彭海輝

摘要：礦山地質(zhì)環(huán)境對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)來說尤為敏感，是國土空間生態(tài)修復(fù)的重要部分，如何快速掌握礦山地物信息的變化是修復(fù)、保護(hù)和監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵所在，本文總結(jié)了遙感技術(shù)在礦山環(huán)境遙感調(diào)查的技術(shù)方法，結(jié)合大別山區(qū)礦山環(huán)境的特點(diǎn)，突出分析了采場、固體廢棄物、地質(zhì)災(zāi)害、恢復(fù)治理等礦山地物遙感特征，為六安大別山區(qū)國土空間生態(tài)修復(fù)、自然保護(hù)區(qū)監(jiān)測(cè)、主體功能區(qū)等用途管制提供技術(shù)保障和可靠數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：遙感;礦山環(huán)境;生態(tài)修復(fù);大別山

1.引言

礦山地質(zhì)環(huán)境是影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境的重要因素，是國土空間生態(tài)修復(fù)的重中之重，礦山開采所壓占和破壞土地及地表植被，采礦所產(chǎn)生的廢石堆、尾礦以及排放的廢水、廢棄污染水體和大氣，露天高邊坡采場崩塌、滑坡、泥石流，土壤玻璃引發(fā)水土流失等，直接威脅了區(qū)域的生態(tài)安全。當(dāng)前，生態(tài)文明建設(shè)已成為國家的重要戰(zhàn)略，綠水青山就是金山銀山的理念貫穿著區(qū)域生態(tài)的發(fā)展主軸，因此，正確處理局部和全局、近期和長遠(yuǎn)利益的關(guān)系，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益相統(tǒng)一具有重要意義。那么，如何快速準(zhǔn)確的掌握一個(gè)區(qū)域最新的礦山地質(zhì)環(huán)境概況是解決問題的關(guān)鍵所在，隨著國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星的成熟應(yīng)用，采用遙感技術(shù)及時(shí)、全面、準(zhǔn)確、客觀和動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)區(qū)域礦產(chǎn)資源的開采的現(xiàn)狀，為礦山環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)提供重要的數(shù)據(jù)支撐和保障。

2.區(qū)域概況

六安市位于安徽西部，大別山北麓，俗稱”皖西”，是大別山區(qū)域中心城市，生態(tài)區(qū)特殊、敏感而重要，具有全局性、戰(zhàn)略性的意義，是淮河和巢湖水系最重要的水源涵養(yǎng)地和水資源調(diào)蓄池?，F(xiàn)轄霍邱、金寨、霍山、舒城五縣和金安、裕安、葉集三區(qū)，地處江淮之間，東與合肥市相連，南與安慶市接壤，西與河南信陽市接壤，北與淮南市、阜陽市相鄰，國土面積約l7976km2。地勢(shì)西南向東北呈梯形傾斜，形成大別山區(qū)、山前丘陵、江淮平原三級(jí)地貌單元（圖1）。境內(nèi)河流分屬淮河、長江兩大水系，江淮分水嶺由金安區(qū)的橫塘、中店、椿樹鎮(zhèn)進(jìn)入肥西縣境內(nèi)，西側(cè)和北側(cè)屬于淮河流域，主要河流為淠河和汲河;東南側(cè)屬于長江流域，主要河流為豐樂河和杭埠河的上游支流。

3.數(shù)據(jù)源及工作方法

3.1數(shù)據(jù)源

本次采用2018年GF-l、GF-2、geoeye-l等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，1：5萬地形圖、DEM，采礦權(quán)和探礦權(quán)為數(shù)據(jù)源，開展礦山地質(zhì)環(huán)境的信息提取。

3.2幾何糾正

采用1：5萬數(shù)字地形圖對(duì)工作區(qū)的GF-1、GF-2等遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正，糾正精度均小于1個(gè)象元（圖2），符合調(diào)查精度要求。疊加區(qū)域DEM數(shù)據(jù)，建立T作區(qū)三維遙感影像，輔助開展礦山地質(zhì)環(huán)境要素信息的提取。

3.3數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

坐標(biāo)系統(tǒng)采用“1980年西安坐標(biāo)系”;投影方式采用高斯一克呂格投影，分帶方式與基礎(chǔ)底圖一致;高程基準(zhǔn)與使用高程數(shù)據(jù)一致;影像應(yīng)保持原始影像數(shù)據(jù)的最優(yōu)分辨率。

3.4礦山地物信息提取

六安市礦山多位于大別山區(qū)，其開采規(guī)模較小，以采石場為主，礦山環(huán)境信息提取主要包括開發(fā)狀況信息提取、礦山開發(fā)引起的地質(zhì)災(zāi)害信息提取、環(huán)境變化信息提取、恢復(fù)治理信息提取。

3.4.1開發(fā)狀況信息提取

主要提取礦產(chǎn)開采點(diǎn)位置、井口位置、開采或關(guān)閉、開采礦種、開采方式、占地與損毀土地類型、固體廢棄物范圍等。

3.4.2礦山開發(fā)引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害信息

主要包括崩塌位置、滑坡位置、泥石流位置、地面塌陷、山體陷裂（垮塌）范圍.河道淤塞長度（位置）、煤田（煤矸石）白燃范圍等。

3.4.3環(huán)境變化信息

壓占土地范圍、土地類型、受損植被、粉塵污染、水體污染等。

3.4.4恢復(fù)治理信息提取

土地復(fù)墾范圍、礦山環(huán)境治理工程分布等。

3.5野外驗(yàn)證

野外驗(yàn)證采用點(diǎn)、線、面驗(yàn)證，以線為主，路線穿越與追蹤法相結(jié)合的方法。穿越路線宜垂直地形地貌分區(qū)及礦山環(huán)境地質(zhì)問題區(qū)。采用追蹤法圈定土地破壞、泥石流、地裂縫、水體污染延伸等礦山地質(zhì)環(huán)境問題的邊界線。對(duì)于危害程度大或典型的地質(zhì)災(zāi)害、露天采場、固體廢棄物堆放場等問題，應(yīng)進(jìn)行大比例尺剖面調(diào)查，對(duì)于規(guī)模不大且危害程度小的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行一般的填表調(diào)查。

4.典型礦山地物遙感影像特征

4.1采場

采場遙感影像上紋理、色調(diào)與周邊地區(qū)差異顯著，采場區(qū)別于一般的裸露土地，由于不斷開挖，從地形的形態(tài)上來看，一般低于周圍地形，在高分辨率影像中開采面形成的采坑解譯標(biāo)志明顯，開采坑邊坡顯示階梯弧形、環(huán)形紋理（圖3），活動(dòng)的開采面顏色比較新鮮，附近道路也相對(duì)清晰，高分辨率影像上可見機(jī)械，而關(guān)停的采面則泛灰、黑色，附近道路不明顯，有的周圍泛綠長草。

4.2礦山建筑

礦山建筑一般位于開采點(diǎn)附近、采場或中轉(zhuǎn)場地內(nèi)，凸出于地面，形狀規(guī)則，邊界清晰，一般呈矩形，色調(diào)較亮，易識(shí)別（圖4）。

4.3固體廢棄物

固體廢棄物主要包括廢石堆、排土場、煤矸石堆和尾礦庫等，一般在礦山附近就近堆放。比如，尾礦庫形狀一般不規(guī)則，建有攔截大壩和選礦廠，有道路與外界相通，尾礦庫水體色彩比自然水體亮，分帶特征明顯（圖5）;正在開采礦山的排土場，由于多次的排放，顯示出比較明顯的扇形紋理特征，通過高分辨率影像可直接識(shí)別;煤矸石堆在影像上呈錐形，黑、黑灰色;廢石堆在影像上大多就地堆放，色彩比矸石淺（圖5）。

4.4地質(zhì)災(zāi)害

與礦山開采有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害主要包括地面塌陷、地面沉降、地裂縫、崩塌、滑坡、泥石流等。地面沉降、地面塌陷通常表現(xiàn)出比周圍地形低的負(fù)地形，在影像上通常能見到橢網(wǎng)形的塌陷坑;地裂縫一般長幾米到幾百米，呈不規(guī)則條帶狀、環(huán)形分布;崩塌災(zāi)害通常發(fā)生在開采面周圍，附近經(jīng)常有廢石堆或礦石堆（圖6）;滑坡在影像上一般呈舌形、通常具有陡峭的滑坡壁;泥石流通常發(fā)生在溝谷中，由礦山開采排放的廢石堆或尾礦堆積形成地勢(shì)陡峭的溝谷，一般影像上呈現(xiàn)河道雜亂，有廢石堆放。

4.5礦山環(huán)境污染

礦山開采如不采取合適的措施，一般會(huì)造成一定的環(huán)境污染，礦山環(huán)境污染主要有粉塵污染、水體污染、煤及煤矸石白燃。工作區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為水體污染，是由選礦時(shí)的廢水，不經(jīng)過處理，就直接排放到河流中，會(huì)形成水體污染，在影像圖上比較明顯，水體顏色發(fā)暗黑（圖7），周圍植被顏色也會(huì)發(fā)生改變。

4.6恢復(fù)治理

礦山環(huán)境恢復(fù)治理，主要是針對(duì)礦山開采引起的地表毀壞的一些治理活動(dòng)，治理包括：采坑回填、排土場綠化、采場綠化、地質(zhì)災(zāi)害工程治理和土地復(fù)墾等，其中，排土場和采場恢復(fù)治理在影像上主要顯示為排土場或采坑有排列規(guī)則的植被覆蓋或者是規(guī)范的固坡工程，與周圍景觀明顯不同（圖8）。

5.結(jié)論與展望

（1）隨著國產(chǎn)高分衛(wèi)星的成熟應(yīng)用，可以及時(shí)的獲取特定區(qū)域內(nèi)的礦山環(huán)境狀況，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理、保護(hù)和監(jiān)測(cè)提供重要支撐。

（2）礦山環(huán)境地物類型多樣，后續(xù)可以結(jié)合高光譜數(shù)據(jù)開展礦區(qū)污染分布定量反演。

（3）生態(tài)的修復(fù)是一個(gè)系統(tǒng)的過程，其恢復(fù)過程是一個(gè)連續(xù)的狀態(tài)，可以采用多源遙感數(shù)據(jù)，開展區(qū)域生態(tài)環(huán)境長時(shí)序動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

（4）開展礦山環(huán)境的客觀調(diào)查，可以支撐自然保護(hù)區(qū)、主體功能區(qū)劃的用途管制工作。

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