張超帆

（江西省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì) 江西九江 332000）

經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展讓我國(guó)近幾十年對(duì)礦山的開(kāi)采力度不斷增加，礦山資源的大量開(kāi)發(fā)導(dǎo)致我國(guó)出現(xiàn)了很多廢棄礦山，由于廢棄礦山并不利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，所以，要在生態(tài)修復(fù)理念下對(duì)廢棄礦山的環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行治理，以此來(lái)為我國(guó)環(huán)境事業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此，有必要對(duì)遙感技術(shù)在礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以此來(lái)讓礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查工作的開(kāi)展變得更加順利。

1 遙感技術(shù)分析

遙感技術(shù)是以電磁波為核心的一種探測(cè)方式。電磁波作為人類很早以前便已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的能量形式，不同物體在反射電磁波時(shí)存在明顯差異，通過(guò)對(duì)電磁波的物體反射信號(hào)進(jìn)行采集，可以遠(yuǎn)距離借助電磁波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的識(shí)別。因此，在現(xiàn)代地質(zhì)測(cè)繪中，遙感技術(shù)的發(fā)展速度非?？?，借助遙感技術(shù)，可以有效獲取地質(zhì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的當(dāng)前情況。在科技高速發(fā)展的今天，遙感成像主要以數(shù)字成像為主，即利用衛(wèi)星對(duì)測(cè)區(qū)物體進(jìn)行拍攝后，將所有采集到的數(shù)據(jù)輸入到信息設(shè)備中，然后，以數(shù)字成像的方式來(lái)直觀表現(xiàn)出測(cè)區(qū)的實(shí)際情況［1］。需要注意的是，在使用遙感技術(shù)時(shí)，由于拍攝點(diǎn)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(shù)獲取具有足夠分辨率的成像數(shù)據(jù)，才能在礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中發(fā)揮出遙感技術(shù)的真正價(jià)值。

2 礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中礦山地質(zhì)環(huán)境遙感解譯分析

利用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查的主要目的是分析礦山測(cè)區(qū)的當(dāng)前環(huán)境，即借助遙感技術(shù)的測(cè)繪優(yōu)勢(shì)來(lái)獲取礦山地質(zhì)信息，以此來(lái)為礦山生態(tài)修復(fù)提供足夠精準(zhǔn)的地質(zhì)數(shù)據(jù)。

2.1 礦山地質(zhì)遙感解譯

在遙感技術(shù)的使用過(guò)程中，可以借助信息技術(shù)，識(shí)別出不同地質(zhì)體及地質(zhì)情況的詳細(xì)地質(zhì)參數(shù)，并獲取不同地質(zhì)體的空間分布情況，通過(guò)綜合分析不同地質(zhì)體相互之間的關(guān)系并提取地形、地貌等數(shù)據(jù)信息，可以有效編制出礦山地質(zhì)環(huán)境遙感解譯圖，進(jìn)而為礦山生態(tài)修復(fù)工作的開(kāi)展帶來(lái)數(shù)據(jù)上的支持。

2.1.1 地形地貌解譯

通過(guò)對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行解析，可以借助遙感圖像，直接識(shí)別測(cè)區(qū)地貌的形態(tài)變化及發(fā)展規(guī)律等重要地質(zhì)信息。通過(guò)對(duì)地形地貌進(jìn)行解譯，可以直接圈定高原、平原、盆地等地質(zhì)情況；通過(guò)對(duì)測(cè)區(qū)水系特征等信息進(jìn)行分析，可以直接劃分出階地、沙丘等區(qū)域的實(shí)際情況。此時(shí)，就可以在大比例尺的幫助下，進(jìn)一步對(duì)地貌數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度解譯。

2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造解譯

在進(jìn)行遙感解譯時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造的解譯效果非常優(yōu)秀，因?yàn)檫b感技術(shù)所采集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息覆蓋范圍相對(duì)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(shù)來(lái)獲取具有立體感的空間變化特征，以此來(lái)全面反映出地表構(gòu)造情況。在各種數(shù)據(jù)信息的引導(dǎo)下，可以結(jié)合地質(zhì)數(shù)據(jù)的發(fā)展情況來(lái)提前預(yù)測(cè)部分地質(zhì)問(wèn)題的出現(xiàn)。

在進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)，由于需要生態(tài)修復(fù)的礦山都是地表破壞相對(duì)較為嚴(yán)重的地區(qū)，因此，在遙感圖像上能夠有效顯示出測(cè)區(qū)可能存在的部分隱患。由于遙感技術(shù)需要借助衛(wèi)星圖像來(lái)開(kāi)展一系列的測(cè)繪工作，而衛(wèi)星圖像帶有連續(xù)性、重復(fù)性，所以，可以通過(guò)對(duì)不同時(shí)期的衛(wèi)星圖像進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)找出衛(wèi)星圖像存在的各種變化。從地質(zhì)構(gòu)造角度出發(fā)，可以借助地形地貌及各種水文地質(zhì)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)條件的分析，如圖1所示為某礦山地質(zhì)構(gòu)造。

圖1 某礦山地質(zhì)構(gòu)造

2.1.3 水文地質(zhì)條件遙感解譯

從遙感圖像出發(fā)，地表水系在遙感圖像中所呈現(xiàn)出的各種情況一目了然，結(jié)合數(shù)字遙感圖像，可以利用目視解譯、人機(jī)交互解譯來(lái)劃分出不同等級(jí)的水系。由于水文地質(zhì)參數(shù)中的水系密度、形態(tài)等要素均與巖石、土壤息息相關(guān)，因此，可以借助對(duì)水文地質(zhì)的遙感解譯來(lái)進(jìn)一步分析測(cè)區(qū)內(nèi)的巖性、巖層產(chǎn)狀等重要信息［2］。

2.2 礦業(yè)活動(dòng)痕跡的遙感解譯

為了使礦山生態(tài)修復(fù)發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值，就應(yīng)該強(qiáng)調(diào)礦業(yè)活動(dòng)痕跡的遙感解譯，通過(guò)細(xì)致分析采場(chǎng)、渣堆等區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況，可以讓礦山生態(tài)修復(fù)工作的開(kāi)展變得更加順利。由于礦區(qū)內(nèi)各個(gè)區(qū)域具有點(diǎn)狀痕跡，所以，可以結(jié)合圖像的色調(diào)、陰影等痕跡的規(guī)模情況來(lái)進(jìn)行礦業(yè)活動(dòng)分析。需要注意的是，雖然具有一定規(guī)模性的痕跡都可以在圖像解譯中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，但若地下作業(yè)的礦業(yè)活動(dòng)整體規(guī)模較小，就無(wú)法直接通過(guò)解譯來(lái)掌握活動(dòng)的實(shí)際情況。此時(shí)，就可以利用圖像優(yōu)先對(duì)礦區(qū)進(jìn)行確定，然后，在航片的幫助下，明確礦業(yè)活動(dòng)的實(shí)際位置，并圈定規(guī)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(shù)來(lái)進(jìn)行互補(bǔ)式分析，以此來(lái)獲取良好的遙感解譯效果。

3 遙感技術(shù)在礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中的運(yùn)用

利用遙感技術(shù)開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查是一種非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，只有保證遙感調(diào)查方法正確性，才能讓礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到保障，進(jìn)而讓礦山生態(tài)修復(fù)工作得以開(kāi)展得更加順利。

3.1 礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查流程分析

3.1.1 數(shù)據(jù)選取

在進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)，要結(jié)合實(shí)際需求來(lái)選取適合的遙感圖像。在遙感圖像選擇完成后，要注意對(duì)遙感參數(shù)開(kāi)展預(yù)處理，以此來(lái)降低各種干擾因素對(duì)遙感圖像帶來(lái)的影響。通過(guò)對(duì)衛(wèi)星圖像進(jìn)行校正，可以有效提高礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查參數(shù)的精確性。

3.1.2 圖像增強(qiáng)

增強(qiáng)處理的目的是顯示出遙感圖像中的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)重要特征點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)處理，可以讓圖像整體變得更加清晰，解譯效果將會(huì)有所增強(qiáng)。通過(guò)波普、空間特征增強(qiáng)等方式來(lái)進(jìn)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(lái)對(duì)圖像進(jìn)行線性拉伸，以此來(lái)讓各個(gè)波段的灰度范圍加寬，進(jìn)而增強(qiáng)圖像整體對(duì)比度，這部分經(jīng)過(guò)拉伸后的數(shù)據(jù)只在遙感圖像顯示中有所顯示，原有數(shù)據(jù)并不會(huì)發(fā)生改變。

3.1.3 礦山地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)提取

通過(guò)人機(jī)交互解譯，能夠提取出礦山地質(zhì)環(huán)境信息。遙感技術(shù)的整個(gè)測(cè)區(qū)都可以利用多時(shí)像、多波段對(duì)比解譯，通過(guò)將提取出的礦山數(shù)據(jù)信息相互印證，并結(jié)合歷史地面調(diào)查數(shù)據(jù)，可以在多元信息分析法下提取出具有高精度的礦山地質(zhì)環(huán)境參數(shù)，進(jìn)而為礦山生態(tài)修復(fù)帶來(lái)幫助。

3.2 遙感技術(shù)下的礦山生態(tài)修復(fù)參數(shù)調(diào)查

礦產(chǎn)資源是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的重要資源，在開(kāi)發(fā)資源時(shí)，必然會(huì)對(duì)地表、地下空間造成非常大的影響，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)l(fā)不可逆的環(huán)境問(wèn)題。遙感技術(shù)作為我國(guó)地質(zhì)測(cè)繪的核心技術(shù)之一，可以通過(guò)地質(zhì)調(diào)查來(lái)為礦山生態(tài)修復(fù)提供數(shù)據(jù)上的支持。礦山生態(tài)修復(fù)包括土地再利用、生態(tài)化建設(shè)等多種內(nèi)容。在利用遙感技術(shù)開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查工作時(shí)，可以將礦區(qū)土地、環(huán)境及植被狀態(tài)看作的核心評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)進(jìn)行遙感觀測(cè)。在獲取調(diào)查對(duì)象的各項(xiàng)參數(shù)信息時(shí)，要注意對(duì)其動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，以此來(lái)為后續(xù)開(kāi)展的礦山生態(tài)修復(fù)工作奠定基礎(chǔ)。

3.2.1 植被指數(shù)

在礦山區(qū)域的生態(tài)條件下，當(dāng)?shù)氐闹参锓浅Ｈ菀资艿酵饨缫蛩厮鶐?lái)的影響，重金屬污染、水污染等問(wèn)題都將會(huì)影響到礦區(qū)植被覆蓋率，被嚴(yán)重污染的地區(qū)甚至?xí)霈F(xiàn)植物徹底消失的情況。在進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)工作時(shí)，由于植被具有強(qiáng)大的土壤、水質(zhì)修復(fù)能力，所以，要利用植物來(lái)改善地區(qū)生態(tài)環(huán)境。

在利用遙感技術(shù)進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)，應(yīng)該將測(cè)區(qū)內(nèi)的植物當(dāng)作重要調(diào)查對(duì)象，結(jié)合電磁波來(lái)提取測(cè)區(qū)內(nèi)的植物生長(zhǎng)情況，進(jìn)而獲得植被指數(shù)［3］。在利用遙感技術(shù)判斷植被指數(shù)時(shí)，一般會(huì)通過(guò)植物吸收紅光波段及對(duì)紅外波段進(jìn)行反射的差異，通過(guò)將兩個(gè)波段的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，便可以有效獲取植被指數(shù)。遙感技術(shù)下的植被指數(shù)可以將景區(qū)植物覆蓋范圍及植物動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來(lái)，此時(shí)，便可以結(jié)合植物信息來(lái)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，以此來(lái)為礦山生態(tài)修復(fù)提供植物數(shù)據(jù)作為支撐。

3.2.2 大氣、水資源環(huán)境指標(biāo)

礦產(chǎn)資源的開(kāi)采往往伴隨著大量污染物，污染物將會(huì)對(duì)礦山區(qū)域的生態(tài)環(huán)境造成非常大的影響，而且在礦山資源開(kāi)采結(jié)束后，還將會(huì)在地表留有非常多的有毒廢渣，各種廢渣將會(huì)持續(xù)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。采用遙感技術(shù)對(duì)礦區(qū)大氣、水資源進(jìn)行調(diào)查分析時(shí)，可以利用無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等設(shè)備來(lái)對(duì)礦區(qū)水質(zhì)、大氣進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，由于遙感技術(shù)具有廣泛的覆蓋范圍，所有的數(shù)據(jù)信息都可以在短時(shí)間內(nèi)完成傳播，因此，遙感數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的時(shí)效性。需要注意的是，我國(guó)遙感技術(shù)在對(duì)水質(zhì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，所獲得的數(shù)據(jù)精度依然具有非常大的上升空間。

3.2.3 土壤環(huán)境指標(biāo)

在開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)，傳統(tǒng)調(diào)查方式往往需要在實(shí)地取樣后對(duì)樣品進(jìn)行一系列試驗(yàn)，各種試驗(yàn)往往會(huì)對(duì)調(diào)查效率造成非常大的影響。特別是在礦山生態(tài)修復(fù)期間，由于土壤環(huán)境往往會(huì)在動(dòng)態(tài)變化中發(fā)生改變，因此，單純利用實(shí)地取樣往往會(huì)因?yàn)闀r(shí)效性問(wèn)題而影響到對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)時(shí)對(duì)土壤情況的判斷。所以，要在對(duì)土壤環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)，采用多時(shí)相遙感來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在此期間，可以通過(guò)將激光、遙感技術(shù)相結(jié)合來(lái)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(fā)展，遙感技術(shù)將會(huì)在發(fā)展中不斷發(fā)生變化，例如，結(jié)合三維激光掃描技術(shù)的云測(cè)量，就可以進(jìn)一步提高礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)的數(shù)據(jù)精度與圖像分辨率。

3.3 相關(guān)案例分析

3.3.1 礦區(qū)概況

A 礦區(qū)地處HB 省，屬于廢棄礦區(qū)，礦區(qū)面積約為130km2，其最高海拔為638.7m，礦區(qū)范圍的年平均降雨量在662mm 左右，當(dāng)?shù)貧夂驐l件為溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。

3.3.2 礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查內(nèi)容

A 礦區(qū)的整體開(kāi)采規(guī)模相對(duì)較大，由于開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，因此，礦區(qū)內(nèi)的固體廢料往往會(huì)占據(jù)大量土地資源，在礦區(qū)廢棄之后，大量的固體廢物對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的持續(xù)性影響。通過(guò)結(jié)合原有資源及踏勘數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，礦山在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)當(dāng)?shù)赝恋刭Y源造成了嚴(yán)重破壞，資源大量開(kāi)采不僅會(huì)影響到地區(qū)生態(tài)環(huán)境，還留下了較為嚴(yán)重的地質(zhì)安全隱患，水土流失與生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化都是礦山生態(tài)修復(fù)工作必須面對(duì)的問(wèn)題。

3.3.3 礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查

在開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查工作時(shí)，要結(jié)合調(diào)查對(duì)象的空間位置及光譜、幾何特征等信息，利用人機(jī)交互解譯、三維景觀模擬等技術(shù)來(lái)進(jìn)行綜合性驗(yàn)證，以此來(lái)提高調(diào)查結(jié)果的精確度［4］。

在利用人機(jī)交互解譯時(shí)，需要結(jié)合解譯者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行合理分析與修改，從顏色細(xì)節(jié)等多個(gè)角度來(lái)將數(shù)量少且具有明顯解譯標(biāo)志的區(qū)域提取出來(lái)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)修復(fù)要素的快速解譯。相較于傳統(tǒng)解譯方式，這種方法不僅帶有面向?qū)ο蠓诸惙椒ǖ膬?yōu)勢(shì)，還可以對(duì)計(jì)算機(jī)分類出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行修正。

面向?qū)ο笮畔⑻崛∈且环N具有較高分辨率、能夠?qū)b感影響進(jìn)行特征提取的技術(shù)。這種數(shù)據(jù)提取方式不僅具有較高的解譯效率，還解決了計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類精準(zhǔn)度不足的問(wèn)題［5］，通過(guò)將其應(yīng)用在礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中，可以快速提取到遙感數(shù)據(jù)。A 礦區(qū)在對(duì)濃縮池進(jìn)行解譯時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(shù)為8000＜Area＜10000，由于提取量相對(duì)較小，所以要結(jié)合目視解譯來(lái)進(jìn)行輔助調(diào)整。

三維景觀模擬可以在遙感技術(shù)的作用下獲取礦山的三維參數(shù)，并建立起礦山實(shí)景模型。通過(guò)利用三維景觀模擬來(lái)對(duì)礦山排土場(chǎng)、采石場(chǎng)等區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)景重現(xiàn)，可以有效提高數(shù)據(jù)精確性，三維景觀模擬能夠有效提高礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查時(shí)的地物識(shí)別準(zhǔn)確性，提高礦山生態(tài)修復(fù)工作的整體效率。在A 礦場(chǎng)中，可以利用以DOM、DEM 為核心的三維景觀模擬來(lái)進(jìn)行地物判斷，以此來(lái)為礦山生態(tài)修復(fù)工作帶來(lái)更多指引［6］。

野外調(diào)查的目的是對(duì)調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充，初步提供結(jié)果可靠性。在室內(nèi)解譯期間，往往會(huì)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(duì)較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，要借助野外調(diào)查來(lái)進(jìn)一步對(duì)室內(nèi)解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以此來(lái)掌握礦山的真實(shí)情況。

3.3.4 調(diào)查結(jié)果

通過(guò)對(duì)A 礦區(qū)的礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)露天采場(chǎng)共有大小崩塌6 處，通過(guò)噴錨、削坡等方式可以基本杜絕安全隱患的進(jìn)一步擴(kuò)大，與此同時(shí)，采場(chǎng)內(nèi)共有5 處滑坡亟待處理。通過(guò)對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所得到的地質(zhì)環(huán)境結(jié)果可以作為閉坑生態(tài)修復(fù)的主要參考數(shù)據(jù)。對(duì)于礦山生態(tài)修復(fù)而言，借助遙感技術(shù)進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)礦山獨(dú)立地物的識(shí)別，通過(guò)額外輔以野外調(diào)查，可以在獲取地質(zhì)參數(shù)的同時(shí)了解礦山存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而讓礦山生態(tài)修復(fù)變得更加順利。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，遙感技術(shù)作為地質(zhì)測(cè)繪中的核心技術(shù)，可以在礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中發(fā)揮出至關(guān)重要的作用，遙感技術(shù)不僅可以提高調(diào)查精度，還能大幅增加調(diào)查效率。相信隨著更多人意識(shí)到礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中遙感技術(shù)的重要性，礦山生態(tài)修復(fù)調(diào)查中遙感技術(shù)的應(yīng)用一定會(huì)更加完善。