王鵬 李世鵬

摘要：無人機(jī)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可準(zhǔn)確、詳細(xì)、更加直觀的查看地質(zhì)的實(shí)際情況，通過呈現(xiàn)出的三維視角分析信息，并制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)以及管理恢復(fù)的策略，進(jìn)而落實(shí)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理。本文分析了某地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題，提出無人機(jī)測繪技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)治理中的應(yīng)用，具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);三維模型;礦山地質(zhì);環(huán)境保護(hù)

0 引言

自2009年5月1日起，中華人民共和國國土資源部令第44號《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》開始施行。采礦權(quán)申請人申請采礦許可證時(shí)，如果擴(kuò)大開采規(guī)?；蚋淖兊V區(qū)范圍或采礦方式，應(yīng)制定礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及管理恢復(fù)方案。我國頒布國土資源令后，我國地質(zhì)環(huán)境管理部門將監(jiān)督環(huán)境，對作業(yè)進(jìn)行定期檢查和相關(guān)照片拍攝，進(jìn)行保管。無人機(jī)測繪技術(shù)可以得到準(zhǔn)確快速的小面積地形信息，不僅可以有效地減少人工干預(yù)，可以減少員工的工作量[1]。本文分析了某礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及治理恢復(fù)，主要探討了無人機(jī)在利用無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理制數(shù)據(jù)分析、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及管理恢復(fù)中無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐[2]。近年來，國務(wù)院及中共中央黨組織依據(jù)當(dāng)前生態(tài)文明問題，開始逐步制定相關(guān)策略。主要將生態(tài)文明工作放在“五位一體”布局中。通過近年來發(fā)展和改善，各級政府和社會(huì)各界加強(qiáng)了對礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理恢復(fù)的關(guān)注。將秉承促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、加快礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理的理念，將礦山地質(zhì)生態(tài)恢復(fù)管理工作大力開展到各級地區(qū)環(huán)境保護(hù)工作體系中，通過層層推進(jìn)和環(huán)節(jié)扎實(shí)推進(jìn)，使礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理效果達(dá)到預(yù)期[3]。

1礦區(qū)介紹

礦區(qū)多數(shù)地帶均分布有鉛鋅礦，礦層深度約2至3米，開采方式主要以露天形式。開采過程需依照地形而定，例如礦層沿山坡分布，因此在進(jìn)行露天開采時(shí)需利用階梯式開采方式。區(qū)礦業(yè)幾十年以來對地表層的破壞程度較深，例如地表下層、動(dòng)植物無法生存、水土流失、廢物亂堆等問題。因此需及時(shí)治理礦區(qū)的環(huán)境問題，在進(jìn)行開采活動(dòng)時(shí)，其對自然的破壞會(huì)對人們的生存造成很大的破壞力，為此，國家對礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理恢復(fù)提出了新的建議。應(yīng)用無人機(jī)測繪技術(shù)的目的主要為了監(jiān)視和獲取到相關(guān)信息，幫助人們統(tǒng)一治理環(huán)境。

2無人機(jī)遙感技術(shù)的相關(guān)闡述

2.1技術(shù)簡介

無人機(jī)遙感技術(shù)是指利用先進(jìn)的無人駕駛飛機(jī)技術(shù)和遙感傳感器技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、高效的實(shí)時(shí)監(jiān)測、定位功能[4]。一般來說，無人機(jī)遙感技術(shù)多應(yīng)用于國土資源調(diào)查、自然環(huán)境調(diào)查和地震災(zāi)區(qū)救援活動(dòng)。運(yùn)營商以無人機(jī)遙感技術(shù)獲得的遙感數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提供快速處理、分析等功能[5]。另外，根據(jù)測量數(shù)據(jù)要求，建立科學(xué)合理的無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為各種調(diào)查和管理工作提供技術(shù)支持。目前無人機(jī)廣泛用于測繪行業(yè)，可以監(jiān)測礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和管理恢復(fù)。無人機(jī)收集了遙感、遙控、低空拍攝技術(shù)，為人類提供了很大的幫助[6]。相比于衛(wèi)星遙感及人工測量技術(shù)，無人機(jī)測繪更方便、快捷，操作的技術(shù)水平要求低?？梢垣@得很多時(shí)間、光譜、分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，使用無人機(jī)的費(fèi)用比較低，無人機(jī)可以自行規(guī)劃路線，及時(shí)進(jìn)入礦山，了解礦區(qū)的一些情況。

2.2技術(shù)特點(diǎn)

無人機(jī)遙感技術(shù)融合了無線遙控裝置和飛機(jī)計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，提供無人值守、實(shí)時(shí)觀測、高效處理和分析等技術(shù)功能。無人機(jī)遙感設(shè)備在結(jié)構(gòu)和功能方面充分體現(xiàn)了高效數(shù)據(jù)獲取、快速定位等功能優(yōu)勢，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、航空救援活動(dòng)等方面往往具有良好的應(yīng)用效果。

3在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)中的應(yīng)用

3.1礦山地質(zhì)環(huán)境的主要問題

礦山開采對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，破壞問題突出的有兩種情況。第一個(gè)土地資源造成了嚴(yán)重的損失。第二，引起了大量地質(zhì)災(zāi)害。礦山的開采會(huì)產(chǎn)生大量廢物，如果隨意堆積，不僅會(huì)占用耕地，還會(huì)對土地資源造成污染。地質(zhì)遺跡和風(fēng)景會(huì)受到嚴(yán)重的破壞。地質(zhì)遺跡是不可再生資源，一些風(fēng)景旅游區(qū)，其景物的破壞對人類是一大損失。當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)不良，很多自然景觀在一些地質(zhì)景區(qū)再也看不到了，某地區(qū)的采礦業(yè)嚴(yán)重影響了該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測研究

無人機(jī)遙感技術(shù)是探索地表物質(zhì)的學(xué)科，礦區(qū)地形比較復(fù)雜，可以利用遙感技術(shù)有效監(jiān)測礦區(qū)的地形，分析地質(zhì)地形存在的問題，有效發(fā)揮遙感技術(shù)的作用。主要是探測采礦對地表的破壞程度、采礦引起的地質(zhì)災(zāi)害等。通過無人機(jī)探測和預(yù)防礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害，有效避免對人類生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。

3.3礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)的使用過程主要以數(shù)據(jù)處理和環(huán)境監(jiān)測為主。由于大面積開采工作，礦區(qū)的地下空間和地表結(jié)構(gòu)早就呈現(xiàn)出架空特征。如果受到地震或暴雨等惡劣天氣的干擾，礦山地下空間可能會(huì)出現(xiàn)崩潰問題。一旦出現(xiàn)倒塌的問題，地下斷層和地下蓄水結(jié)構(gòu)必然會(huì)有很大的不同[7]。對此，我們要加強(qiáng)對礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測力度。通過采用無人機(jī)遙感技術(shù)，至少可以滿足礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題的監(jiān)測需求。監(jiān)測員可以利用無人機(jī)遙感技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測功能，合理評價(jià)選定地區(qū)的環(huán)境問題。在具體評價(jià)過程中，無人機(jī)遙感技術(shù)利用智能Smart3D Capture數(shù)據(jù)處理軟件，建立符合當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)的3D模型，重點(diǎn)對選定礦區(qū)的環(huán)境問題進(jìn)行合理評價(jià)。評價(jià)活動(dòng)結(jié)束后，制定符合當(dāng)?shù)氐V山環(huán)境發(fā)展的相關(guān)保護(hù)和治理恢復(fù)方案[8]。

3.4 礦山地質(zhì)環(huán)境影響的監(jiān)測

經(jīng)過近幾年的調(diào)查，礦區(qū)暫時(shí)沒有發(fā)生泥石流和崩塌的地質(zhì)災(zāi)害，但在礦山開采過程中出現(xiàn)了土地龜裂的現(xiàn)象，土地龜裂的現(xiàn)象出現(xiàn)在多個(gè)范圍內(nèi)。由于礦區(qū)的大面積開采，地下和表面處于架空狀態(tài)。一旦出現(xiàn)地震或暴雨，則極有可能發(fā)生坍塌等問題。其地下斷層在遭受破壞的同時(shí)其地下蓄水結(jié)構(gòu)也會(huì)被破壞。

3.5礦山地質(zhì)環(huán)境的預(yù)測和評估

對地質(zhì)危險(xiǎn)性的預(yù)測評價(jià)顯示，礦山開采會(huì)引起地表崩潰、裂縫、水土流失等一系列問題，主要是耕地大量減少和林地嚴(yán)重受損。如果礦物渣能污染土地資源，礦區(qū)的污染排放也會(huì)影響地下水。礦區(qū)的土地面積為4 hm2，礦區(qū)占用的田地為11 hm2，占用的草地達(dá)3萬公頃。礦區(qū)廢物堆占土地1 hm2，礦山開采將造成崩潰、泥石流等一系列自然災(zāi)害，較嚴(yán)重的受災(zāi)地區(qū)占礦區(qū)的80%，對土地資源造成嚴(yán)重破壞。在開采過程中，需要對礦區(qū)地形進(jìn)行科學(xué)研究，需要高度計(jì)算地下水的分布和礦物質(zhì)的分布，在開采過程中也要保護(hù)礦區(qū)，避免出現(xiàn)礦難。

3.6礦山地質(zhì)環(huán)境的治理

根據(jù)無人機(jī)遙感技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，通過對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的評價(jià)，制定合理的環(huán)境保護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。在開采過程中要制定科學(xué)合理的環(huán)境保護(hù)方案，工作安排可分為最近和中期，最近一般為5年，中長期一般為5至10年。礦山地質(zhì)環(huán)境管理措施如下：

1）預(yù)防自然災(zāi)害：礦區(qū)崩塌、山崩、裂縫等礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。

2）保護(hù)地區(qū)的植物和自然景觀。在開采過程中種植相關(guān)植物，西北地區(qū)環(huán)境比較差。植物一旦被破壞，可能無法再生長，因此要實(shí)施相關(guān)措施保護(hù)植物。

3）合理使用礦山廢棄物。將礦山廢物投放到建筑行業(yè)，就可以制造泥漿、沙子、磚等。這樣不僅可以解決廢物堆積的問題，還可以實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，符合我國實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展觀。

4）及時(shí)治理恢復(fù)。填補(bǔ)礦區(qū)裂縫，及時(shí)恢復(fù)土地生產(chǎn)能力，解決當(dāng)?shù)鼐用裼盟畣栴}。

5）建立對礦山的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的目的是為了監(jiān)督礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)和礦區(qū)地形的具體變化情況。

4無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與發(fā)展前景分析

4.1應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)遙感技術(shù)集成了無線遙控設(shè)備和機(jī)械計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，提供無人值守、實(shí)時(shí)觀測、高效處理和分析等技術(shù)功能，基本上可以實(shí)時(shí)調(diào)查測量礦區(qū)的地質(zhì)條件。與此同時(shí)，無人機(jī)遙感設(shè)備在結(jié)構(gòu)和功能上完全體現(xiàn)出來高效數(shù)據(jù)收集、快速定位等功能優(yōu)勢，礦山地質(zhì)環(huán)境地區(qū)的實(shí)際數(shù)據(jù)，如植物破壞程度的相關(guān)數(shù)據(jù)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等。工作人員可以根據(jù)具體的調(diào)查數(shù)據(jù)，明確當(dāng)前礦區(qū)的環(huán)境問題，制定具體的管理恢復(fù)方案[9]。

4.2發(fā)展前景

針對目前礦山地質(zhì)環(huán)境惡劣、植物破壞嚴(yán)重、危險(xiǎn)重重的現(xiàn)象，針對無人機(jī)遙感技術(shù)今后的應(yīng)用領(lǐng)域，建議研究人員積極結(jié)合GPS定位技術(shù)、38技術(shù)等多種技術(shù)內(nèi)容。將各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢貫徹到無人機(jī)遙感技術(shù)上，實(shí)現(xiàn)共同推進(jìn)、創(chuàng)新發(fā)展的技術(shù)目標(biāo)。

5結(jié)語及建議

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理恢復(fù)不是一朝一夕就能完成的工作內(nèi)容，經(jīng)常要以實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理為出發(fā)點(diǎn)，全力為“山通水富、綠色發(fā)展”的目標(biāo)前進(jìn)。無人機(jī)遙感技術(shù)是現(xiàn)代新興的技術(shù)，近年來隨著其在測量科目中的不斷應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，不僅可以為員工以較低的成本獲得礦區(qū)的一些基本情況，還可以對礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測。各部門需肩負(fù)起各自任務(wù)，充分利用無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，加強(qiáng)對礦區(qū)環(huán)境保護(hù)、恢復(fù)和治理工作。一方面根據(jù)無人機(jī)遙感技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)，通過對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的評價(jià)，制定合理的環(huán)境保護(hù)方案;另外，根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際環(huán)境條件，建立科學(xué)合理的環(huán)境保護(hù)方案，為礦山環(huán)境保護(hù)和治理恢復(fù)工作提供決策參考信息，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展[10]。

礦山企業(yè)必須擔(dān)負(fù)起自己的主體管理責(zé)任，逐步履行自己的責(zé)任內(nèi)容，有效解決礦山生產(chǎn)過程中形成的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。與此同時(shí)，礦山企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格遵循“抑制增加、減少庫存”的恢復(fù)治理原則，努力在各個(gè)層面實(shí)現(xiàn)綠色礦山標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)目標(biāo)，徹底解決歷史遺留的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，從根本上有效貫徹和實(shí)施強(qiáng)制治理工作的主體責(zé)任。

參考文獻(xiàn)：

[1]王碩 羅忠成.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理在露采礦山中的應(yīng)用淺談[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2015：320.

[2]劉洋.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018：275-276.

[3]鄧巧遇.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)治理中聯(lián)合工藝復(fù)墾的應(yīng)用分析[J].華東科技（綜合），2019：0309-0309.

[4]汪衛(wèi)星.論無人機(jī)遙感技術(shù)在礦山測量中的應(yīng)用[J].測繪技術(shù)，2019（9）：20-21.

[5]尚曉雨，安雪景.礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理及綜合利用[J].世界有色金屬，2018：134-135.

[6]鳳枝.某礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案[J].《河南水利與南水北調(diào)》，2018：21-22.

[7]趙玲 張永善 王彪.無人機(jī)航空攝影測量技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014：43.

[8]王寧娜，楊如軍，李雙青.無人機(jī)遙感在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)中的應(yīng)用實(shí)踐[J].國土資源信息化，2015：26-30.

[9]常青，楊希，從?？?，栗丹，趙慧.ArcGIS 在礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)中的應(yīng)用[J].《中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)》，2014：131-134.

[10]劉麗娟，黃霞，熊文.無人機(jī)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)地形圖測繪中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2016：91-92.