RS技术在矿山资源开发及环境监测中的应用进展-
矿山测量中“3S”技术的应用与发展
矿山测量中“3S”技术的应用与发展摘要：矿山测量服务于矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段。
文章简述了全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感(RS)在矿山测量中的应用现状和应用模式，介绍了“3S”技术在矿山测量中集成化的发展趋势和发展前景。
关键词：矿山测量；“3S”技术；数字矿山；空间信息学引言矿山测量学是一个重要应用领域，在广大的煤矿、金属矿山、有色矿山等的生产过程中发挥着重要的作用，是测量学、地质学和采矿学的一个交叉学科。
它是综合运用测量、地质及采矿等多种学科的知识，来研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中由矿体到围岩、从井下到地面在静态和动态下的各种空间几何问题。
我国矿山测量历经半个多世纪的发展，已在矿业部门形成和采矿、矿建、地质、环境等学科既相互独立，又彼此渗透、交融的态势。
矿山测量的现代任务是:在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，对矿区地面和地下的空间、资源(以矿产和土地资源为主)和环境信息进行采集、存储、处理、显示、利用，为合理、有效地开发资源、保护资源，保护环境、治理环境服务，为工矿区的持续发展服务。
为了实现其现代任务，矿山测量必须充分应用现代测绘仪器和技术，将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合，拓宽矿山测量的生存空间和业务范围，促进矿山测量的改革和发展，适应市场经济体制和矿山体制改革的需要。
随着测绘科学技术的不断发展，以计算机技术为核心的数字测量技术取得了迅猛的发展，以数字测绘、全球定位系统、遥感和地理信息系统为代表的测绘新技术体系已经建立，新型测绘仪器迅速出现与普及，使矿山测量从理论到实践发生了根本性变化。
在新时期测绘新技术的应运而生为矿山测量技术的进步注入了巨大的活力，特别是“3S”技术的发展，成为矿山测量学取得新发展、新突破的关键。
1“3S”技术在在矿山测量中的应用“3S”技术是全球定位系统(Global positioning systems，GPS)、遥感技术(Remote sensing，RS)和地理信息系统(Geography information systems，GIS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
浅谈RS在矿产勘查中的应用
浅谈遥感技术在矿产勘查中的应用矿产勘查是遥感技术的传统应用领域。
20世纪70年代以来，随着多光谱数据的出现及数字图像处理技术的发展，遥感技术在超前评价成矿区带含矿潜力、揭示成矿区带延伸范围、区域成矿规律研究及蚀变带填图中显示出了极大的技术优势。
20世纪80年代以来，由于成像光谱技术的出现及GIS技术的发展，矿产勘查中的遥感技术应用方法取得了突破性进展，定量编制造岩（蚀变）矿物分布图及以GIS为基础的勘查区多源地学数据管理、分析与综合在矿产勘查与评价中发挥了较大的作用。
1 矿产勘查中的遥感技术应用策略当前，地表及浅层矿产资源开采殆尽，矿产勘查工作以寻找隐、盲矿和难识别矿床为主，其难度越来越大，而遥感技术以其固有的宏观、连续、真实且具有一定穿透力等特点在减少地质找矿难度方面已起到很好的作用。
随着信息获取和处理技术的不断进步和完善，遥感地质找矿取得了长足的发展。
矿产勘查中的遥感技术应用有如下几种技术策略：1.1 根据遥感影像色调、形态异常，直接圈定优先勘查靶区各种遥感影像上，可以发现一些不同于地层色调和形态的“特殊”影像体，往往由原生矿体露头、氧化矿露头及铁帽、围岩蚀变和矿床分散晕等形成。
因此，遥感影像上这些特殊影像体的识别是遥感直接找矿的一个重要环节。
各种金属矿体露头，特别是富含硫化物的矿体的露头，经风化淋滤后形成的氧化物或含氧岩类矿物，呈现出与周围岩石迥然不同的色彩，在高分辨率图像上可直接识别。
围岩蚀变是许多矿床的重要成矿标志，近矿围岩蚀变形成的蚀变岩石与周围的正常岩石在矿物种类、结构、颜色等方面都有差异，这些差异导致了岩石反射光谱特征的差异，并且在某些特定的光谱波段形成了特定蚀变岩石的光谱异常。
目前应用较广泛的是根据MSS、TM、ETM等多光谱数据自动提取矿化蚀变信息，常用的方法主要有比值变换法、主成分分析法、光谱角填图法、对应分析法、Gram—schmidt投影方法、混合象元分解法及PH技术。
RS在资源环境中的应用
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土地利用调查的技术流程如图所示
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在土地利用动态监测中的应用
依靠常规手段监测土地利用变化更新速度慢、 成图周期长、误差大、难以及时、准确、主动发现 土地利用变化的区域。
利用RS提供的不同时期遥感影像可以准确、快 速的获取不同时期的土地利用信息,GPS提供精确的 定位,Gsl则用来管理土地利用变化的空间数据、属 性数据和空间分析,将不同时期的遥感图像数据进行 叠加,分析土地利用类型的变化,可以准确、客观、 及时、大面积地得到土地利用变化信息,为土地利用 的科学管理服务。
森林病虫害监测 植物受到病虫害侵袭,会导致植物在各个波段上 的波谱值发生变化。如植物在受到病虫害,但人眼还 不能感觉到时,其红外波段的光谱值就已发生了较大 的变化。从遥感资料中提取这些变化的信息,分析病 虫害的源地、灾情分布、发展状况,可为防治病虫害 提供信息。
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森林灾害损失评估
遥感技术能及时、准确地评估森林灾害所造成 的损失。在1987年大兴安岭特大火灾的损失评价中, 利用卫星资料统计出的过火面积为124万公顷,其中 重度、轻度、居民点、道路的过火面积分别为104. 3万公顷、19. 3万公顷、0. 24万公顷、0. 15万公顷, 其精度为96%[4]。1986年我国吉林省长白山自然保 护区原始森林遭受特大飓风侵袭。由于此地区交通 不便,地面调查困难,所以利用卫星遥感资料进行了 损失评估,有效地支持了灾后建设。
RS在资源环境中的应用
4、水文预报
通过RS接收及时的卫星云图、气象信息等资料, 结合自动监测设备及系统,一方面可以借助基于Gls 的综合信息平台,通过动态电子地图查看不同流域水 系水文信息;另一方面借助模型库系统和人工神经网 络、灰色理论、回归分析、模糊数学等预测理论和 方法,对各水文要素如降水、洪峰流量及其持续时间 和范围等进行科学、合理预测,为水量调度和防汛抗 灾等决策提供科学、合理和及时的依据。
土地利用调查的技术流程如图所示
在土地利用动态监测中的应用
依靠常规手段监测土地利用变化更新速度慢、 成图周期长、误差大、难以及时、准确、主动发现 土地利用变化的区域。 利用RS提供的不同时期遥感影像可以准确、快 速的获取不同时期的土地利用信息,GPS提供精确的 定位,Gsl则用来管理土地利用变化的空间数据、属 性数据和空间分析,将不同时期的遥感图像数据进行 叠加,分析土地利用类型的变化,可以准确、客观、 及时、大面积地得到土地利用变化信息,为土地利用 的科学管理服务。
森林火灾的监测预报
利用AVHRR图像和TM图像能准确定位森林火灾,包 括火头位置、火势发展方向、各种救火措施的实际 效果等重要信息,可为森林救火提供可靠依据。
如1987年我国大兴安岭原始森林发生的特大火灾,遥感图 像不但显示了它的火头、火灾范围,而且还发现火势有向内蒙 古原始森林逼近的可能。救火指挥部根据这一信息,及时采取 了有效措施,加以防范,减少了火灾损失。 以NOAA AVHRR资料为主要信息源的国家 “八五”科技 攻关项目“西南林区等火灾监测评价”,对西南林区等火灾的 宏观监测和早期预报、林火蔓延及发展趋势的监测和评价、 火灾发生后的损失评价和减灾辅助决策建立了快速、准确、 实用的“林火监测应用技术系统”。这些项目提高了遥感技 术在我国森林火灾监测预报方面的能力。
测试要点一：了解遥感(RS)在资源普查,环境和灾害监测中的应用
• 【解析】 GIS在灾害监测领域中的应用十分广泛。地理 信息系统的信息管理、查询和分析功能，可为分析灾害影 响范围、确定救灾物资调配的最佳线路以及受灾人员、财 产的安全有效转移提供决策依据，同时进行灾情统计与评 估，为灾后重建提供决策支持。遥感技术重在信息的获取， 地理信息系统重在对信息的分析处理。
复习
测试要点一：了解遥感（RS）在资源普查，环境和灾害监测中的应用 1．概念：
人们在航空器（如飞机、高空气球）或航天器（如人造卫星、飞船）上利用光 学仪器和电子仪器，对地表物体进行远距离感知。 2．工作过程：
主要环节目标物传感器地面系统成果功能物体辐射和反射电磁波信息获取、传 输信息处理分析专业图件或统计数字
辐射和反射电磁波\/信息获取、传输/信息处理分 析\专业图件或统计数字3．应用领域： 资源普查、 灾害监测、环境监测、工程建设及规划等；
• 测试要点二：知道全球定位系统的概念及 其在定位导航中的应用
• 1.概念：利用卫星群来获取地面经纬度坐标 及其高程，并用于定位和导航的系统。
• 2.组成：空间卫星系统、地面监控系统、用 户设备系统
• 【答案】 (1)光谱 植被类型
• (2)D • (3)①探测范围大；②实时传输；③快速处
理；④迅速获取信息；⑤实施动态监测等。
• (4)垂直分异 光、热(温度)和水分随地势高 低的变化
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• 3.应用领域：预测气候变化、治理环境污染、防 灾减灾、保护生物多样性、增加农业产出、解决 政治经济危机
• 一、选择题(每小题5分，共60分)
• 沃尔玛是全球最大的零售企业。早在20世纪70年代，沃尔玛就建立了 完善的计算机配送体系，从计算机开出订单到商品上柜，比竞争对手 快三天，成本节约2.5%。通过沃尔玛自己的卫星，可以在一个小时内 对全球范围内的4500多家分店的每种商品的库存、销售量全部盘点一 次，为高效的配送系统提供保证。沃尔玛的物流配送系统可以保证任 何一家卖场的配送时间不超过4个小时，使它可以维持极少的库存甚 至零库存，但可以保证正常销售节约了大量的储物空间和费用。据此 完成1～2题。
3S技术在矿山环境治理中的作用
3S技术在矿山环境治理中的作用摘要：随着我国经济的发展，矿山的开采在不断的深入，矿山开采在给经济的发展提供矿产资源的同时，也在很大程度上给环境带来了很大的影响，有的矿山区的生态环境遭受了很大的破坏，环境污染问题也在加剧，滑坡、泥石流的地质灾害也时有发生。
随着科技的发展，gps、rs和gis的技术在环境治理领域得到了充分的利用，对矿山环境的现状以及生态环境的变化做及时的监测，以便在第一时间采取有效的环境保护措施，实现矿产资源开采和生态环境保护协调可持续的发展。
关键词：矿山环境治理；3s技术；环境保护；作用中图分类号：tf521 文献标识码：a 文章编号：前言近年来，矿山开采带来了很多环境问题，造成很多土地的破坏，一些地区开采后由于没有及时的填埋地下矿井，造成地面下沉，给人们的生活带来很大的破坏。
在矿山开采取得经济利益的同时，要看到生态环境的变化，以科学的发展观为指导，科学的开采矿产资源，使人与自然和谐相处。
一、3s技术的概况3s技术是遥感技术rs、地理信息系统gis和全球定位系统gps 的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
3s技术可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。
rs是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类地物的电磁波信息，并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理，从而对地表各类地物和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术，遥感技术可用于环境质量监测。
遥感图像能反映水体的色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别，根据这些影像显示，一般可以识别水体的污染源、污染范围、面积和浓度。
另外，利用热红外遥感图像能够对城市的热岛效应进行有效的调查。
gis就是一个专门管理地理信息的计算机软件系统，它不但能分门别类、分级分层地去管理各种地理信息；而且还能将它们进行各种组合、分析、再组合、再分析等；还能查询、检索、修改、输出、更新等。
RSEI在环境变化监测中的应用
RSEI在环境变化监测中的应用摘要：针对当前难以监测矿山环境问题，本文应用遥感生态指数进行了矿山环境监测。
该方法集成归一化植被指数、温度指标、干度指标和湿度指标4项指标，综合反映矿区的生态环境。
通过观测2013-2016年Landsat8影像，利用遥感生态指数提取矿山环境信息，并分为差等、较差、中等、良好、优等五个等级，通过比较4年间影像变化，得出矿区RSEI均值已经呈现增长态势，矿区及其周围地区的生态环境质量正逐年改善。
关键词：遥感生态指数；影像分类；波段计算；归一化植被指数0 引言随着卫星技术的发展，遥感凭借其快速、实时、高效及大范围监测等诸多优势，广泛地应用于地理、环境、农林等各个领域[1，2]，已逐渐成为一种高效获取空间数据的重要手段之一。
在生态环境监测方面，遥感更是获取第一手资料的重要方法。
然而，目前对各类生态系统评价研究多为基于单一生态指标，如利用植被指数监测林农生态系统，利用水体指数提取河流信息完成水环境评估，利用地表温度指数评价城市热岛效应等。
近年来，一种新型遥感生态指数（Remote Sensing Based Ecological Index，RSEI）逐渐被提出，它集成了反映生态环境的多种指标，可实现区域生态环境的快速监测与评价，具有一定的应用意义[3]。
本文应用RSEI进行某矿生态环境监测，通过耦合反映生态环境状况的绿度、湿度、干度和热度指标，实现对监测区域生态环境质量的监测与评价。
1遥感生态指数遥感影像中，遥感生态指数主要包括归一化植被指数、温度指标、干度指标和湿度指标。
RSEI将4个指标融合在一起，共同反映遥感生态环境条件。
1.1归一化植被指数遥感影像中，近红外波段的反射值与红光波段的反射值之差比上两者之和为归一化植被指数（NDVI），计算方法如公式（1）所示。
NDVI作为能环境绿度可以反映植物的影响，如土壤、积雪量、枯叶、粗糙度等。
NDVI也可以用来监测研究区域植物的生长状态和植物的覆盖度并且可以消除部分辐射误差等。
试论3S技术在地质勘查中的应用
试论3S技术在地质勘查中的应用随着我国科学技术的不断发展与进步，3S技术也迅速的得到发展并被广泛应用在各行业中，它不仅能够直观的反映出各个地理空间之间的关系，同时也为我国地质勘查提供有效的技术支持。
标签：地质;勘查;技术随着3S技术的不断发展，将遥感、全球卫星定位系统和地理信息系统紧密结合起来的”3S”一体化技术已显示出更为广阔的应用前景。
现代化的3S技术主要包括卫星导航定位技术、遥感技术、GPS信息系统技术等。
这些技术也开始应用于地质勘查工作中，为我国地质勘查做出了巨大的贡献。
一、RS技术RS技术是遥感技术的简称。
RS技术能应用于环境较恶劣的情况下，比如在自然灾害发生时，可以利用遥感技术对发生灾害的地区进行勘查。
在地质勘查中，遥感地质勘查技术的应用方法为，采用现代遥感设备对地质情况进行卫星扫描或者光谱识别，以准確获得地质信息，为地质研究提供重要的参考依据。
其在实际应用中，以高端遥感器作为基础，不仅可以采用卫星进行勘查，获得准确的地质信息，而且还可以采用航拍机械设备以及计算机技术，准确、详细的呈现出地质航拍图和模拟图。
由于遥感地质勘查技术的应用，人类在自然界中有了更多的发现，人们的视野更加宽阔。
遥感地质勘查技术凭借着自身的综合性、宏观性等优势成为了当今我国在地质研究和勘测中的不可替代的重要手段。
通过近几年的不断发展，遥感技术已经有起初的单一化逐渐转变为多源遥感，向多元化方向发展，利用RS 技术，工作人员能够获取地质详细图像。
RS遥感技术的应用在矿产勘查中有着十分重要的作用，同時也优化了诸多矿产勘查工作，进而提高工作精准度，从而能够提高勘查的准确度，实现最佳的勘查效果，同时能够促进我国矿产资源勘查工作的高质量完成。
二、GPS技术地质勘查工作由于作业环境限制，有着强度大，效率低，周期长的特点，因此需要先进设备仪器辅助作业。
传统的辅助仪器以电子仪器应用最为广泛，但是仍然不能满足地质勘查强度需要。
随着时代的发展，地质勘查领域在不断的发展中，也要进行新技术的革新以提高了勘查的质量和效率，将GPS 技术应用到地质勘查中，优化了地质勘查的形式。
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RS技术在矿山资源开发及环境监测中的应用进展* [摘要]：随着经济的发展，矿产资源开发及矿山环境污染等问题日益严重，遥感技术在矿产勘查与开发及环境监测中扮演越来越重要的作用。
本文详尽介绍了遥感技术在矿山开发及环境监测中的优势，详细分析了多光谱遥感和高光谱遥感在监测过程中所发挥的作用，并提出现存的技术问题。
在文章最后探讨了遥感技术在矿山开发及环境监测方面未来的发展方向。
[关键词]：遥感技术矿山开发环境监测环境治理
中图分类号：td8 文献标识码：td 文章编号：1009-914x （2012）26-0273-01
0 引言
我国是世界上重要的矿产资源大国和矿业大国，矿业已经成为我国国民经济的重要基础产业[1]。
长期以来，我国矿产资源开发利用比较粗放，由于管理上的不当，矿产资源的开发浪费严重，对环境造成极大破坏，引发了严重矿山环境问题。
随着科学技术的迅速发展，传感器越来越先进，遥感影像的分辨率（空间、光谱、时间及辐射分辨率）不断提高，极大地提高了对矿区地物分辨和识别的精度，突破了以往仅从地面研究矿山开发和矿山环境的局限性[2]。
1 rs技术进行矿产资源开发及环境监测的目标及其优势
rs是多平台、多波段、多模式和高空间、高分辨率、对地表监测的高新技术[3]，可以概括为借助光、热、无线电波等电磁能量
来探测地物特性的科学。
矿山开发及环境遥感监测目标一般指矿产资源开发点和开采面的分布、位置、开采方式、矿山的开采状态、矿山开发引发的灾害和环境问题。
遥感技术的飞速发展为矿山开发和环境监测提供了新的技术方法和知识支撑。
从定性观测描述走向定量反演，监测精度不断提高，监测内容、空间范围不断的扩大。
传统的矿山环境污染监测可以采用直接采样进行化学分析、物理方法以及生物指示诊断等。
遥感技术具有多波段和多时相获取的特点，同时通过多次增强可以突出遥感影像的特征，通过多角度对地面进行立体观察，可以获取丰富的地物信息。
2 数据源
目前应用于矿山开发及环境监测的遥感数据有中高等分辨率的多光谱卫星遥感影像、高光谱遥感影像、微波遥感、热红外遥感等。
微波遥感能全天候、全天时、穿透云层、浓雾和烟尘等大面积对地观测，对传统光学传感器成像困难地区有着特别重要的意义，能够提供可见光和红外遥感所不能提供的矿山数据信息[4]。
目前常用的微波遥感数据按分辨率从低到高包括envisat、radarsat-1、palsar和terrasar-x等。
3 多光谱遥感进行矿山开发及环境监测
多光谱遥感按分辨率可分为中低等分辨率卫星数据和较高或者高等分辨率卫星影像。
中低等分辨率卫星数据主要包括中巴卫星数据、tm、aster等。
较高或者高等分辨率卫星影像包括quickbird、spot、irs-p6、ikonos、worldwiew等。
长期以来，多光谱遥感在矿山开发及环境监测中扮演着越来越重要的作用，它能够为人类的对地观测计划提供大量的遥感影像数据，通过图像合成和融合技术、图像信息增强等技术方法，采用定性或者半定量的方法提取矿山开发及环境监测的信息，其数据特征已经从单一的地物信息发展到了获取丰富的地物信息和高程信息。
在使用不同的遥感数据进行监测时核心的部分就是图像的预处理、图像融合和图像增强等，目的是提高图像的融合质量和突出相关的地质信息，以达到更好的监测效果。
目前，常用的图像融合方法主要有ihs变换法、主成分分析法、小波变换法和brovey变换法、pan sharpening变换法。
褚进海等根据quickbird的数据特点和矿山开发及环境监测的特点，选择几种主要的数据融合方法做实验，从目视解译效果和定量分析角度得出，使用quickbird数据进行融合时，pan sharpening变换法不但提高了影像的空间信息，而且更好的保存多光谱遥感影像的光谱信息，并且具有较高的保真度。
所以pan sharpening变换法是一种适合于quickbird遥感数据在矿山监测中的一种融合方法。
目前，gram-schmidt波普锐化方法被认为是一种高保真的融合方法[5]。
4 高光谱遥感进行矿山开发及环境监测
遥感技术的发展经历了全色（黑白）、彩色摄影、多光谱扫描成像阶段之后，20世纪80年代初期成像光谱概念的出现，使光学遥感进入了又一个崭新的阶段—高光谱遥感（hyperspectral remote sensing）。
高光谱遥感通常在可见光到短波红外波段其光谱分辨率
高达纳米数据级，光谱通道高达数百个以上，而且各光谱通道间往往都是连续的，因此高光谱遥感又被称为成像光谱。
高光谱遥感数据的特点是“图谱合一”，正是由于这一数据特点，在运用高光谱遥感进行矿山开发及环境监测时对数据的处理和分析技术提出了
更高的要求，比如数据信息提取方法、数据降维和大气校正等。
目前，运用的主要降维的方法就是卷积运算和最小噪音分量（minimum noise funtion，mnf）变换。
处理高光谱数据关键的技术之一就是大气校正，目前，被认为精度最高的大气辐射校正模型是flassh 。
矿山环境污染信息提取主要指固体废弃物污染、矿山植被污染和矿山水体污染等信息提取。
矿山固体废弃物一般包括煤矸石、剥离废弃物、废石（渣）、尾矿库等固相废物。
岩石矿物在0.4～2.5μm 和热红外区间均有自身独特的诊断吸收谱特征。
3价和2价铁离子在700nm和1000nm、al-oh或fe-oh在2200nm附近也均有吸收特征[6]。
高光谱遥感探测矿山植被污染主要是利用植被指数法和导数光谱法进行生物物理化学参数识别。
植被指数法容易受到土壤背景、物候期等的影响，使用的时候要慎重。
导数光谱法常用的主要有一阶和二阶导数，分别体现了原始光谱曲线的斜率和变化情况。
高光谱遥感探测矿山水体污染的主要原理是污染的水体与未被污染的水体的诊断普特征不同。
5.rs技术在矿山资源开发及环境监测中的应用前景
目前，多光谱遥感数据和高光谱遥感数据是矿山开发及环境监测中使用的主要数据源、微波遥感和热红外遥感成为其有力的补
充。
未来的几年，随着传感器光谱和空间分辨率的不断提高，将进一步推进高光谱遥感在矿山开发及环境监测中的发展。
随着高光谱遥感技术的飞速发展，定量化遥感是遥感技术的发展方向。
定量化遥感技术使遥感从地物的鉴别发展到对地物的识别，并使遥感工作方法从图像分析转变为光谱分析为主的图谱结合的新阶段，使遥感利用地物光谱的指纹效应直接进行微观（矿物）的信息提取。
参考文献：
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[2] 陈伟涛，张志，王焰新.矿山开发及矿山环境遥感探测研究进展[j].国土资源遥感，2009，（2）：1-8.
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[4] 舒宁.微波遥感原理[m].武汉：武汉大学出版社，2003.
[5] 张志，陈伟涛，李志忠.矿山环境污染遥感监测的现在和未来[c].第16届全国遥感技术学术交流会论文集.北京：北京地质出版社，2007：290-296.
[6]甘甫平，刘圣伟，周强.德兴铜矿矿山污染高光谱遥感直接识别[j].地球科学-中国地质大学学报，2004，29（1）：119-126.。