區域礦山遙感監測實施效果評估研究

劉 斌

（華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000）

1 礦山遙感監測

礦山遙感監測技術主要是通過遙感技術對礦山數量、利用情況等進行統計分析，并達到輔助政府和相關人員進行決策和管理的目標。遙感影像數據是整個監測活動的基礎底圖。疊加在遙感底圖上的矢量數據等文件信息可以參考整個監測活動。因此，在構建礦山遙感監測管理系統時，需要對數據進行采集和處理，使監測數據能夠起到支持決策和管理的作用。整體的遙感監測技術具有以下特點，首先，遙感監測所需要的數據眾多，不僅包括各類的監測成果，還有很多監測指標，這些指標和結果相互聯動和互相印證，就會導致整體的監測過程非常繁瑣，需要統計多種格式的數據，并需要不同軟件的銜接互換[2]。

2 區域礦山遙感監測實施效果評估特點

（1）特殊性。礦井遙感技術監測數據更加專業和特殊。從數據的內容來看，礦山遙感監測處理的大多是地理信息空間數據。從規模上看，這些數據是由各級縣行政區提取的。從項目管理的角度來看，礦區監測中的數據處理雖然規模較小，但由于考慮了周期和進度安排、風險評估和人員協調，因此非常復雜和特殊。

（2）可變性。挖掘監控數據不是不可變的。首先，監測單位或機構會根據監控需求調整圖層字段定義和字段之間的約束，這直接導致元數據文件的自適應調整，間接導致組織結構、命名規則、字段邏輯、拓撲關系和坐標的變化，間接影響統計報表和元數據表等結果。其次，有些任務前期不明確，不可知或多變，最終會由用戶和監控人員反復討論后確定。這要求應用程序在提供定制服務的同時應該是可擴展的。

3 區域礦山遙感監測技術流程

在實際的礦山遙感監測中確定固定的流程是非常有必要的，此外在實際的管理中，應當優化整體的技術流程，首先，需要做好前期的準備，準備好相關的數據、調試好器材并制定野外監測路線，然后，尋找對應的地點并進行相關的野外驗證，明確調查與初步解譯中的差異，如果發現有錯誤的類別則需要增加檢驗的樣本，并逐一驗證。整體的工作流程如圖1。在礦區監測完畢之后，會對監測數據進行編制和管理，并進行下一步的決策。

（1）研究區情況。本文以河北遷西、山東龍口等為研究區，在該研究區域中，河北省基本的開采以露天和地下鐵礦開采為主，也包括白云巖的開采，山東省研究區主要是以金礦開采、飾面花崗巖開采為主。本次選用了兩景2m、8m星（高分一號02、03、04衛星），數據產品為L1A級[1]。

（2）數據提取。通常情況下應當選擇下列為解釋標志，同時對相關數據進行提取，主要包括以下幾點：①露天工作面。和普通的裸地不同，采煤工作面因為要面臨持續開采，一般會比周邊地形更低。對于露天的礦來說，遙感影像的色調與紋理和周邊環境有明顯的差異。在高分辨率的圖像中，排土場與礦坑的解譯有較大差別，礦坑邊坡一般呈現階梯狀。②固體廢棄物。固體廢棄物有很多種類，大多數都放置在礦井周邊。圖像中的固體廢棄物一般會有清晰的輪廓，其內部紋理會呈現細密、有序的特征。在高分辨率的遙感影像當中，衛星能夠直接分辨出裸露尾礦區域。③粉塵污染。關于粉塵污染的圖像，其顯示一般在植被欠發達地區，污染區域下方地表有濃烈霧感，污染區域的整體輪廓不夠清晰，所以非常容易進行區分。④地面塌陷。引起局部地面塌陷的原因是過度開采地下礦產資源引起的，因此塌陷坑有一定的深度，在陰影的效果下，衛星圖顯示的地形形態會明顯呈現三維效果，其通常會呈群體分布。⑤地裂縫。地裂縫位于淺層土壤結構與地表結構的變化，促使部分土壤濕度、透水性以及含水量增大，濕度下降，呈現線性圖像的特征。

（3）數據處理。礦區遙感監測中，在解譯要素識別前，需要對原始圖像進行預處理。在envi中使用GF-1衛星的擴展模塊打開數據，將原始數據XML文件中的衛星類型改為GF-1。全色和多光譜數據經過正射校正后，進行配準和融合。最后，以研究區的GF-1影像為底圖，對兩個L1A數據進行幾何校正，校正后的影像幾何精度滿足要求。校準時遵循以下原則：①控制點選擇在地形圖和影像上能正確識別和定位的明顯點。②控制點擬合誤差控制在2像素以內。③控制點的選擇遵循均勻分布原則。控制點一般選在8個象限，控制面積盡量大。

（4）礦區遙感資源開發和利用評價。①環境監測。對于中小型地下礦山，衛星圖像紋理不夠清晰，但可以區分礦山道路、廢石堆和簡易生產辦公樓，無法識別井架和井口位置。根據開采礦物的不同，金礦的礦堆呈灰白色，但地下開采的礦堆難以區分和判斷。對于露天礦山，在的圖像上可以看到明顯的負地形采場，在開采中的露天礦山上可以看到新鮮活躍的采面，圖像被突出顯示，可以識別礦山的開采狀況；一般情況下，礦山環境治理、礦山排土場和其他環境說明都顯示清楚。②衛星數據可識別精讀。一般來說，用肉眼識別彩色圖像時，可以從背景中分離出40～50個像素左右的礦山地物，粗略判斷土地利用性質。對于中小型地下開采礦山，如果開采活動與周圍原始地形對比明顯，開采運輸道路標志明顯，廢石堆較新鮮，衛星圖像可以解譯礦山位置，但無法識別井口和平硐位置。在露天礦中，在衛星像上可以看到明顯的負地形采坑，在所開采的露天礦中可以看到活躍的開采面和礦路，可以識別開采狀態。采場邊界與周圍特征對比明顯，邊界清晰，易于圈定。對于礦山環境要素等可在圖像上進行解譯。尾礦庫還可以根據圖像色調、是否高亮、是否有液體等判斷利用狀況，根據開采礦產和開采狀況推斷礦堆、廢石堆和礦山建筑物的利用狀況，露天礦臨時搭建的簡易工棚無法識別。

4 區域礦山遙感監測技術實施效果優化

（1）做好現場勘查輔助。針對解釋人員的解釋結果、專業知識和圖像分辨率密切相關的問題，建議一方面建立系統的礦山開發現狀遙感調查和監測技術標準，加強專業技術人員的培訓。另一方面，應加強中低分辨率圖像分布區的野外調查，尤其是地下礦區，更應當加強現場勘查，并結合實際的監測情況進行合理的優化。

（2）加強技術監測。對于開采周期短、工藝簡單的礦產，建議進行動態監測，如果有某一個地區符合這個標準，則優先進行該區域的遙感監測，而不是等到全部數據采集完成后，再進行個別監測，一般情況下，達到每年監測3-4次的頻率最佳。隨著高分系列、天繪系列、遙感系列等國內衛星發展越來越成熟，處理的數據數量越來越多，遙感數據采集能力也越來越強。遙感監測需求可以得到充分滿足，因此也需要加強技術管理，并逐漸推動國產衛星在該領域的應用。同時需要做好技術的優化和設備的保養，針對設備的技術變化，對于人員的要求程度更高，如果一旦出現安全故障，其要想檢修也是非常不容易的，往往需要付出更多的資金，針對以上問題如果想提升設備運行的穩定程度，就需要建立完善可靠的管理系統，以穩定整體的設備運行需求。

（3）做好工作人員管理。建立嚴格的工作人員管理制度，提升遙感監測、研究和服務水平。落實技術人員的崗位自認制度，并通過聘任和考核等途徑做好人才管理。在實際的管理中應加強人才管理，形成技術精湛、結構合理的人才隊伍。技術人員需要獨立完成自身的工作，并能負責設備日常維修和保養，具備一定的技術改造和創新能力，嚴格遵守相關的規章，做好工作協同管理。

5 結語

總而言之，在實際的礦區勘測中，需要做好技術研究，并定向優化技術應用，盡可能提升整體的技術實施效果，以當下的技術水平進行分析，衛星勘測中遙感監測依然存在一些問題，這些都需要逐步實現技術優化，并整體上將遙感監測的準確性提升，相較于傳統的GIS技術，遙感技術更加靈活、規范、科學，而編制標準化的遙感監測數據編制標準也是非常有必要的，因此更需要加速技術研究，并制定靈活性好、拓展性高的技術設計，來實現集中管理，這樣能將整體的監測效果優化和完善，提升管理效能。