遙感技術在礦山生態修復調查中的應用研究

張超帆

（江西省地質局第三地質大隊 江西九江 332000）

經濟高速發展讓我國近幾十年對礦山的開采力度不斷增加，礦山資源的大量開發導致我國出現了很多廢棄礦山，由于廢棄礦山并不利于生態環境保護，所以，要在生態修復理念下對廢棄礦山的環境問題進行治理，以此來為我國環境事業的長期發展奠定基礎。因此，有必要對遙感技術在礦山生態修復調查中的應用進行分析，以此來讓礦山生態修復調查工作的開展變得更加順利。

1 遙感技術分析

遙感技術是以電磁波為核心的一種探測方式。電磁波作為人類很早以前便已經發現的能量形式，不同物體在反射電磁波時存在明顯差異，通過對電磁波的物體反射信號進行采集，可以遠距離借助電磁波信號來實現對物體的識別。因此，在現代地質測繪中，遙感技術的發展速度非?？?，借助遙感技術，可以有效獲取地質測量區域內的當前情況。在科技高速發展的今天，遙感成像主要以數字成像為主，即利用衛星對測區物體進行拍攝后，將所有采集到的數據輸入到信息設備中，然后，以數字成像的方式來直觀表現出測區的實際情況［1］。需要注意的是，在使用遙感技術時，由于拍攝點高度、采集方式存在差異性，所以，圖像分辨率往往各有不同，只有借助遙感技術獲取具有足夠分辨率的成像數據，才能在礦山生態修復調查中發揮出遙感技術的真正價值。

2 礦山生態修復調查中礦山地質環境遙感解譯分析

利用遙感技術進行礦山生態修復調查的主要目的是分析礦山測區的當前環境，即借助遙感技術的測繪優勢來獲取礦山地質信息，以此來為礦山生態修復提供足夠精準的地質數據。

2.1 礦山地質遙感解譯

在遙感技術的使用過程中，可以借助信息技術，識別出不同地質體及地質情況的詳細地質參數，并獲取不同地質體的空間分布情況，通過綜合分析不同地質體相互之間的關系并提取地形、地貌等數據信息，可以有效編制出礦山地質環境遙感解譯圖，進而為礦山生態修復工作的開展帶來數據上的支持。

2.1.1 地形地貌解譯

通過對遙感技術進行解析，可以借助遙感圖像，直接識別測區地貌的形態變化及發展規律等重要地質信息。通過對地形地貌進行解譯，可以直接圈定高原、平原、盆地等地質情況；通過對測區水系特征等信息進行分析，可以直接劃分出階地、沙丘等區域的實際情況。此時，就可以在大比例尺的幫助下，進一步對地貌數據信息進行深度解譯。

2.1.2 地質構造解譯

在進行遙感解譯時，地質構造的解譯效果非常優秀，因為遙感技術所采集到的地質數據信息覆蓋范圍相對較廣，所以不僅能夠在解譯中獲得整體概念，還可以直觀感受到平面變化特征。在此期間，還可以借助遙感技術來獲取具有立體感的空間變化特征，以此來全面反映出地表構造情況。在各種數據信息的引導下，可以結合地質數據的發展情況來提前預測部分地質問題的出現。

在進行礦山生態修復調查時，由于需要生態修復的礦山都是地表破壞相對較為嚴重的地區，因此，在遙感圖像上能夠有效顯示出測區可能存在的部分隱患。由于遙感技術需要借助衛星圖像來開展一系列的測繪工作，而衛星圖像帶有連續性、重復性，所以，可以通過對不同時期的衛星圖像進行對比，以此來找出衛星圖像存在的各種變化。從地質構造角度出發，可以借助地形地貌及各種水文地質參數來實現對測區內基礎地質條件的分析，如圖1所示為某礦山地質構造。

圖1 某礦山地質構造

2.1.3 水文地質條件遙感解譯

從遙感圖像出發，地表水系在遙感圖像中所呈現出的各種情況一目了然，結合數字遙感圖像，可以利用目視解譯、人機交互解譯來劃分出不同等級的水系。由于水文地質參數中的水系密度、形態等要素均與巖石、土壤息息相關，因此，可以借助對水文地質的遙感解譯來進一步分析測區內的巖性、巖層產狀等重要信息［2］。

2.2 礦業活動痕跡的遙感解譯

為了使礦山生態修復發揮出應有的價值，就應該強調礦業活動痕跡的遙感解譯，通過細致分析采場、渣堆等區域的實際地質情況，可以讓礦山生態修復工作的開展變得更加順利。由于礦區內各個區域具有點狀痕跡，所以，可以結合圖像的色調、陰影等痕跡的規模情況來進行礦業活動分析。需要注意的是，雖然具有一定規模性的痕跡都可以在圖像解譯中發揮出應有的作用，但若地下作業的礦業活動整體規模較小，就無法直接通過解譯來掌握活動的實際情況。此時，就可以利用圖像優先對礦區進行確定，然后，在航片的幫助下，明確礦業活動的實際位置，并圈定規模、危害等要素，這樣便可以在遙感分析中借助多種遙感技術來進行互補式分析，以此來獲取良好的遙感解譯效果。

3 遙感技術在礦山生態修復調查中的運用

利用遙感技術開展礦山生態修復調查是一種非常復雜的系統性工程，只有保證遙感調查方法正確性，才能讓礦山生態修復調查數據的質量得到保障，進而讓礦山生態修復工作得以開展得更加順利。

3.1 礦山生態修復調查流程分析

3.1.1 數據選取

在進行礦山生態修復調查時，要結合實際需求來選取適合的遙感圖像。在遙感圖像選擇完成后，要注意對遙感參數開展預處理，以此來降低各種干擾因素對遙感圖像帶來的影響。通過對衛星圖像進行校正，可以有效提高礦山生態修復調查參數的精確性。

3.1.2 圖像增強

增強處理的目的是顯示出遙感圖像中的關鍵性數據，通過對重要特征點進行加強處理，可以讓圖像整體變得更加清晰，解譯效果將會有所增強。通過波普、空間特征增強等方式來進行圖像處理。需要注意的是，如果部分原始圖像存在灰度分布范圍窄的情況，就可以利用PCI 軟件來對圖像進行線性拉伸，以此來讓各個波段的灰度范圍加寬，進而增強圖像整體對比度，這部分經過拉伸后的數據只在遙感圖像顯示中有所顯示，原有數據并不會發生改變。

3.1.3 礦山地質環境數據提取

通過人機交互解譯，能夠提取出礦山地質環境信息。遙感技術的整個測區都可以利用多時像、多波段對比解譯，通過將提取出的礦山數據信息相互印證，并結合歷史地面調查數據，可以在多元信息分析法下提取出具有高精度的礦山地質環境參數，進而為礦山生態修復帶來幫助。

3.2 遙感技術下的礦山生態修復參數調查

礦產資源是支撐社會經濟高速發展的重要資源，在開發資源時，必然會對地表、地下空間造成非常大的影響，嚴重時，甚至會引發不可逆的環境問題。遙感技術作為我國地質測繪的核心技術之一，可以通過地質調查來為礦山生態修復提供數據上的支持。礦山生態修復包括土地再利用、生態化建設等多種內容。在利用遙感技術開展礦山生態修復調查工作時，可以將礦區土地、環境及植被狀態看作的核心評估標準，以此來進行遙感觀測。在獲取調查對象的各項參數信息時，要注意對其動態變化進行分析，以此來為后續開展的礦山生態修復工作奠定基礎。

3.2.1 植被指數

在礦山區域的生態條件下，當地的植物非常容易受到外界因素所帶來的影響，重金屬污染、水污染等問題都將會影響到礦區植被覆蓋率，被嚴重污染的地區甚至會出現植物徹底消失的情況。在進行礦山生態修復工作時，由于植被具有強大的土壤、水質修復能力，所以，要利用植物來改善地區生態環境。

在利用遙感技術進行礦山生態修復調查時，應該將測區內的植物當作重要調查對象，結合電磁波來提取測區內的植物生長情況，進而獲得植被指數［3］。在利用遙感技術判斷植被指數時，一般會通過植物吸收紅光波段及對紅外波段進行反射的差異，通過將兩個波段的觀測數據進行整理分析，便可以有效獲取植被指數。遙感技術下的植被指數可以將景區植物覆蓋范圍及植物動態變化數據表現出來，此時，便可以結合植物信息來進行綜合性評價，以此來為礦山生態修復提供植物數據作為支撐。

3.2.2 大氣、水資源環境指標

礦產資源的開采往往伴隨著大量污染物，污染物將會對礦山區域的生態環境造成非常大的影響，而且在礦山資源開采結束后，還將會在地表留有非常多的有毒廢渣，各種廢渣將會持續對生態環境造成影響。采用遙感技術對礦區大氣、水資源進行調查分析時，可以利用無人機、衛星等設備來對礦區水質、大氣進行動態監測，由于遙感技術具有廣泛的覆蓋范圍，所有的數據信息都可以在短時間內完成傳播，因此，遙感數據具有較強的時效性。需要注意的是，我國遙感技術在對水質進行動態監測時，所獲得的數據精度依然具有非常大的上升空間。

3.2.3 土壤環境指標

在開展礦山生態修復調查時，傳統調查方式往往需要在實地取樣后對樣品進行一系列試驗，各種試驗往往會對調查效率造成非常大的影響。特別是在礦山生態修復期間，由于土壤環境往往會在動態變化中發生改變，因此，單純利用實地取樣往往會因為時效性問題而影響到對礦山生態修復時對土壤情況的判斷。所以，要在對土壤環境指標進行分析時，采用多時相遙感來進行數據分析，在此期間，可以通過將激光、遙感技術相結合來判斷分析土壤中的重金屬含量。需要注意的是，隨著科技的不斷發展，遙感技術將會在發展中不斷發生變化，例如，結合三維激光掃描技術的云測量，就可以進一步提高礦山生態修復調查時的數據精度與圖像分辨率。

3.3 相關案例分析

3.3.1 礦區概況

A 礦區地處HB 省，屬于廢棄礦區，礦區面積約為130km2，其最高海拔為638.7m，礦區范圍的年平均降雨量在662mm 左右，當地氣候條件為溫帶半濕潤季風氣候。

3.3.2 礦山生態修復調查內容

A 礦區的整體開采規模相對較大，由于開發時間長，因此，礦區內的固體廢料往往會占據大量土地資源，在礦區廢棄之后，大量的固體廢物對周圍生態環境造成了非常嚴重的持續性影響。通過結合原有資源及踏勘數據進行分析，可以發現，礦山在開發過程中對當地土地資源造成了嚴重破壞，資源大量開采不僅會影響到地區生態環境，還留下了較為嚴重的地質安全隱患，水土流失與生態環境的優化都是礦山生態修復工作必須面對的問題。

3.3.3 礦山生態修復調查

在開展礦山生態修復調查工作時，要結合調查對象的空間位置及光譜、幾何特征等信息，利用人機交互解譯、三維景觀模擬等技術來進行綜合性驗證，以此來提高調查結果的精確度［4］。

在利用人機交互解譯時，需要結合解譯者的經驗來進行合理分析與修改，從顏色細節等多個角度來將數量少且具有明顯解譯標志的區域提取出來，這樣便可以實現對生態修復要素的快速解譯。相較于傳統解譯方式，這種方法不僅帶有面向對象分類方法的優勢，還可以對計算機分類出現的錯誤進行修正。

面向對象信息提取是一種具有較高分辨率、能夠對遙感影響進行特征提取的技術。這種數據提取方式不僅具有較高的解譯效率，還解決了計算機自動分類精準度不足的問題［5］，通過將其應用在礦山生態修復調查中，可以快速提取到遙感數據。A 礦區在對濃縮池進行解譯時發現，濃縮池的光譜特具有均一性，幾何形狀為圓形且影響為褐色，亮度值為80＜Brightness＜150，面積參數為8000＜Area＜10000，由于提取量相對較小，所以要結合目視解譯來進行輔助調整。

三維景觀模擬可以在遙感技術的作用下獲取礦山的三維參數，并建立起礦山實景模型。通過利用三維景觀模擬來對礦山排土場、采石場等區域進行場景重現，可以有效提高數據精確性，三維景觀模擬能夠有效提高礦山生態修復調查時的地物識別準確性，提高礦山生態修復工作的整體效率。在A 礦場中，可以利用以DOM、DEM 為核心的三維景觀模擬來進行地物判斷，以此來為礦山生態修復工作帶來更多指引［6］。

野外調查的目的是對調查的結果進行補充，初步提供結果可靠性。在室內解譯期間，往往會遇到一些具有不確定性的礦山地物，這部分礦山地物往往具有相對較高的安全風險，因此，要借助野外調查來進一步對室內解譯數據進行驗證，以此來掌握礦山的真實情況。

3.3.4 調查結果

通過對A 礦區的礦山生態修復調查結果進行分析，發現露天采場共有大小崩塌6 處，通過噴錨、削坡等方式可以基本杜絕安全隱患的進一步擴大，與此同時，采場內共有5 處滑坡亟待處理。通過對地質數據進行分析，所得到的地質環境結果可以作為閉坑生態修復的主要參考數據。對于礦山生態修復而言，借助遙感技術進行礦山生態修復調查，能夠在短時間內完成對礦山獨立地物的識別，通過額外輔以野外調查，可以在獲取地質參數的同時了解礦山存在的安全風險，進而讓礦山生態修復變得更加順利。

4 結語

總而言之，遙感技術作為地質測繪中的核心技術，可以在礦山生態修復調查中發揮出至關重要的作用，遙感技術不僅可以提高調查精度，還能大幅增加調查效率。相信隨著更多人意識到礦山生態修復調查中遙感技術的重要性，礦山生態修復調查中遙感技術的應用一定會更加完善。