遥感技术在绿色矿山调查与监测中的应用研究论文

 

　　关键词：绿色矿山,调查,监测,遥感技术,应用

 

　　绿色矿山是在传统矿业的基础上，以资源开发利用方式的转变为核心，以促进生态环境保护、提高资源利用效率为目标，将绿色发展理念贯穿于矿产资源规划、勘查、开采、利用和保护全过程的新型矿业开发管理模式。绿色矿山建设的主要内容包括：在矿产资源规划管理中，全面推行矿山企业在设计、建设、生产和后期服务等方面的环保工作；在勘查开发管理中，全面推广绿色勘查开发模式和绿色矿山建设技术；在开采管理中，全面推行矿山企业开采和复垦绿化同步规划、同步设计、同步实施的“三同时”制度；在综合利用中，全面推进绿色矿业发展，实现矿产资源的节约和高效利用。

 

 

　　在生态文明建设理念下，“绿水青山就是金山银山”建设绿色矿山、发展绿色经济需要以合理的布局为前提和基础，而如何合理的布局则需要从宏观层面和微观层面两方面进行考虑分析。从宏观层面上看要在矿产资源开发布局上做到更深入的优化。全国在矿产资源规划实施以来共划定了1万多个禁止开采区，但目前来看，禁止开采区的划定在管理和实施过程中，因为存在自然保护区划定和管理不够完善，导致很多矿业权在划定范围时，将矿业权的范围人为的划定在了自然保护区内，导致矿产资源无法开采利用。从微观角度看，有的矿山企业在申报划定矿区边界线时，由于不重视规划的合理性，缺乏科学的论证，导致了矿山边界划定范围不合理、矿区的功能区划分不合理，这样规划既增加了开采过程中的安全风险，也加大了矿山企业开采后期按照绿色矿山标准治理的难度。黑龙江到2025年大中型绿色矿山建设比例力争达到15%.黑龙江省作为矿产资源大省，矿产资源种类全，储量大，但在开发利用上存在粗犷的做法，给当地生态发展带来不利影响。

 

 

　　遥感技术在绿色矿山调查监测中的应用可以帮助提高矿山的环境可持续性和资源利用效率，但同时也面临一些重点和难点。

 

 

　　①矿山地形和地貌的遥感调查。遥感技术可获取高分辨率的影像数据，对矿山地形和地貌进行高精度的调查和监测；②矿山生态环境的遥感监测。遥感技术可以获取植被指数、土地覆盖等数据，能够用于监测矿山生态环境的变化，包括植被恢复和土壤保护等方面；③矿山资源的遥感调查。遥感技术可以获取矿产资源分布、矿床类型、矿体形态等数据，可用于评估矿山资源的分布和潜力。

 

 

　　①矿山地形和地貌复杂。矿山地形和地貌复杂，遥感数据的处理和分析难度较大；②矿山生态环境的复杂性。矿山生态环境的复杂性包括植被类型、土壤类型、水文地质等多个方面，需要综合运用多种遥感数据；③遥感数据的质量控制。遥感数据的质量对遥感应用的结果有很大影响，需要进行数据质量控制和误差分析；④遥感技术的局限性。遥感技术虽然可以获取大量数据，但是对于一些细微的变化和细节难以捕捉，需要结合其他技术进行综合分析。

 

　　3绿色矿山调查与监测中遥感技术的具体应用策略分析

       黑龙江省地处我国东北地区，位于亚洲大陆东部，东邻吉林省，南与俄罗斯隔江相望，西与内蒙古自治区毗邻，北与吉林省接壤。幅员面积47.4万km2,地势由西北向东南倾斜，山地、丘陵、平原各占1/3。境内有大小河流近千条，年平均气温4.3℃。全省地势西高东低，属中温带大陆性季风气候区。在本次绿色矿山调查和监测中，采用的是遥感技术方法，通过卫星遥感影像的获取与处理，采用Landsat系列卫星数据为主要数据源，结合Landsat TM/ETM、MODIS等多光谱遥感数据源，进行数据处理与解译工作。

 

 

　　绿色矿山调查与监测工作是以建设绿色矿山为目的，全面了解和掌握各类矿山的基本情况、开采现状以及存在问题，建立科学、系统的绿色矿山数据库，并对矿山生态环境进行监测。它包括以下几个方面的内容：①资源利用。包括矿区土地、地面植被以及水资源的开发利用情况；矿产资源的开采进度、采矿方式以及资源综合利用情况等；②环境保护。包括矿山废水、废气等污染物的排放情况；矿区土地、地表植被的破坏程度和生态环境破坏情况等；③资源节约与综合利用水平。包括矿山企业节约能源和资源综合利用水平以及综合效率情况；矿山企业开采过程中产生的废弃物回收利用水平等；④安全生产管理。包括矿山企业安全生产制度建立和执行情况；安全设施与装备状况；从业人员持证上岗情况；应急预案制定和执行情况等；⑤信息化建设及矿山管理状况。包括信息化基础设施建设和矿山管理制度建立以及执行情况；相关部门对信息化建设工作的监督检查和考核等。绿色矿山调查与监测的目的是对绿色矿山建设成效进行综合评价，为政府相关部门决策提供科学依据，为企业优化生产技术和工艺提供决策支持，从而更好地推进我国绿色矿山建设工作的开展。

 

 

　　通过遥感技术可以在一定程度上对矿区的土地覆盖情况进行解译，在野外调查阶段，由于受到自然环境等因素的影响，会对矿区的土地覆盖情况造成一定的干扰，因此需要对矿区的土地覆盖进行解译。在室内解译阶段，主要是利用遥感数据对矿区土地覆盖情况进行解译，在实际操作过程中，要依据矿区内不同土地覆盖类型的特征来选择适合的遥感数据源。在人工解译中，要选取多种类型的遥感数据源进行组合，然后通过人机交互方式来进行解译。在计算机解译中，可以将人工解译与计算机解译结合起来。在人工解译时，要先确定所选择解译区的解译标志，然后将解译区内的遥感数据与该标志进行匹配。在计算机解译时，要充分利用遥感数据所提供的信息资源，提取出所需要的目标信息，在人机交互解译过程中，要充分利用人机交互方式来提高解译区内目标信息提取效率。

 

 

　　遥感技术在绿色矿山建设中的应用主要集中在矿区植被覆盖的监测上，利用遥感影像解译的方式对矿区植被覆盖状况进行监测。通过利用遥感技术对矿区植被覆盖情况进行监测，可为绿色矿山建设提供科学依据，推动绿色矿山建设的发展。目前，遥感技术在矿区植被覆盖监测方面已经有了较多的研究成果，并且取得了一定的进展，利用GIS软件对矿区植被覆盖数据进行提取与分析，有效提高数据提取精度。通过对遥感影像进行解译分析可以得出，矿区植被覆盖主要分布于露天矿的坑口、排土场等区域，矿区植被覆盖度比较高。利用遥感技术可以对露天矿坑口区域进行动态监测，并且通过分析得到植被覆盖度数据变化趋势。

 

 

　　矿产资源开发会引发一系列环境问题，如土地资源破坏、土壤污染、生态破坏等，利用遥感技术对矿山环境问题进行监测，能够及时发现矿山开采过程中存在的环境问题，为后续治理工作提供基础信息。通过遥感技术监测矿山的土地利用状况，了解其土地利用类型分布情况，为矿区的土地复垦工作提供帮助，减少矿区的水土流失，有效改善矿区的生态环境，同时在利用遥感技术进行矿山环境监测时，将与其他环境监测方法结合起来，对矿区内的污染状况进行了解。对于矿山企业而言，其所从事的生产经营活动会对当地的生态环境造成一定的影响。矿山开采会占用大量的土地资源，对矿山周边地区的生态环境造成破坏。通过遥感技术可及时了解矿区内的生态恢复情况，为后续治理工作提供基础数据信息。例如，在对某矿山进行环境监测时，通过卫星数据来了解其周边地区植被覆盖状况以及地表破坏状况等。

 

 

　　采空区塌陷是指由于地下矿产资源的开采，引起地表变形破坏而形成的塌陷区，采空区塌陷会导致地表下沉、裂缝和沉陷，严重影响周围建筑的稳定性。目前，采空区塌陷造成的灾害主要有土地资源破坏、建筑物损坏、矿产资源破坏和生态环境破坏等。土地资源破坏是由于采空区的塌陷会造成地面塌陷坑，塌陷坑会占用大量的土地，导致土地资源流失，土地资源破坏主要是由于地下采矿对地表的开采、地下采空区与地面建筑物的开采引起。地表塌陷通常发生在矿山开采过程中，矿区开采时，地下矿体受到扰动和破坏，引起地表产生变形与沉陷。当矿区开采结束后，在原有基础上继续进行采矿作业时，又会再次引起地表变形与沉陷。因此，需要及时对采空区进行监测与评估，以保障当地居民的生命财产安全。遥感技术可在大范围内快速、准确地获取地表信息。如在矿区开采过程中，通过对矿山开采过程中遥感数据的处理、分析、研究和应用可及时发现地表变形情况，基于遥感技术的采空区塌陷监测主要包括监测采空区范围、塌陷原因、塌陷程度等内容。目前，基于遥感技术的采空区塌陷区监测主要是利用多时相遥感影像对塌陷区范围进行调查与监测，例如，利用高分辨率影像数据对矿区周边地质环境进行监测，通过监测结果可得出矿区周围植被覆盖率、生态环境质量等变化情况。除此之外，还可以利用多源数据获取塌陷原因等信息，如通过研究矿区周边区域遥感影像数据来判断地表变形程度及范围等信息，如利用多时相遥感数据对地表塌陷进行监测并分析其成因等。

 

 

　　绿色矿山调查与监测工作的重点是对绿色矿山建设的基础条件进行调查，包括矿山地质条件调查、矿区地质环境条件调查、生态环境修复状况调查等。矿山地质条件调查是绿色矿山调查与监测工作的基础，包括对矿山所在区域的地形地貌、水文地质条件、岩土工程地质条件、地下水资源及开采现状等进行全面、详细的勘查与评价，以获得全面准确的基础资料，为后续工作提供参考依据。矿区地质环境条件的调查包括对矿区范围内的地形地貌、岩土工程地质条件、生态环境等进行全面勘查与评价，并通过遥感影像解译获取矿产资源开发利用现状和矿山开采现状及存在问题等相关信息。生态环境修复状况的调查包括对矿区范围内地表植被破坏程度及植被覆盖率进行遥感影像解译，并通过遥感影像解译获取区域土地覆盖变化情况、植被覆盖度及变化原因等相关信息。此外，在开展绿色矿山调查与监测时还需对矿山地质灾害进行排查，掌握矿山地质灾害发生时间、规模和危害程度，为绿色矿山建设提供决策依据。

 

 

　　矿山开采区地表变形信息提取和监测是绿色矿山建设的重要内容，利用高分辨率卫星遥感技术获取的矿区地表变化信息，可实时监测矿区开采区地表变形。矿山开采区地表变形主要包括地面塌陷和地表裂缝两种。由于地表沉陷范围较大，其形成原因多种多样，因而在监测过程中要特别注意对沉陷区周边地物的检测与分析。地表裂缝主要包括地面裂缝和塌陷坑两种类型，这类地面裂缝多在矿区开采过程中产生，导致地表产生裂缝的原因主要包括采矿、地质灾害和气候变化等因素。由于受到自然条件和人为因素的影响，矿区地面裂缝会不断扩展，从而导致塌陷坑的出现，以遥感技术为基础的监测方法，可有效避免矿山开采区地表变形的监测工作中，因地形起伏大而存在的监测盲区。遥感影像具有分辨率高、波段组合多样等特点，为监测矿区开采区地表变形提供了有效的技术手段。遥感影像中的植被信息能够很好地反映矿区开采区地表植物生长状况，通过对植被生长状况信息进行提取，可为矿区开采区地表变形的动态监测提供准确、可靠的数据信息，从而实现对矿区开采区地表变形进行有效地实时监测。

 

 

　　“3S”技术是指全球定位系统、遥感技术、地理信息系统技术，其中全球定位系统是一种利用卫星测量地球的坐标及位置信息，通过信号接收装置接收地球表面的卫星信号，经数字信号处理、全球定位系统以及网络通讯等技术的应用，从而获得地面上某一物体相对于卫星的位置、运动速度以及相对运动方向等信息，并通过地理信息系统对其进行分析与处理，以实现对地球表层物理、化学变化进行监测和管理的技术。在未来的绿色矿山调查监测工作中，“3S”技术的将会有着更加广阔的应用发展前景，推进我国矿山产业的长远稳定发展。

 

 

　　无人机技术是利用航空器作为飞行平台，搭载摄影测量系统的空中移动测量系统。在矿产资源开发、土地整理、地质灾害调查等领域得到广泛应用。无人机技术作为一种新兴的遥感监测手段，具有操作简单、机动灵活等特点，不仅可以减少人工成本，而且可有效提高作业效率，可满足矿山绿色矿山监测调查的需求。无人机技术在绿色矿山监测调查中应用主要包括以下几个方面：第一，获取地表影像数据；第二，利用无人机技术采集地面数字高程模型数据；第三，进行地物分类提取；第四，利用无人机技术进行遥感解译；第五，对遥感解译的结果进行分析和评价。

 

 

　　在遥感技术的发展中，出现了不少能够有效提取地物信息的算法，其中最为常用的是人工神经网络（ANN），该算法在对地物信息提取上具有很高的可靠性和准确性。传统的人工神经网络是由人工进行构造的，在处理海量数据时存在一定的局限性。而深度学习算法具有很强的学习能力，能够根据数据进行自主学习，提高数据处理效率和精度。与传统人工神经网络相比，深度学习算法更具优势。目前已有一些企业开始使用深度学习算法来进行绿色矿山监测调查。

 

 

　　综上所述，绿色矿山建设是一项长期而复杂的工作，需要不断地进行相关调查与监测，以获得全面、准确的基础数据信息，进而为绿色矿山建设工作提供科学依据。遥感技术具有快速、准确的特点，可以有效地获取地表信息，因此在绿色矿山调查与监测工作中发挥着重要作用。