李彥鵬，何希純，陸金平，張志偉

（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000）

信息遙感技術(shù)是地質(zhì)填圖的一種重要手段，可以更快的完成區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，并利用大比例尺的測(cè)量方法，推進(jìn)填土測(cè)量步伐。受到國(guó)外的新型技術(shù)影響，我國(guó)礦山地質(zhì)調(diào)查也發(fā)生了改革，在一些礦山地區(qū)地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用，提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息[1]。

傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法是根據(jù)ETM遙感圖像的解譯標(biāo)志加以分析，得出有關(guān)礦山構(gòu)造的初步結(jié)論，在研究有利的影像數(shù)據(jù)，對(duì)圖像進(jìn)行校正和融合等處理，但該方法無(wú)法填出高質(zhì)量的地質(zhì)圖，無(wú)法發(fā)揮顯著的作用。

1 基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法設(shè)計(jì)

1.1 確定礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取要素

根據(jù)地質(zhì)環(huán)境因素的不同，分別用不同的精度提取方法。因此，根據(jù)礦山地質(zhì)的不同環(huán)境變化，對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定出該礦山地質(zhì)構(gòu)造信息的提取要素[2]。礦山地質(zhì)環(huán)境信息提取要素如下所示。

圖1 礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取要素

圖1 將具體的地質(zhì)環(huán)境因素分為四個(gè)部分，第一部分，利用對(duì)象分類方法對(duì)礦山采坑進(jìn)行提取，并提供出排土場(chǎng)信息；第二部分，車尾礦的信息提取是利用閾值分割方法進(jìn)行提??；第三部分，礦山建筑信息提取是利用人機(jī)交換解譯方法進(jìn)行提?。坏谒牟糠?，使用歸一化植被指數(shù)提取植被覆蓋度的信息。植被指數(shù)是為了分析礦山范圍被植被的生長(zhǎng)范圍和生長(zhǎng)狀況，由于不同植被的電磁波譜不同，要對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，歸一化植被指數(shù)計(jì)算公式為：

其中，NDVI表示歸一化植被指數(shù)，NIR表示近紅外波段，RED表示可見光中的紅波段。采用閾值法對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行逐個(gè)區(qū)分。在綜合分析不同尺度分割對(duì)象特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)圖像的多尺度分割網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)，建立不同尺度分割對(duì)象的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1.2 實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取

基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法是在遙感數(shù)據(jù)中選擇變化檢測(cè)出的區(qū)域作為研究對(duì)象，在利用網(wǎng)格法進(jìn)行劃分，分別計(jì)算每個(gè)閉合區(qū)域，假設(shè)礦山地表連續(xù)，那就需要根據(jù)閉合區(qū)域的高程變化進(jìn)行離散化積分，求出其體積，以此，實(shí)現(xiàn)對(duì)變化區(qū)域信息的提取。假設(shè)礦山滑坡地質(zhì)災(zāi)害體變化區(qū)域?yàn)锳,就需要將變化區(qū)域劃分為接近于點(diǎn)的小面，則礦山變化區(qū)域高程的計(jì)算公式為：

高程模型是建立在地形連續(xù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用公式（2）求出礦山地質(zhì)構(gòu)造的高程變化數(shù)值，其體積變化量，表示：

其中，d表示地質(zhì)構(gòu)造土方量變化體積，a表示地質(zhì)變化量，∫表示閉合區(qū)域，由公式（3）可得，礦山地質(zhì)構(gòu)造的土方量變化體積，但是需要基于變化信息建立高程模型函數(shù)，對(duì)礦山構(gòu)造變化土方量進(jìn)行求解，以離散化的形式，設(shè)A為礦山地質(zhì)構(gòu)造變化量。在運(yùn)用網(wǎng)格法，將變化的閉合區(qū)域劃分成n個(gè)無(wú)限接近于0的微小閉合區(qū)域，并將其記做Δsi，根據(jù)地形坡度分析得到坡度值，計(jì)算絕對(duì)水平面上的投影面積，記做Δαi，投影面積Δαi乘以對(duì)應(yīng)的閉合區(qū)域，即可得出對(duì)應(yīng)的小閉合區(qū)域的體積變化。在得出每個(gè)閉合區(qū)域的地形特征進(jìn)行處理后，要對(duì)所檢測(cè)的變化信息提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息。

在三維可視化的狀態(tài)下，首先，要了解礦山構(gòu)造地質(zhì)的分布狀況，在地形解譯和模擬解譯的理論的基礎(chǔ)上，全面分析礦山地質(zhì)構(gòu)造的災(zāi)害信息。第二步，在信息遙感影像上，通過疊加DEM獲取高程變化量，若在提取的過程中，無(wú)法獲得影像的高程信息，就需要在遙感影像上疊加DEM后，提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息。第三步，在影像分割時(shí)要結(jié)合波譜信息和信息特征，確定分割尺度。但由于波譜信息是面向?qū)ο蠓指罴夹g(shù)的有效因子，所以在分割的過程中，要計(jì)算影像波段的權(quán)重，在確定分割尺度，這也是確定遙感影像面相對(duì)象分割的關(guān)鍵。同時(shí)，也是決定分割對(duì)象異質(zhì)性的指標(biāo)。第四步，在提取礦山地質(zhì)構(gòu)造信息時(shí)，分割尺度的優(yōu)劣會(huì)直接決定提取信息的質(zhì)量，因此，要保證分割尺度不會(huì)受到影像的影響，以便于下一步信息的提取。在野外工作成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究資料，對(duì)礦山地質(zhì)構(gòu)造特征進(jìn)行了分析，獲得了研究區(qū)幾何和運(yùn)動(dòng)特性的詳細(xì)資料。由此，完成基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取的研究。

2 實(shí)驗(yàn)分析

在實(shí)驗(yàn)中，為驗(yàn)證基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法的邏輯性和準(zhǔn)確性，采用數(shù)值對(duì)比的方式，對(duì)傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法和本文設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行可靠性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下所示：

圖2 實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

從可靠性對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用本文設(shè)計(jì)的方法提取效果更好，可以將實(shí)地調(diào)查和采集到的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)地質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化情況。

3 結(jié)語(yǔ)

通過分析不同要素的幾何特征和分布范圍，建立相應(yīng)的方法，第一，使用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄌ崛〉V山地質(zhì)構(gòu)造信息，第二，提取信息時(shí)，要根據(jù)影像對(duì)象的描述規(guī)則集，分類提取結(jié)果，以此提高提取結(jié)果的精度。最后，通過實(shí)驗(yàn)論證，本文設(shè)計(jì)的基于信息遙感的礦山地質(zhì)構(gòu)造信息提取方法的可靠性。