。

在衛星遙感動態監測的基礎上，配合視頻和GPS 實時監控、無人機航拍重點監控、手機APP 靈活監控等技術方法，運用大數據分析，進行天空地一體化監測監管。

3 遙感監測識別結果

結合綠色礦山建設及“礦產資源開發利用、地質環境保護與土地復墾”三合一方案的審核，可以監測礦山布局是否無序、固體廢棄物是否堆放有序合法、是否對周邊環境造成揚塵污染、煤矸石堆是否存在自燃現象、礦區內是否存在地質災害（滑坡、采空塌陷）、疑似損毀土地面積是否實施治理工程、礦山地質環境治理恢復及土地復墾是否及時實施等。

綜上，通過監測監管數據庫，可進行影像自動分析比對。根據各類圖斑智能篩選識別，生成各類業務圖斑、各類治理恢復前后對比圖及信息表。形成全周期遙感監測體系，實現礦山地質環境破壞到恢復治理的閉環管理。

4 存在的問題及前景展望

國產遙感衛星分辨率、定位精度和數據采集能力相較于國外，還有較大的提升空間。利用遙感技術對地質災害、水土體污染進行監測，尚需培養全棧式人才，不斷累積數據和經驗，提高監測屬性的準確性和邊界精度。

促進礦山地質環境（破壞、恢復治理）與礦山開發環境（越層越界、非法盜采）監測監管統一結合。統一產品和指標體系，提供同一套影像數據、同一套底圖產品、同一種信息，統一建立礦山監管綜合平臺。支撐實現由年度調查邁入季度監測和動態巡查，實現衛星遙感成果更直接服務于日常管理與決策。

未來遙感衛星的應用，將逐步實現由數量調查邁入全要素“數量-質量-生態”三位一體調查與監測。礦山地質環境從單純的地表覆蓋類型監測，實現利用狀況、質量和環境信

5 結束語

山水林田湖草是一個生命共同體，礦山地質環境需要整體保護、綜合治理和系統修復。衛星遙感在該領域的應用，體現出了全覆蓋精準性、速度快人力少、經費低成本小的優勢。隨著從感知到認知的創新，信息解譯、數據挖掘、大數據應用分析能力的不斷提升，遙感技術將直接服務于監測與監管主體，實現從數量向質量和生態并重的轉變，在礦山地質環境動態、常態化監測應用方面提供有力保障。