戴 全，劉倜林

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412006）

金屬礦山在我國礦山中占有首要地位，大量和長時間的開采活動推動了我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，但很多金屬都對環(huán)境有一定的污染，而且持續(xù)的開采也引發(fā)了地質(zhì)環(huán)境問題[1]。在某些地區(qū)因為金屬礦山的開發(fā)使經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)回落現(xiàn)象，進(jìn)一步的制約了社會的發(fā)展，在一定程度上影響了人民的財產(chǎn)和生命安全，打破了人民正常的生活秩序。在最近完成的礦山地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查中，我們已經(jīng)對金屬礦山地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀有了充分的了解。礦山開采活動引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題與企業(yè)管理方式、開采方式、礦產(chǎn)類型以及地質(zhì)類型有著密切聯(lián)系。我國地廣物博,礦山種類繁多，地形地質(zhì)條件復(fù)雜。對于我國礦山開采活動引發(fā)的礦山環(huán)境地質(zhì)問題，基本可以歸結(jié)為資源損壞、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染三種類型。包括：采礦活動占用、損壞土地；礦產(chǎn)資源開發(fā)引起滑坡、地陷、地面裂縫等地質(zhì)災(zāi)害；礦業(yè)活動中“廢水、廢氣、廢料”的排放；采礦活動對地下水均衡系統(tǒng)造成破壞；礦業(yè)活動使礦區(qū)的水土流失和土地沙漠化的程度愈發(fā)嚴(yán)重。為了能全面的把控我國金屬礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的變化趨勢，開展金屬礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測工作勢在必行。通過動態(tài)監(jiān)測能實時的了解金屬礦山地質(zhì)環(huán)境的變化規(guī)律以及變化趨勢，從而提出相應(yīng)的防治措施。由于多方面的原因,我國還沒有對金屬礦山質(zhì)地環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)地監(jiān)測。本文在全國礦山地質(zhì)環(huán)境的調(diào)查基礎(chǔ)上，對金屬礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作方法進(jìn)行研究。

1 金屬礦山的監(jiān)測方案總體設(shè)計

通過對金屬礦山地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測,可以了解礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其危害,觀測礦山地質(zhì)環(huán)境的變化,預(yù)評礦山環(huán)境發(fā)展趨勢,為合理且有效的開發(fā)礦產(chǎn)資源、維護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境、礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和整治提供理論基礎(chǔ)。具體的監(jiān)測方案需要注意一下幾點：①對占用、損壞土地及土地復(fù)墾的監(jiān)測：主要注意監(jiān)測占用和損壞土地的面積、類型以及方式。除此之外，對可復(fù)墾土地面積的監(jiān)測也有一定的必要性。②對“三廢”排放的監(jiān)測：重點監(jiān)測其排放的種類、排放方式、排放地點、排放量等。綜合分析排放物帶來的安全隱患問題。③對尾礦庫的監(jiān)測：中國的尾礦庫發(fā)生事故頻率是非常之高的，因此，對于尾礦庫的監(jiān)測要包括：尾礦庫的數(shù)量以及規(guī)模、尾礦庫發(fā)生事故的概率、尾礦中的有害成分等。④對礦區(qū)地陷的監(jiān)測：采空區(qū)易出現(xiàn)地面塌陷的現(xiàn)象，因此要實時監(jiān)測塌陷區(qū)的數(shù)量、面積、深度以及破壞程度，以便進(jìn)行后期的維護(hù)和整改。⑤對山體滑坡以及泥石流的監(jiān)測：地質(zhì)災(zāi)害在一定程度上威脅到了人們的生命及其財產(chǎn)安全，因此要著重監(jiān)測。對易發(fā)生災(zāi)害地區(qū)的面積、發(fā)生災(zāi)害的次數(shù)以及危害要統(tǒng)籌兼顧。⑥對礦區(qū)地表水體和地下水的監(jiān)測：地表水是否污染以及污染程度、污水的類型、排放量以及造成的危害。地下水是否污染以及污染程度、地下水位、地下水降落漏斗面積。⑦對礦區(qū)土壤的監(jiān)測：礦區(qū)土壤是否污染以及污染程度、主要污染物、污染來源以及可能造成危害等。⑧對地裂縫的監(jiān)測：地裂縫的范圍、程度、長度、深度、地裂縫的走向和可能造成的危害。

2 遙感監(jiān)測方法的應(yīng)用

傳感器的類型不同在金屬礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中有著不同的作用。數(shù)據(jù)的相互結(jié)合和重新組合能夠提高監(jiān)測的準(zhǔn)度和精度。利用多空間分辨率數(shù)據(jù)能夠進(jìn)一步的監(jiān)測出土地破損的程度，光譜分辨率能分辨出廢棄物的組成成分等。監(jiān)測礦山地質(zhì)信息變化是遙感監(jiān)測的主要方法，地礦遙感影像變化是遙感監(jiān)測的重要內(nèi)容。一顆衛(wèi)星所獲取的影像不能滿足監(jiān)測的需要，因為每顆衛(wèi)星的運(yùn)行軌道和周期是不同的，而且天氣的變化也對衛(wèi)星的監(jiān)測有影響，這就需要多源影像進(jìn)行遙感監(jiān)測，利用衛(wèi)星和低空飛行遙感平臺根據(jù)所要監(jiān)測的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計和布置無線傳感網(wǎng)路，進(jìn)行同步觀測，一方面進(jìn)行演繹計算，另一方面進(jìn)行驗算和印證，這樣可以提高監(jiān)測的精準(zhǔn)度。在對金屬礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的過程中，不僅要對礦山地質(zhì)環(huán)境和現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測，還有對其未來的開采方式進(jìn)行預(yù)測，更要對與水源地、居民用地、以及居民的生命和財產(chǎn)等相關(guān)的環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測。因此，需要與地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，把模擬圖和遙感監(jiān)測進(jìn)行疊加，做空間分析得出評估。技術(shù)流程圖見圖1。

圖1 遙感監(jiān)測技術(shù)流程圖

3 時空動態(tài)建模方法

金屬礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測要具有時空動態(tài)性，需要研究以時空數(shù)據(jù)模型為原點的時空動態(tài)建模的理論和方法。在地理信息的科學(xué)領(lǐng)域，時空數(shù)據(jù)模型仍然是主要的研究方向之一。時空立方體模型、基態(tài)修正模型、時空復(fù)合模型以及空立方體模型是早期有影像的時空數(shù)據(jù)模型。有了這些模型作為前提，國內(nèi)外的學(xué)者們又提出了多種加強(qiáng)版時空數(shù)據(jù)模型，當(dāng)然，到目前為止，還沒有一個公認(rèn)的完善并能實際應(yīng)用的時空數(shù)據(jù)系統(tǒng)?，F(xiàn)在的時空數(shù)據(jù)模型主要是由應(yīng)用驅(qū)動的，可用于礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測。時空數(shù)據(jù)庫解決了多源影像集成問題、多尺度影像集成問題以及時空影像檢索問題。其主要研究內(nèi)容包括以下幾點：①礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集具有3個時間特征，通過對這3個時間特征的分析，為地質(zhì)環(huán)境的數(shù)據(jù)建模提供基礎(chǔ)。②通過對礦山地質(zhì)環(huán)境的變化進(jìn)行分析，根據(jù)尺度理論，提出適合金屬礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測的多尺度時空數(shù)據(jù)模型。③對礦山的監(jiān)測包括地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測和居民生活區(qū)的監(jiān)測，通過對場地和對象的監(jiān)測，研究并提出礦山地質(zhì)的時空表達(dá)模型。盡管出現(xiàn)了這么多的數(shù)據(jù)模型，但其實際操作有一定難度。

4 結(jié)語

通過對遙感監(jiān)測技術(shù)和時空動態(tài)建模方法的分析與研究，我認(rèn)為，利用遙感監(jiān)測技術(shù)對金屬礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測是非常可行的，它能夠客觀準(zhǔn)確的獲得所需要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時性強(qiáng)，覆蓋面廣，有利于企業(yè)或者政府制定出科學(xué)合理的開采計劃和整治辦法，實施有效的管理，促進(jìn)金屬礦山開采活動安全有效的進(jìn)行。

[1]歐哲，王鐵，楊家富等．廢棄礦山破碎巖質(zhì)邊坡地質(zhì)環(huán)境治理[J]．金屬礦山，201，V46(7)：178-185．