遥感技术在矿山开发中的应用

遥感技术在矿山开发中的应用

摘要

矿业作为我国的基础产业，在国民经济与社会发展中具有重要的地位和作用；然而，在长期的矿山资源开发过程中，由于作业手段传统，矿山寻找效率低，作业周期长，也不利于对矿山开发进行实时监测及采后生态重建进行评价。遥感技术作为一种新兴便捷的信息获取技术，可以以多种空间、光谱、时间分辨率连续或周期性地观测地球表面，可以突破矿山开发过程中传统手段留下来的瓶颈，提高生产率，促进我国矿山业的发展。本文以云南省红河洲建水县坡头乡白显矿区为对象，在广泛收集研究区卫星遥感数据、土地利用现状数据、土壤、社会经济等资料的基础上，对xxx年和xxx年的土地利用/覆被状况进行信息提取，并在此基础上对该区域做两期的土地分类，最后确立矿山活动变化最大的区域为监测的关键区。通过对高分辨率影像的处理与增强，对关键区进行开采类型的信息提取，最终结合矿权资料掌握了该区域的矿山开采情况，确定了无证违法开采面的面积和位置。同时通过白显地区地DEM，生成汇水和坡度图，结合解译图斑，在该区域提出了地质灾害隐患点，并且得到野外验证。

关键字：遥感技术、矿山、动态监测、灾害；

一、绪论

1.1 选题背景和研究意义

长期以来，由于在矿产资源开发利用中忽视环境保护，我国矿山环境不断恶化，土地破坏、生态平衡失调问题日益突出，“三废”污染严重，泥石流、地面塌陷等地质灾害频繁发生，这些己对群众的生存环境和可持续发展构成威胁。矿山资源开发中的坏境问题中引起了社会各界的广泛关注。在矿产资源开发利用过程中，由于认识的局限性，我国在矿产资源开发利用中忽视环境保护工作，许多矿山生产建设不重视环保要求，环境欠账较多：废石、尾矿泛滥，地面塌陷、土地破坏、山体崩塌、滑坡、泥石流、水质污染、水均衡破坏等不仅造成大量的财产损失和人员伤亡，而且阻碍了社会经济的可持续发展，成为影响当地经济发展和社会稳定的重要制约因素。在矿山开发中传统方法和遥感技术手段的比较：

(1)大面积的同步观测。在地球上，进行资源和环境调查时，大面积同步观测所取得的数据是最宝贵的。依靠传统的地面调查，实施困难，工作量很大。而遥感观测则可以为此提供最佳的获取信息的方式，并且不受地形阻隔、天气、气候和森林等条件限制。

(2)时效性。遥感探测，尤其是空间遥感探测，可以在短时间内对同一地区进行重复和连续探测，发现地球上许多事物的动态以及微小的变化。这对于研究地球上不同周期的动态变化非常重要。而传统方法就无法作到。

(3)数据的综合性和可比性。遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多不同自然、人文信息。红外遥感昼夜均可探测，微波遥感可全天候全时探测，人们可以有选择地提取所需的信息。由于遥感的探测波段、成像方式、成像时间、数据一记录等均可按要求进行设置，使其获得的数据具有同一性或相似性或可比性。同时考虑到新的传感器和信息记录都可向下兼容，所以，数据具有可比性。与传统地面调查和考察比较，遥感数据可以较大程度地满足人门的需求同时排除人为干扰或重大错误。

(4)经济性。遥感的费用投入与所获得的效益，与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。

1、2国内外研究进展

国内外利用遥感与地理信息系统技术对矿山开发主要表现在以下几个方面：利用遥感技术对地表采矿引起的环境问题和矿区土地复垦做定性评价；综合遥感数据和有限的基础数据定性分析矿区植被地利用、地表水、地下水和土质受矿产开发的影响程度；将遥感、地理信息系统和地下水模拟结合起来研究地下采矿引起的地变形、地下水变化和地表植被变化三者的关系等。利用遥感技术进行矿山环境调查和灾害监测在国内有较多成功的经验。2002年，王晓红等人首次对江西崇义钨矿等矿产资源进行了动态监测，对比分析了TM、SPOT和QuickBird数据进行矿山监测的优劣，进行了计算机自动信息提取[1]；2002年，国土资源部开展的江西德兴铜矿矿山尾矿、固体废料环境污染遥感调查技术研究项目，首次利用

ASTER和Hyperion数据，基于野外实测地物的光谱曲线特征分析结果，通过各种图像处理方法来提取矿山环境污染信息，进行了矿山环境污染监测[2]。郭达志等利用遥感技术和其他先进技术相结合的方法对晋城、铜川、开滦等矿区的大气、塌陷进行了调查分析，雷利卿等应用遥感技术对山东肥城矿区的污染植被和水体信息的进行了遥感信息提取，探讨了适合矿区环境研究的遥感图像处理方法[3]。陈华丽等利用TM数据对湖北大治矿区进行了生态环境监测[4]。杨忠义，白中科等对平朔安家岭矿生态破坏阶段的土地利用／覆被变化研究[5]。

美国早在1969年就组织了由土地保护部矿山处执行的包括矿山环境与灾害监测的项目，取得了明显的防灾减灾的效果，他们还利用遥感技术对煤矿开采产生的煤矸石堆进行动态监测以防止矸石堆发生爆炸；Ferrier等人利用成像光谱技术对西班牙的最大的铜矿Rodaquilar进行长期跟踪，分析了由于铜矿的过度开采所造成地面沉降、严重影响其他资源和设施的原因和发展趋势[6,7]。

1、3研究内容、方法及技术路线

本研究利用遥感和地理信息系统技术对建水县白显福地锰矿是集体经营的

小型矿山矿产资源开发引起的环境问题进行遥感调查与监测工作，并利用遥感技术结合模糊数学的方法对该地区的矿山环境进行评价。具体流程包括：第一阶段，对采集到的研究区Landsat TM影像进行预处理、波段组合选择、图像融合等，为后期环境监测做准备；

第二阶段，利用融合好的高分辨率Landsat TM影像数据开展建水县白显福地锰矿是集体经营的小型矿山生态环境遥感调查与监测，结合GIS技术对监测结果进行分析，为环境评价做准备，并制作矿山环境遥感调查与监测系列图；

第三阶段，选定评价指标，分析并建立适当的评价模型对建水县白显福地锰矿是集体经营的小型矿山矿区。

（1）收集矿山资源和环境相关资料，收集研究区Landsat TM影像、1：5万地形图和1：l万地形图（因为遥感资料是保密资料所以资料不全，地形图除外）(2)对收集到的遥感影像进行图像的预处理，主要是波段组合选择、几何正、正射校正、图像融合和遥感图像三维可视化制作；

(3)根据地质特征和遥感影像特征建立解译标志库，对研究区矿产资源引起的环境问题进行监测；

(4)通过相关GIS进行动态变化的定量分析（因为数据不全所以无法进行）；

(5)收集矿区生态环境评价的相关资料；

(6)评价区域的确定。以图像中所包含的县为单位来确定；

(7)选定矿区生态环境评价的指标，如水土流失，植被覆盖率，灾率等；

(8)最后利用GIS丰间分析功能为矿区的监测和评价提供了有力的技术支持。遥感

……………………………………………………………最新资料推荐………………………………………………… 与GIS 技术作为获取矿区环境数据、动态监测及评价(特别是面状信息)的重要手段。技术路线流程图具体描述如下

研究区自然灾

害的防治建议

技术路线图

1.4 研究区概况

建水县白显福地锰矿矿区，位于建水县城南172°方向，直线距离大约32.5km处大倮寨村南部，为白显锰矿的一部分；行政区划属建水县坡头乡白显村委会管辖。地理坐标：东经：102°51′56″～102°52′19″，北纬：23°19′37″～23°19′49″；矿区面积：0.123km2，共包括7个矿区，位置如图所示：

插

1.4.1 地质概况

矿区北起大养马河，南至平台，西起白沙水，东至白显，面积34km2。

共包含三个矿段两个矿点：倮寨矿段（V

1、V

2

矿体）、清甘矿段（V

3

1、V

3

2、

V

4矿体）、平台矿段（V

5

矿体）、大养马河矿点、白沙水矿点；其中：

白沙水矿点锰矿石资源量30万吨，大养马河矿点锰矿石资源量5～10

万吨，平台矿段V

5矿体B＋C＋D锰矿石储量360.42万吨，清甘矿段V

3

1、

V

32、V

4

三个矿体B＋C＋D锰矿石储量97.37万吨，倮寨矿段V

1

、V

2

矿体

B＋C＋D锰矿石储量736.9978万吨（据1：5万渣腊幅区域地质调查说明书）。

区内由西向东依次出露三叠系上统鸟格组一段（T

3

n1）、中统法郎组

（T

2f）、个旧组二、三段（T

2

g2、T

2

g3）碳酸盐岩。含矿层位为法郎组。

法郎组与上覆鸟格组、下伏个旧组均为整合接触。区内断裂、褶皱构造较发育。控矿构造主要为永成寨背斜，背斜北起渣腊冲，向南由于次级褶皱成指状撒开分为两支，总的成南北向展布。主要矿体（层）大部分

赋存于次级背斜的转折端。倮寨矿段V

1、V

2

矿体产于西支次级背斜转折

端；清甘矿段V

31、V

4

矿体产于中部次级向斜转折端；平台矿段V

5

矿体

产于东支次级背斜转折端附近。矿体（层）走向与地层走向基本一致。褶皱两翼地层倾角36°～50°，轴面近于直立。断裂主要有养马河断裂及白显断裂。养马河断裂为近南北走向，向西倾（倾向35°～50°），为张性正断层，沿断裂法郎组一段白云岩、个旧组三段灰岩十分破碎，零星见褐铁矿角砾岩带分布。白显断裂呈北北西～南南东走向，倾向西，为走向逆断层。该两条断层的展布与褶皱展布和谐一致，使永成寨背斜两翼地层、矿层产生重复缺失，应为同构造期产物。大量展布于南侧白显一带的北西、北东、东西向断裂、裂隙，使地层、矿层发生了复杂的错移，应为配生的横张性断裂或后期断裂。该区北东侧平距约4.5km即为龙岔河中—细粒黑云母花岗岩体，该岩体规模大、面积数百平方千米，沿岩体周围是铅、锌、钼、铜、锡、金、铁等多金属成矿区。

1.4.2 气象、水文

建水县属于南亚热带季风气候，气候特点是干湿分明，雨热同季，秋春相连，夏长无冬。年平均气温22.8℃，极端最高气温35.7℃，极端最低气温-3.1℃，年平均日照时数2322小时，年有效积温6700℃以上，年平均降雨805mm，年平均降雨日135天，年平均相对湿度72%，主导风向为西南风，年平均风速2.8m/s。

坡头乡地势北高南低，最高海拔2515m，最低海拔230m，具有“一山分四季，

十里不同天”的立体气候特征。区内属亚热带季风气候，气候温湿多雨，常年平均气温17.4℃。一般6~10月为雨季， 10~12月多雾，10月至次年5月为旱季，年平均降雨量1200mm。蒸发量1218～2470.6mm，风向以西南风为主，最大风速12m/s，最小风速1.2m/s，平均风速6.6m/s。区内未发现地表水和地下水存在，地下水埋藏较深，地下水主要靠大气降水补给，地表水通过岩溶裂隙向地下深部径流、排泄。地下水主要为上层作垂直运动，下层作水平运动。

1.4.3 土壤、植被

建水地区新生代、中生代、古生代、元古代地层均有出露，母岩包括岩浆岩、沉积岩、变质岩三大岩类，在地形、气候、生物等综合因素下，形成了多样、复杂的土壤类型，主要分为红壤（占国土总面积的40.38%，下同），燥红土（占1.68%），砖红壤（占24.14%），柴色土（占11.95%），水稻土（占5.46%），黄壤（占4.35%），黄棕壤（占3.95%）及冲积土（占0.65%）共8个土类，以红壤土、黄棕壤土为主。

建水县植被属亚热带绿阔叶林区滇中高原谷盆滇青冈、元江栲、云南松亚区。由于地形地貌复杂，立体气候特征明显，使植被类型多样。在现有林分中，以云南松林分布最广，面积最大；其次是以栎类、栲属、青冈属为主的壳斗科构成的栎类林。此外，还可见到少量的滇油杉、旱冬瓜，木荷林等。现有林业用地164662.10hm2，占国土总面积的43.8%，其中林地（不含园地）91827.50 hm2，灌木林49545.80 hm2，疏林地19900 hm2，未成林造林地3309.70 hm2，其它79.20 hm2。森林覆盖率24.43%（含园地及灌木林）。项目区内植被稀疏，主要有玉米、红薯、灌木及杂草，总体植被覆盖率为30～35%。区域内生态条件一般，未出现较大的水土流失迹象。

二、数据处理与分析

2、1 遥感图像预处理

图像预处理的目的是对原始遥感图像进行辐射校正、几何校正和投影差改正、地理编码、图像镶嵌、图像增强、不同数据源的遥感图像数据融合等，最终制作出统一规格标准的高质量遥感图像，提高图像识别率，获取各种资源或环境的准确信息，提高解译应用效果。

2、1、1 配准

配准的过程是个几何纠正的过程,是为了达到同一区域不同图像数据地理坐标的统一,或是以一影像(或地图)为基准对另一影像进行纠正以达到地理坐标的统一。具体的目的可以概括如下:

(1) 在定性应用遥感时,例如我们想动态监测湖泊形状和面积的变化,必须通过配准才能使图像之间具有可比性,从而达到我们的研究目的；

(2) 在遥感的定量研究中,例如要反演所感兴趣地方的参数,也需要通过配准才能

确定具体的目标；

(3)由于搭载传感器的平台(如飞机,卫星)的姿态,速度等的不稳定,以及地球曲率,空气折射等的影响,形成的图像常有畸变,所以要进行几何纠正,我们常常通过配准实现(对于山区,可采用正射纠正)；

配准的方法主要有以下三种：把畸变图像往地形图上配；把畸变图像往底图上配；把畸变图和图像相互之匹配；本文采用哪种方法；

2、1、2 几何校正

几何校正是指消除图像上的像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系中的坐标之间的差异。可以分为两种：对引起几何畸变的因素而进行的校正称为几何粗校正；利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。本次校正采用的是几何精校正，具体步骤如下：

(1) 几何校正相关因子的选定。如几何计算模、投影类型、参考椭球、坐标

系；

(2) 采集地面控制点。控制点的选择主要是在参考图像和校正图像上选取同

名点，根据经验，往往同名点的选择最好在山脊点，山谷点等短期内不易

出现大变化的点这样精度高，当然河流和道路虽然说可能会出现改道，尤

其河流还有枯水期和丰水期，但是这是地方的拐点处仍然是同名点选择中

不可获取的部分，否会出现河流、道路等校正精度很低的情况。

(3) 图像重采样。重采样过程就是依据未校正图像象元值计算生成一幅校正

图像的过程，原图像中所有栅格数据层都将进行重采样。

2、1、3 辐射校正

利于遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能量时，从遥感器得到的测量值和目标物的光谱反射和光谱辐射亮度等物理量是不一致的，遥感器本身的光电系统特征、太阳高度、地形以及大气条件等都会引起光谱亮度的失真。为了正确评价地物反射特征和辐射特征，必须尽量消除失真。这种图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真称辐射校正。完整的校正包括：遥感器校正、大气校正、以及太阳高度和地形校正。

2、2遥感技术在矿山开发中的应用

2、2、1遥感找矿的地质要求

遥感与方法获取的地面信息恰恰就是按各种空间分辨率所确定的一定范围的地物综合信息，是对物探化探，钻探等勘探手段的一种有效补充，它以直观清晰的图象显示现代地表景观，反映大量地表和浅地表的地质信息。

识别与成矿控矿有关的多个地质信息，如一地层岩系，线环形构造，构造交叉邻位，蚀变带（岩）以及有关的地貌，土地，植被等相关信息，这些信息往往十分复杂多变的，难以用确定的亮度值或概率密度函数来描述它们。但这线性找矿带来了难度，所以需对图象进行多种变换处理比值分析，比值合成，IHS彩色空间变换，滤波分析，以增强拖提取地质专题特征信息。成矿与找矿的重要条件是线性环行构造及构造交叉部位，在图象上多是以色调，图形特征，水系展布，地貌形态及组合等得以显示，前者为平直微变形的线型条带行迹，后者为图形或圆形，椭圆形等环状条带行迹，通过处理：如灰度拉伸，方向滤波后具有以下识别标志：色调与形态、线性特征的错断、特殊的地质体影象组合、水系格局及其演变、活动特征点的线状展布。地球表面大多数自然存在的物质在0.4-2.4um,谱段均具有可判断属性的光谱吸收特征,即”特征光谱一般宽带20-30nm” ;地表有数千种含有Fe2+,Fe3+,OH-,CO3,SO4和烃类等分子或金属离子的矿物,它们在2.0-2.4um范围都有特征的光谱吸收谷，如黏土矿物在2.087和2.000um(带宽为0.5um),烃类在2.275,2.300,2.330um(带宽0.05-0.1um)等。在实际的地质矿产应用中,只要能检测出这些特征光谱就有可能识别这些物质,发现与矿化有关的蚀变矿物，以上特征光谱可以在找矿的时候用在建立标志库。

[8]

2、2、2根据研究区的情况分析如下：

本区矿石矿物组合和结构、构造随矿石产出部位的不同而有明显差别。

A带：为富集氧化锰矿发育带。这带矿石量虽不多，但矿石品位很富，一般含锰大于30%，为冶金富锰矿。矿石矿物主要为软锰矿、硬锰矿，次为水锰矿、恩苏塔矿、黝锰矿、少量偏锰酸矿、黑锰矿、黑镁铁锰矿。脉石矿物主要为水云母、粘土矿物、少量石英、褐铁矿。矿石结构以板条状、凝胶状为主，矿石构造大多为蜂窝状、格架状、皮壳状、结核状，少数为条带状、层纹状。

B带：为碳酸盐氧化锰矿的发育带，是矿床的主要矿石带。与富集氧化锰矿带呈渐变过渡，矿石氧化程度较A带浅，锰品位一般20～25%，全为冶金锰矿石。矿物成分复杂，主要为硬锰矿、钡镁锰矿，次为褐锰矿、钙锰矿、水锰矿、黑锰矿、软锰矿、黑镁铁锰矿、硅锰矿，少量含锰白云石，偏锰酸矿。脉石矿物主要为方解石，次为白云石、石英、水云母、褐铁矿、少量绿泥石、绢云母、磷灰石、氟磷灰石、锆石。矿石结构以微晶、细晶为主，多具条带状、层纹状构造，少量板状、角砾状构造。

C带：为淋滤碳酸盐矿的发育地带，矿石矿物主要为菱锰矿，次为硬锰矿、黑锰矿、褐锰矿、锰白云石、锰方解石、钙镁锰矿，脉石矿物为方解石、白云石、绿泥石。结构以隐晶、微晶、细晶等晶粒结构为主，少量泥、砂质结构，层纹状、条带状、块状构造。此带由于次生氧化富集作用较B带弱，矿石品位一般16～20%，少数块段Mn品位在13%左右，为冶金贫锰矿石。

另外，在矿石中普遍出现了变质锰矿物，主要为褐锰矿、黑锰矿、黑镁铁锰矿，还出现矽卡岩类矿物组合和硫酸盐锰矿物。各带矿物组合特征。

2、3 矿产资源开发遥感动态监测

2．3．1遥感动态监测的原理

所谓矿产资源开采状况动态监测,是将不同时相(至少两个时相) 的矿区环境数据进行对比,从空间和数量上分析其动态变化特征及未来发展趋势。矿产资源开采状况遥感动态监测是基于同一区域不同年份的图像间存在着光谱特征差异的原理,来识别矿山土地覆盖和生态环境的状态或变化的过程。其本质是对图像系列时域效果进行量化,通过量化多时相遥感图像空间域、时间域、光谱域的耦合特征 ,来获得矿区开采状况和引发的生态环境问题等内容。矿产资源动态监测包括监测矿区内的矿产开发点的分布、位置、数量、矿种、开采方式;固体废弃物堆放情况;

矿产开采引发的地质灾害分布情况;矿产开发引发的生态环境效应,主要为土地覆盖的变化如耕地、植被破坏及生态治理、复垦等。

2.3.2 地层

矿区及附近出露地层为三叠系中统法郎组第一段及第二段，现由新到老分述如下：

f a）：小面积出露于图幅北东部，与（1）三叠系中统法郎组第一段（T

2

下伏三叠系中统个旧组第五段第五亚段呈整合接触。岩性为灰色中厚层状泥质灰岩夹细晶大理岩，出露不全，厚度不详。

f b）：出露于整个矿区及北、东部和（2）三叠系中统法郎组第二段（T

2

南部。与下伏法郎组第一段呈整合接触。含牙形石。据岩性组合特征分为五个亚段，区内出露第一、第二、第三和第四亚段。

f b4）：小面积出露于矿区南部。岩性为（3）法郎组第二段第四亚段（T

2

灰色厚层状泥质灰岩夹细晶大理岩，厚49m。

（4）法郎组第二段第三亚段（T

f b3）：出露于矿区南部及东部。岩性为

2

浅灰—灰黄色千枚状页岩，厚29m。

f b2）：大面积出露于矿区及北东部。岩（5）法郎组第二段第二亚段（T

2

性为浅灰—灰色中厚层状灰岩，底部为硅质条带灰岩及锰矿层，厚160～240m。

f b1）：大面积出露于矿区北部。岩性为（6）法郎组第二段第一亚段（T

2

灰—灰黑色中厚层、厚层状白云岩夹灰质白云岩，厚度大于500m。

2.3.3岩浆岩

矿区内未发现岩浆岩出露，但在矿区北东部平距约4.5km处分布有

3（1））体，是个旧花岗岩燕山晚期的龙岔河中—细粒黑云母花岗岩（γ

5

体的西缘部分，沿花岗岩体周围是铅、锌、钼、铜、锡、金、铁多金属成矿区。该岩体呈椭圆形岩基侵入于中三叠统个旧组、法郎组碳酸盐岩中，具良好的似斑状结构。岩体以含大量粗大自形钾长石斑晶（最大10cm，一般1～3cm）为特征，分布不均匀，有交代和重结晶特点，含钾长石10～15%，斜长石31%，石英20～25%，黑云母10～20%；副矿物以磁铁矿、榍石、磷灰石常见。

2、4 矿山开发过程中遥感对自然灾害的监测

(1)地质灾害划分为泥石流、滑坡、崩塌、碎屑流、水毁、沙害、冰雪害、翻浆及沼泽土等9 类, 其中泥石流、滑坡、崩塌是主要的地质灾害。本研究区的实际情况，容易发生泥石流、滑坡、崩塌、塌陷等地质灾害；遥感技术宏观性强、时效性好、信息量丰富, 可以贯穿于地质灾调查、监测、预警、评估的全过程, 能

适应突发性地质灾害救灾工作的时效性要求。近20 年遥感技术在地质灾害调查方面已取得了许多成功的经验, 但在地质灾害监测方面成功的实例还不多。因此充分利用航天遥感、差分干涉雷达和全球定位系统技术及其集成技术进行地质灾害监测, 是未来遥感对地观测技术体系在地质灾害监测应用中的必然发展趋势。

2.4.1 利用遥感对滑坡灾害的信息提取

滑坡是危及人类生存和生产的一种严重的自然灾害。且经常为泥石流、崩塌等灾害提供物源，形成更大的自然灾害，威胁工程设施或生命财产的安全。目前，滑坡遥感解译主要是根据滑坡及要素的形态特征，在卫星图像上以目视方法进行解译，但由于卫星图像的空间辨率有限，目视解译卫片上的滑坡、泥石流时，主要根据地物的色彩、色调、纹理阴影等所形成的几何形态特征。

1.产生滑坡的基本地质环境要素有：

1、产生滑动面及坡堆积的物质；

2、使部分斜坡与山体分离的软弱结构面或带；

3、使部分斜坡能向前运动的临空面。就滑坡的遥感解译而一言，滑坡体和滑坡后壁为必要的要素，其他要素视工作比例尺及遥感图像的空间分辨率而定。滑坡是重力作下形成的地质地貌现象，它具有明显的地貌特征。

2.利用遥感对泥石流灾害遥感解译

泥石流的反映主要根据有无堆积物来区分。当然地质背景也是其间接解译标志。泥石流是一种严重的洪流作用下形成的地质灾害。其形成有3个基本条件：

1、散物发育；

2、河谷纵坡坡降;

3、一定的水动力条件;

决定因素是形成水动力条件的降雨临界值。在具备大量的石质和泥质物质条件下，可沿沟谷缓慢向下流动，也可能在季节性洪水冲击下快速倾泻向下，其能量大、破坏性强、危害大。泥石流发育的地段常是崩塌、滑坡发育的地段。遥感图像一记录了大量的泥石流直接与间接信息。除降雨外，泥石流形成环境背景基本被一记录在影像内。

2.4.2 塌陷遥感解译

地下矿产资源的开采会引发地面塌陷，这已成为严重制约矿区可持续发展的重要因素，它不仅破坏土地资源，导致生态环境恶化，而且破坏人民的生产生活设施，进而诱发系列社会、经济问题。

2.4.3 根据研究区域分析

1、危险性小（Ⅲ）

区段特征：地质危险性中等外的区域面积0.45KM2评估区总面积为52%区内地形起伏较大，多是坡耕地和灌木丛无采矿设施，有生活区和大僳寨村的分布。

现状评估：现状地质灾害不发育。

预测评估：采矿活动在开采安全深度以下没有采矿活动。基本上不会引起地面的塌陷，采矿生产基本不会在本区引起地质灾害，危险性小。

综合评估：区内现状地质灾害不发育，采矿活动基本不会引起地质灾害，不会造成较大的经济损失。总体而言本区遭受和引发地质灾害的危险性小，适宜矿山建设防治建议：

1、加强地质环境的监测和预报工作

2、加强植被的保护以及开展生物工程治理减少水土流失

2、危险性中（Ⅱ）

区段特征：位于西南及南东部面积0.42KM2占评估区总面积的48%，地形总体评估是东高西低的中山深切割坡度地貌。坡度25—55度为采矿坑道，主井硐口、办公区、工业地区、分布有办公、生产各项配套设施、地表出露地层有三叠系中统法郎组第二段（T2Fb）泥质灰岩夹细晶大理岩、页岩、灰岩、硅岩。灰岩及猛矿层、白云岩夹灰质白云岩、岩层倾角40—60度，局部80度。断层F35和断层F31均分布在该区。

现状评估：该地区地质不发育，没有发现崩塌、地裂缝等地质灾害。

预测评估：为主采矿活动区，预测可能诱发局部地表小型滑坡、采空坍塌、高陡坡斜坡岩体崩塌，矿坑突水灾害。废渣堆滑坡，阻塞沟渠，诱发坡面泥石流危害。矿坑水、生活污水的排放可能污染地下水。坑下采矿活动中，可能遭受局部的冒顶，片帮危害、遭受老窑，采空区和溶洞积水突水危害。总体而言，矿业活动的诱发和加剧地质灾害及矿山本身可能遭受地质灾害的可能性、危险性小—中等。应采取一定的措施防护。

综合评估：评估区内地质灾害发育不明显，末发现崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等地质灾害。预测矿业活动诱发和加剧地质灾害和矿山本身可能遭受地质灾害危害的可能性、危险性小—中等。但采取一定措施后，均可以减少或防止地质灾害的发生，基本适宜矿山的生产和建设。

防治建议：

1、在高陡斜坡下及困难生产采空塌陷的地区不布设和建筑物。

2、在主坑道通过断层破碎带和岩溶发育地段应喷射支木，其他

使用木支

3、各段坑口砌筑挡土墙。坑口进行加固。

4、在冲沟，沟谷断层通过地段水泥封填，原采空区进行封闭并

对采空区使用废矿土进行回填，坚持挥放水制度，并在井下设置2

台以上排水泵。

5、冲沟边坑口附近设置排洪管道等设施，防止冲沟洪水威胁坑

道安全，同时，建立完善的坑道地表排水系统，保证坑道排水畅通。

6、矿渣集中堆放，坡脚设挡渣坝，渣场边设截洪沟排洪。

7、修建废水汇渠，处理设施，避免废渣淋容水、生活污水对环

境的二次污染。

8、矿山生产建设应加强保护矿区自然生态环境，减少水土流水

防止地质灾害的发生。

2、5 矿区环境质量评价

2.5.1矿区环境质量评价基本原则

矿产资源的开发必定会出现各种各样的生态环境破坏的现象，目前对矿区生态环境质量的评价己经是一个热门的话题，对环境保护措施的制定至关重要，矿区环境质量的评价需要坚持以下的基本原则:

(1)将资源和生态环境作一体考虑。注重保护人类生存和发展所依赖的自然资源，保障区域可持续发展所必需的资源基础;

(2)讲求科学性。根据生态学和生态保护基本原理，阐明生态环境影响的特点、途径、性质、强度和可能的后果，寻求有效地保护、恢复、补偿、建设与改善生态环境的途径;

(3)突出针对性。即针对具体的开发建设活动、具体受影响的生态环境特点，开展卓有成效的分析与评价;

(4)以国家的资源环境政策和生态环境保护战略为基本出发点，以法规为准绳，明确开发建设者的环境责任，实施对生态环境的有效管理:

(5)坚持协调性，注意可行性。即协调经济、社会与环境的关系，协调局部与整体、短期与长期、企业与社会的利益关系，协调区域与项目、生态系统与生态因子内在关系等。

2 评价方法

目前国内外关于环境质量评价的方法已经有多种，常用的包括环境综合指数法、层次分析法和模糊数学法。其中模糊数学法又包括了模糊概率法和模糊综合评价法。

2.5.2 模糊综合评价法概述

环境质量是一个多因素多层级的模糊概念，评判环境质量标准的边界也无法用一个绝对判据来划分，如用经典数学进行环境质量评价，无法处理模糊因素边界不清晰、中间过渡不分明的问题。应用模糊数学方法，在单环境因素模糊综合评价的基础上，进行总体环境质量模糊综合评价是环境质量评价中的一种有效方法。所谓综合评价，是指对多种因素所影响的事物或现象进行总的评价，若这种评价过程涉及模糊因素的量化，便称之为模糊综合评价[9]。

1. 模糊综合评价原理

应用模糊综合评价法来进行矿区环境质量的评价关键在于一些评价因子的确定和评价模型的建立，下面对其确定原理作介绍。

2. 因素集和权重集的确定

对某一因素进行评价，若该因素的指标因素(影响因素)为n个，分别一记

为:u

1、u

2

.............u

n

，这n个指标因素便构成一个评价因素的有限集合:

“U={u

1、u

2

.............u

n

}”这些因子他们本身可以是模糊的，也可以是非模

糊的，但与因素集的关系确是明确的。一般而言，各因素的重要性是有差异的，为反映各因素的重要程度，准确地评价某事物或现象，对各因素u

i

(i=1，2，……，

n)赋予一定的加权系数ai(i=l，2，……，n)得到权重集:A=(a

1、a

2

..............a

n

)

其中a

i

[0，1](i=l，2，……，n)，且满足∑a=1各加权系数可视为各因素对“重

要程度”的隶属度，即权重集可看作因素集合U={u

1、u

2

...........u

n

}这一论域

上的一个模糊子集。权重的确定是决定评价结果是否科学的关键环节，也是一个重要而困难的问题。传统的方法是凭经验直接给出，方法简便，但很难做到客观合理，也不易保证判断思维的一致性。评价集和评价拒阵的确定普通评价集V={v

1

，

v 2， (v)

n

}，元素v

j

(j=1，2，……m)为各种可能的评价结果，它可以是模糊的，

也可以是非模糊的，但它们对V的关系是明确的。从一个因素u，出发进行评价，以确定评价对评价集元素v的隶属程度。对第i个因素的评价结果R称为单因素

模糊评价集R

j =(r

l

，r

2

，……，r

n

)，因此，各个因素的模糊评价集可以表示为:

R=(r

1l ，r

12

，……，r

1n

)

R 2=(r

21

，r

22

，……，r

2n

)

.................

R n =(r

n1

，r

n2

，……，r

nn

)

最后可得到各指标评价模型B 和综合评价模型A:

()111222.............1,2,.......B b R B b R B Bn bnRN A aB A A Am ????

? ? ? ?== ? ? ? ?????

== 其中b 为各指标权重，

a 为综合权重，取max{B i }和max{A i }为评价结果。 3、本研究区评价指标的确定

结合研究区实际状况，本文对矿区的评价选取植被覆盖率，水体污染率，水土流失率和地质灾害发生率三个指标：

A 、植被覆盖率

植被覆盖率是指所有树木(包括落叶阔叶、常绿阔叶、针叶阔叶、针叶阔叶、果园)、灌木、农业作物、草地在内的所有植被投影面积除以全区的投影面积，即研究区植被覆盖率=研究区植被面积/研究区面积。矿产资源的开发中往往会砍伐树木，对植被的覆盖率有直接影响，因此，矿产资源开发中植被覆盖率是评价矿区环境质量的重要指标;

B 、水体污染率

矿产资源开发过程中，固体废弃物的排放，经过雨水等流入水体，对水体形成了严重的污染，因此，水体污染是矿区环境质量评价中的重要指标，研究区水体污染率=受污染水体面积/研究区水体面积;

C 、地质灾害发生率

矿产资源开发的过程中，会发生滑坡，泥石流等各种地质灾害，地质灾害发生率是很重要的评价指标，地质灾害发生率=地质灾害发生的次数/每年。

4.采用以上的评价因子，得出该研究区矿山开发至今为止的环境评价结论：

建水县土地总面积3759.29km 2，无明显侵蚀（微度侵蚀）面积1890.85km 2，占土地总面积的50.3%，土壤侵蚀面积1868.44 km 2，占土地总面积的49.7%。在土壤侵蚀面积中轻度侵蚀面积1356.43 km 2，占土壤侵蚀面积的72.6%，中度侵蚀面积446.27km 2，占土壤侵蚀面积的23.88%，强度侵蚀面积65.74km 2，占土壤侵蚀面积的3.52%。

大气降水是矿区地下水的主要补给来源，断层及构造裂隙、节理是矿坑充水主要途径，由于矿体位于矿区最低侵蚀基准面和地下水位以上，加之矿区地势陡峻，地表水自然排泄通畅，地表水及地下水难以大量滞留存积，因此，大气降水及地下水对矿床开采影响不大，矿区水文地质条件属简单类型。但随开采深度增大，要注意矿坑地下水的合理排放。矿区在区域上处于不稳定区；根据中国地震动参数区划图，本区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.03g ，因此，矿山建设及开采仍应据此设防。矿区为荒山，位处红河河谷与建水南部山地间的斜坡带上，离居民区较远，周边不属于珍奇动植物和重点保护区；矿体和围岩中没有影响人体健康的有害元素和气体，放射性元素含量极微，未

发现放射性异常；矿山开采为坑采，对现状环境的扰动、改造强度总体不大；矿山经多年开采，地表未产生开裂、滑坡、坍塌、泥石流等地质灾害，对环境的危害程度和影响不大，对农田、耕地及森林的坡坏程度很小，因此，矿区开采现状地质环境质量为中等类型。但矿山开采排放的废石要尽量用于处理采空区，若不能处理，废石运出坑口必须选择好合理的场地堆放，避免废石随意乱自排放，诱发泥石流造成地质灾害。在采矿完毕后，应对统一堆放废石渣的地段进行绿化，对矿山生态环境进行有效保护，达到矿山生态平衡。

5. 建议：

1. 矿体为产于芦寨背斜南西转折端的似层状矿体，倾角变化大，从32°～60°以上，分中段开采必须统筹规划，有一个完善的开采规划，以保证安全生产。

2. 建议矿山在今后生产过程中，建立有关月、季、年度等生产台账和资源量消耗台账，以便指导今后矿山的生产计划。

3. 建议矿山开采过程中，作业人员应严格遵守安全操作规程，作好采空区的监测与防冶，杜绝安全事故的发生；采矿区要做好自然环境的绿化、复垦、复植及水土保持工作，防止水土流失和污染环境。

三、结论与讨论

利用遥感技术能达到的目的

(1) 总结了利用遥感技术开展矿山地质环境问题调查的方法与技术路线, 对全省因矿山开采而诱发或产生的矿区生态环境恶化、水土流失、地质灾害等各类矿山地质环境问题的遥感影像特征进行了总结。

(2) 快速、准确、经济地调查了矿山地质环境问题的现状, 缩短了工作时间。遥感解译的成果不仅为实地调查提供线索, 也为合理开发矿产资源、保护地质环境、矿山环境整治、矿山生态恢复与重建、实施矿山地质环境监督等提供基础资料。

(3) 中空间分辨率的ETM + 数据对地面塌陷、地面开裂、规模相对较小的泥石流、崩塌、滑坡等地质环境问题反映较差, 可解译程度低; 但由于其具有较高的光谱分辨率, 对产生的大气污染、水体污染、地表植被破坏、较大规模的固体废弃物等的解译效果良好。

矿山坑口的环境综合整治极大的改善了景观环境，废弃土地的整理利用，在保障区域经济社会发展中发挥了重要作用，复绿工程使山体重现青山绿水之自然

面貌。植被的增加、退化土地恢复率和受保护地区占国土面积比率的提高为生态市的创建奠定了强有力基础。

采用现状调查与遥感解译相结合的方式来评价很有意义，分析人员既掌握了第一手资料又学会了使用高科技手段且现状调查数据与遥感解译数据趋势吻合。卫星遥感监测技术,是矿山开采区矿山开采动态监督管理“快速反映机制”的一项重要手段,利用卫星遥感技术监测矿产资源,不仅能全面、准确、快速地反映出矿山开采情况,而且有效地提高了基层矿产资源执法监管实际能力,解决了违法采矿点隐密性,基层矿管队伍不足、难以管理,遥感技术结合GIS技术,可对长效矿山监测监督管理机制提供有力的技术支撑。

研究过程中的问题和不足

本次研究中对云南省红河洲建水县破头白显锰矿采矿区进行了遥感研究。在研究中发现研究区在进几年没有发生过大型的滑坡、泥石流、坍塌事故，但根据地质和遥感发现该地区有发生这样灾害的地质情况。但在研究过程资料的不足特别是遥感影像。因为影像的不足所以在矿山的动态监测方面无法进行。

在研究过程中发现遥感技术的应用上存在的问题。遥感影像的处理技术上比较困难，在矿区点位的确定上存在问题建议加强与GIS、GPS 的有机结合。目前的定量遥感方法仅仅是2S ( GIS 与RS) 的结合,只有真正实现3S(RS、GIS 与GPS) 的有机结合,才能更有效地、定量地对矿产资源开采状况进行动态监测。

参考文献