遙感技術在綠色礦山建設和評估中的應用

＊閆亭廷

（寧夏回族自治區遙感調查院 寧夏 750021）

遙感技術的核心在于其能夠通過不同類型的傳感器，如衛星遙感、航空遙感和無人機遙感等，收集遠距離目標的電磁波信息，此類信息經過復雜的信號處理和圖像分析，揭示地表的多維度特征。與其他勘察技術相比，遙感技術具備對地表現象宏觀的觀察能力，使其能夠跨越傳統檢測手段和時間限制，快速揭示地表覆蓋、土地使用狀態、地形變化等關鍵信息[1]。而綠色礦山建設作為實現礦業可持續發展的關鍵策略，強調在礦山開采過程中環境保護與資源高效利用的平衡。因此，本文旨在深入探討遙感技術在綠色礦山建設和評估中的有效運用，分析其在礦區生態系統恢復評估、礦區可持續性評估及環境監測與管理等方面的具體作用，為綠色礦山建設與評估提供更高效和更精準的技術支持，推動綠色礦山可持續發展。

1.遙感技術在綠色礦山建設和評估中的運用

(1)礦區地形地貌監測

在綠色礦山建設和評估中，礦區地形地貌監測不僅包括對礦區地形變化的監測，也包括對植被覆蓋、水文情況及其他自然和人為因素引起地貌改變的監測。監測結果對于評估礦山開采活動對環境的影響、規劃礦區恢復工作，以及制定可持續開采策略至關重要。而遙感技術在礦區地形地貌監測中的運用，體現了該技術對于空間信息的綜合捕獲和分析能力。工作流程從數據的獲取開始，逐步過渡到數據處理、分析，最終形成對礦區地形地貌的全面評估[2]。其中，在數據獲取階段中，綠色礦山建設遙感監測平臺通過搭載于衛星或航空平臺的遙感傳感器，如高光譜傳感器、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR），從不同波段獲取礦區地表的電磁波反射和散射信息。以上信息包括地表的形態特征、植被分布、土壤類型等，為后續的數據處理奠定基礎。而在數據預處理階段，所收集到的信息數據，通過校正傳感器誤差、去除噪聲和大氣校正等步驟，進一步提高了數據的精確性和可靠性，同時也經過地理編碼和圖像配準等操作，確保獲取的數據與地理位置精確對應，為分析提供準確的空間參考。在數據處理階段，技術人員利用專業的遙感圖像處理軟件，如ENVI或ERDAS Imagine，對收集到的數據進行詳細分析。并運用數字高程模型（DEM）重建礦區的三維地形，通過歸一化差異植被指數（NDVI）分析植被覆蓋狀況，以及應用地表溫度和水體指數等方法，進行更深入的地貌特征解析[3]。最后將處理和分析后的數據與歷史數據進行對比，以追蹤和評估礦區地形地貌的變化。

以某縣露天煤礦為例，詳細介紹遙感技術在綠色礦山建設、評估中的應用。基于2019年7月高分辨率遙感影像（見圖1），明確劃分了該礦區的生產與生活區域，并依據《綠色礦山評估指導手冊》中的評分標準進行了評估。遙感影像分析揭示了該礦區在環境管理和資源開發方式方面存在的不足，仍不符合綠色礦山的建設標準。具體包括：儲煤場所未采取措施減少粉塵和避免物料散落，導致環境衛生不佳；排土場邊坡未進行穩定性處理，不符合地面坡度及水土保持要求；排土場綠化面積不達標，遠未達到100%的綠化率；礦區專用道路兩側缺乏規范的綠化隔離帶，從遙感影像中可明顯看出多處未設置綠化隔離帶。

圖1 某煤礦2019年7月高分影像

(2)環境影響評估

環境影響評估在綠色礦山建設和評估中，涉及對礦區開采活動所產生的環境影響進行系統評價。相較于遙感技術在礦區地形地貌監測中的運用，環境影響評估則更注重評價礦業活動對生態環境的具體影響，如水體污染、大氣質量變化、生物多樣性的影響等。因此，遙感技術在此過程中的運用為獲取廣泛而詳細的環境信息提供了可靠的技術支持。在遙感技術的運用過程中，雖然數據獲取和預處理階段與地形地貌監測相似，使用高光譜傳感器、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR）等進行數據收集，但環境影響評估更強調對這些數據的環境方面的定量解析。

評估定量解析主要因素包括：第一，通過分析遙感數據中的地表溫度變化，評估礦區及其周邊地區的熱島效應；第二，利用歸一化差異植被指數（NDVI）變化來監測開采活動對周邊植被覆蓋的影響；第三，通過水體指數的變化來評估礦山開采對水體質量和水域生態的影響[4]。

在數據處理和分析階段，基于多期遙感影像數據，通過時間序列分析特性，可追蹤礦區及其周邊環境在長期礦業活動中的演變過程，為綠色礦區環境影響評估提供了準確的數據支持。例如：在針對銀川市某露天煤礦的監測中，為了解該煤礦2020—2022年礦區土地損毀面積情況，礦區人員于2022年12月底，利用遙感技術開展了對該礦區的地形地貌監測，并將所得結果與2020年土地損毀情況對比。2020年與2022年該礦區土地損毀面積對比見表1。

表1 銀川市某露天煤礦2020年與2022年礦區土地損毀面積對比

從表1中可以看出，該礦區2020—2022年礦區損毀土地面積增加了135.85hm2其中排土場增加最多，為82.27hm2；其次為采場48.53hm2；工業廣場增加最少，為5.05hm2。

(3)礦山生態系統恢復評估

礦山生態系統恢復評估專注于監測和分析由于采礦活動而受損的生態系統的恢復進程。遙感技術在礦山生態系統恢復評估中的運用，為礦山生態系統恢復評估提供了全面且深入的監測能力[5]。與環境影響評估相比，礦山生態系統恢復評估更專注于長期生態變化的監測。在此領域中，遙感技術的應用不僅限于識別當前的生態狀態，而是更加關注于恢復過程中的動態變化和趨勢。例如：通過監測歸一化差異植被指數（NDVI）的時間序列變化，可評估植被覆蓋的恢復速度和質量；利用地表溫度變化和土壤濕度指數，可判斷土壤質量的改善及恢復措施的有效性。而在數據處理和分析方面，基于ENVI或ERDAS Imagine軟件，處理和分析多光譜、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR）等收集的數據，并進行復雜的生態指標定量分析，從而提供高級且清晰度較強的遙感圖像。

遙感技術在礦山生態系統恢復評估中的運用，通過對生態恢復進程的全面監測和詳細分析，顯著提升了生態恢復評估的準確性和效率，為礦山的后期環境修復和生態恢復規劃提供了寶貴的數據支持。

針對露天煤層自燃區分布煤層較多的問題，該問題對綠色礦山建設過程中構成了挑戰。因此，在涉及自燃區煤礦的綠色礦區建設評估中，開展火區調查和治理工作尤為關鍵。利用高分辨率熱紅外影像技術，可進行地表溫度的反演，從而精確識別由煤炭自燃導致的溫度異常區域（見圖2）。此技術不僅為礦區災害治理提供了重要的數據支持，還對環境恢復工作起到了促進作用，進而為綠色礦山建設的實施提供了強有力的技術保障。

圖2 煤火熱紅外遙感處理

2.遙感技術在綠色礦山建設和評估中運用的未來趨勢

在綠色礦山建設和評估的領域中，新興遙感技術的發展呈現出顯著的前景和潛力。隨著科技的進步，遙感技術已從早期的基本光學和紅外成像演變到如今的高精度、高復雜和多功能性兼具的技術發展趨勢。新型遙感技術，如高光譜成像、激光雷達（LiDAR）技術以及合成孔徑雷達（SAR）技術，均都在礦山監測和評估中展現了巨大的應用潛力。其中，高光譜成像技術能夠在廣泛的電磁波譜段中捕獲精細的光譜信息，在識別礦區的地表材料組成、監測環境污染、評估生態系統健康狀況方面具有獨特優勢。通過高光譜數據，礦區的特定礦物組成和變化可以更準確地檢測和跟蹤，從而在礦山規劃和環境影響評估中發揮關鍵作用。激光雷達（LiDAR）技術具備高精度的三維地形測繪能力，可為礦區的地形地貌監測提供全新視角。并且，LiDAR不僅能精確測量地表高程，還能穿透植被層，揭示地表以下的地形特征，對于礦區地形變化監測和土地滑坡等地質災害的預警具有重要價值。而合成孔徑雷達（SAR）技術對于天氣條件的不敏感性和對地表細微變化具有較高的靈敏度，可進一步降低天氣條件對遙感數據的影響，在監測地表形變、裂縫發展和其他由采礦活動引起的地表變化方面具有較大的應用價值。預計遙感技術在未來發展中，將會傾向于以下三個方向。

方向一：人工智能和機器學習的整合。隨著人工智能（AI）和機器學習算法的發展，遙感數據的處理和分析將變得更加高效和精確。AI技術可以幫助自動識別和分類遙感圖像中的特征，加快數據解讀過程，并提高分析的準確性。在礦山監測中，意味技術人員可更快速地識別潛在的環境風險和資源變化。

方向二：無人機（UAV）技術的廣泛應用。無人機作為一種靈活的遙感平臺，其應用范圍預計將進一步擴大。無人機能夠提供更加詳細的近地面數據，對于細致監測礦區的地表變化、環境影響評估及災害預警尤為重要。

方向三：高光譜和高分辨率成像的進步：隨著遙感設備技術的提升，未來的遙感圖像將擁有更高的光譜和空間分辨率。這將使得對礦區的監測更加細致，能夠捕捉到更多關于地表材料、植被狀況和環境變化的信息。

由此可見，新型遙感技術的發展不僅增強了對礦區環境和地質狀況的監測能力，還為綠色礦山建設和評估提供了更加全面、細致和科學的數據支持。該技術的進步預示著在未來，遙感技術將在礦山監測、環境保護和資源管理方面發揮更加關鍵的作用，為綠色礦山的建設和可持續發展提供堅實的技術基礎。

3.結語

綜上所述，本文深入探討了遙感技術在綠色礦山建設和評估領域的應用，重點分析了該技術的多方面功能及其在礦區管理中的關鍵作用。通過對遙感技術的綜合運用，包括地形地貌監測、環境影響評估、礦山生態系統恢復評估及礦區可持續性評估，揭示了遙感技術在提高礦山開采效率、促進環境保護和支持礦區社區發展方面的巨大潛力。同時，文章還對遙感技術的未來發展趨勢進行了前瞻性分析，包括人工智能整合、無人機技術應用、高光譜成像等方面的進展，突顯了遙感技術在不斷進步和創新中的巨大潛力。本次研究結果可為綠色礦山的建設和評估提供全新視角與方法，并為遙感技術在礦業及相關領域的進一步應用奠定堅實的理論基礎。