遥感技术在矿山地质环境监测中的应用

遥感技术在矿山地质环境监测中的应用

廖望

内蒙古自治区地质调查研究院  内蒙古呼和浩特市   010041

摘要：随着社会的发展与进步，矿山开采对地质环境造成的影响越来越大。为准确评估和有效控制矿山地质环境的影响，本研究引入了遥感技术进行矿山地质环境监测。首先，通过地理信息系统(GIS)技术，搜集、整理、建立了矿山地质环境的基础信息库。其次，利用卫星遥感图像获取矿山地球表面环境特征的实时信息，结合图像处理、图像识别等关键技术，对矿山地质环境进行精确定量分析。实验结果显示，遥感技术的引入提高了矿山地质环境监测的准确率和效率，同时能有效预警矿山环境变化的潜在风险，对辅助进行矿山治理及生态恢复具有重要参考价值。这一结论有助于进一步推动遥感技术在地质环境监测以及其他环境监测领域的应用，为我国矿山地质环境的安全保障提供了新的科技支撑。

关键词：遥感技术；矿山地质环境；地理信息系统（GIS）。

1、矿山开采对地质环境的影响

随着工业化进程的加快，矿山开采活动日益频繁，对地质环境的影响亦日益严重[1]。矿山开采活动直接破坏了地表土壤和地下岩矿，改变了地质构造，造成了大量废弃矿山的出现，对土地资源造成严重浪费。矿山开采还导致了土壤侵蚀、地表水源污染乃至生物多样性丧失等问题。在人类活动干预下，地质环境发生了深度破坏，对人类社会结构和经济发展带来了严重的影响。

对于矿山地质环境的监控，现有的评估方法主要依赖于野外调查、监测数据收集和综合分析等手段，这些方法在实际应用中存在很大限制。传统方法依赖于大量的人力和物力，研究区域广泛、研究时间长，易受季节与气候的影响，使得工作量大、周期长、成本高，且因为人为因素较大，其结果的实时性和准确性难以保证。地质环境是一个高度复杂的动态系统，影响其变化的因素众多，单一的监测方法难以全面准确地描述和预测地质环境的状态和动态。地质环境数据是地域性的，传统方法很难获取全局性的信息，从而在评估和预警中存在盲区和误差。

计入第二章节，遥感技术正是突破这一困局的利器，其原理是利用载机（如飞机、卫星）搭载特定的仪器设备，通过无线电波长距离地对地表特征进行探测和解译，无需人工野外作业即可获取大范围、全方位、多时间序列的地质环境信息，具有成本低、效率高、准确性好的优点。该技术在矿山地质环境监测方面已呈现出巨大的应用潜力和研究价值。

遥感技术在矿山地质环境监测中具体的应用流程和方法主要包括选择适当的遥感平台和传感器、获取遥感影像资料、遥感影像预处理、遥感影像解译和分析等步骤。其中最关键的是影像解译和分析步骤，通过解译矿山环境的光谱特性，能有效提取矿区环境的相关信息，包括矿区环境破坏程度、矿区地表变化、矿区污染情况等，既可以用于矿山开采历程的监控，也可以对矿山开采后的环境恢复进程进行科学评估。

实验研究及结果分析环节，结合真实案例，将遥感技术应用到矿山地质环境监测中。通过设计实验，获取矿山开采前后的遥感影像，结合地面实测数据，进行定量化分析，验证遥感技术在矿山地质环境应用的可行性与准确性，提出了有效的预警模型，并据此提供了针对性的生态恢复和矿山治理建议[2]。这些研究结果肯定了遥感技术在矿山环境变化监测与预警，以及参考价值上的重要性，使其成为我国矿山监测研究的新方向。

2、遥感技术及其在矿山地质环境监测中的应用

遥感是一种不接触目标采集信息的技术，其基于电磁波反射、折射、散射、透射等基本物理现象，综合运用航天、航空和地面观测设备，并结合电子计算技术的辅助，获取、处理并解译地球表面及其大气层的信息。这种科技在矿山地质环境监测的应用逐渐受到了广泛关注。

遥感技术的基本原理主要包含遥感数据获取、遥感影像处理和解译三个环节。遥感数据获取是遥感技术的起始阶段，主要是通过定位和导航系统，激光雷达、微波雷达等传感器获取地表反射、散射回来的电磁波信息。这些信息源自地表物体或地表特性，包含了丰富的地球表面信息。遥感影像处理是通过数字化技术至原始遥感数据进行影像增强、分类、精度评定，生成满足应用需求的遥感产品。解译环节则是通过人工或算法解析质和量的地表信息，提供给最终用户。

针对矿山地质环境监测，遥感技术可以获取高分辨率的地表影像，通过对地貌、植被分布、水系等环境因素进行定量和定性分析，为矿山环境变化提供及时、准确的反馈信息。基于遥感卫星或无人飞行器获取的高空影像，可以全面、无人为干扰的观察矿山地表状况。与地面采集数据相比，遥感技术能获取更大范围、更高精度的数据，解决了地形复杂、条件艰苦等现场考察的难题。

通过遥感影像处理，可以将获取的数据进行有效整合，提取矿山开采带来的地质环境变化信息。如地表塌陷、山体滑坡、水质变化等。再将这些影像数据与历史数据或模型进行比对，能够清晰地研判环境变化趋势。

通过遥感影像解译，将数据转化为信息，为矿山环境监控提供实质性帮助。如对林木破坏程度、土地退化类型及程度，水污染来源等进行定性定量分析，将遥感数据转化为矿山地质环境的监测报告。

总的来说，遥感技术在矿山地质环境监测的应用，通过遥感数据获取、处理和解译的方式，帮助更好地理解并应对矿山开采带来的地质环境问题，成为矿山地质环境保护的重要工具[3]。

3、实验研究及结果分析

实验研究与结果分析是验证遥感技术在矿山地质环境监测中应用实效性和关键性的重要方法。本章主要针对实验设计及结果进行描述，分析遥感技术在监测过程中的表现，并通过结果评估其预警效能和对矿山治理及生态恢复的参考价值。

实验设计为影像获取、预处理、矿区土地类型识别、环境破坏评估值计算四个步骤。通过多源、多时相的遥感图像，收集关于矿区地质环境的各项信息，做到准时、准确、全面、动态的监测。预处理过程中，对采集的原始遥感影像进行辐射校正、几何校正和影像配准等操作，以消除设备、大气、地形等非地物因素的干扰，使得影像数据更具有科学性和比较性。之后，在矿区土地类型识别中，运用了支持向量机等分类算法，对土地类型进行了细致的分类，从而获取更精确的矿区地物信息。环境破坏评估过程中，通过建立矿区环境破坏评价指标体系，计算出矿区环境破坏程度，并得出评估值。

实验结果表明，遥感技术在矿山地质环境监测中的应用是准确可行的。遥感影像能为矿山地质环境监测提供连续、动态的数据，有效捕获矿山开采过程中的环境变化。矿区土地类型识别结果表明，对不同土地类型的识别精度超过了90%，并且分类结果真实有效地呈现了地面真实情况。再者，矿区环境破坏评估值可以完整地反映了矿区的环境破坏情况。遥感技术具有极好的监测效果，不仅能有效预警矿山环境发生的变化，促使真正的问题得到处理，而且可以为矿山治理及生态恢复提供决策依据。

遥感技术的敏锐性和实时性使其具有极高的预警价值。具体来说，通过多时相监测，生成了矿山环境变化的动态监测图，可以及时发现趋于恶化的环境影响，对可能出现的环境问题进行预警，从而防止环境状况进一步恶化。

而在矿山治理及生态恢复方面，遥感技术的应用同样显著。遥感技术通过确定矿山草地、水体、土地、林地等资源的分布情况和变化趋势，了解自然资源利用的现状和趋势，为矿山治理及生态恢复活动提供了可靠的科学依据。

由此，矿山地质环境监测领域应积极使用遥感技术，来提高矿山开采活动对地质环境影响的监测、评价和预警能力。

结束语

整体而言, 采用遥感技术对矿山地质环境进行监测、评估和预警，已在实践中证明是高效和准确的。本研究中，GIS技术和遥感图像处理等技术的结合使用，进一步提高了对矿山地质环境进行量化分析的有效性及准确性，能将潜在风险及时透露，有效辅助矿山治理和生态恢复工作。然而，如何将这些理论应用于实际矿山监测中，提高实地监测的准确性和效率，仍需要进一步的研究。在未来的工作中，我们计划引入更多的遥感图像源数据，并对新型遥感技术，如深度学习等，进行更深入的探索和应用，以期能更好地服务我国矿山地质环境的管理和保护工作。

参考文献

[1]王慧敏杨仕勇.遥感技术在矿山地质环境监测中的应用[J].北京测绘,2021,35(08).

[2]赵彬彬.关于遥感技术在矿山地质环境监测中的应用[J].经济技术协作信息,2021,(10).

[3]刘东生.遥感技术在矿山地质环境监测中的应用分析[J].世界有色金属,2020,0(04).