＊閆亭廷

（寧夏回族自治區(qū)遙感調(diào)查院 寧夏 750021）

遙感技術(shù)的核心在于其能夠通過不同類型的傳感器，如衛(wèi)星遙感、航空遙感和無人機遙感等，收集遠距離目標的電磁波信息，此類信息經(jīng)過復(fù)雜的信號處理和圖像分析，揭示地表的多維度特征。與其他勘察技術(shù)相比，遙感技術(shù)具備對地表現(xiàn)象宏觀的觀察能力，使其能夠跨越傳統(tǒng)檢測手段和時間限制，快速揭示地表覆蓋、土地使用狀態(tài)、地形變化等關(guān)鍵信息[1]。而綠色礦山建設(shè)作為實現(xiàn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵策略，強調(diào)在礦山開采過程中環(huán)境保護與資源高效利用的平衡。因此，本文旨在深入探討遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)和評估中的有效運用，分析其在礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估、礦區(qū)可持續(xù)性評估及環(huán)境監(jiān)測與管理等方面的具體作用，為綠色礦山建設(shè)與評估提供更高效和更精準的技術(shù)支持，推動綠色礦山可持續(xù)發(fā)展。

1.遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)和評估中的運用

(1)礦區(qū)地形地貌監(jiān)測

在綠色礦山建設(shè)和評估中，礦區(qū)地形地貌監(jiān)測不僅包括對礦區(qū)地形變化的監(jiān)測，也包括對植被覆蓋、水文情況及其他自然和人為因素引起地貌改變的監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果對于評估礦山開采活動對環(huán)境的影響、規(guī)劃礦區(qū)恢復(fù)工作，以及制定可持續(xù)開采策略至關(guān)重要。而遙感技術(shù)在礦區(qū)地形地貌監(jiān)測中的運用，體現(xiàn)了該技術(shù)對于空間信息的綜合捕獲和分析能力。工作流程從數(shù)據(jù)的獲取開始，逐步過渡到數(shù)據(jù)處理、分析，最終形成對礦區(qū)地形地貌的全面評估[2]。其中，在數(shù)據(jù)獲取階段中，綠色礦山建設(shè)遙感監(jiān)測平臺通過搭載于衛(wèi)星或航空平臺的遙感傳感器，如高光譜傳感器、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR），從不同波段獲取礦區(qū)地表的電磁波反射和散射信息。以上信息包括地表的形態(tài)特征、植被分布、土壤類型等，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理奠定基礎(chǔ)。而在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，所收集到的信息數(shù)據(jù)，通過校正傳感器誤差、去除噪聲和大氣校正等步驟，進一步提高了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，同時也經(jīng)過地理編碼和圖像配準等操作，確保獲取的數(shù)據(jù)與地理位置精確對應(yīng)，為分析提供準確的空間參考。在數(shù)據(jù)處理階段，技術(shù)人員利用專業(yè)的遙感圖像處理軟件，如ENVI或ERDAS Imagine，對收集到的數(shù)據(jù)進行詳細分析。并運用數(shù)字高程模型（DEM）重建礦區(qū)的三維地形，通過歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）分析植被覆蓋狀況，以及應(yīng)用地表溫度和水體指數(shù)等方法，進行更深入的地貌特征解析[3]。最后將處理和分析后的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行對比，以追蹤和評估礦區(qū)地形地貌的變化。

以某縣露天煤礦為例，詳細介紹遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)、評估中的應(yīng)用。基于2019年7月高分辨率遙感影像（見圖1），明確劃分了該礦區(qū)的生產(chǎn)與生活區(qū)域，并依據(jù)《綠色礦山評估指導(dǎo)手冊》中的評分標準進行了評估。遙感影像分析揭示了該礦區(qū)在環(huán)境管理和資源開發(fā)方式方面存在的不足，仍不符合綠色礦山的建設(shè)標準。具體包括：儲煤場所未采取措施減少粉塵和避免物料散落，導(dǎo)致環(huán)境衛(wèi)生不佳；排土場邊坡未進行穩(wěn)定性處理，不符合地面坡度及水土保持要求；排土場綠化面積不達標，遠未達到100%的綠化率；礦區(qū)專用道路兩側(cè)缺乏規(guī)范的綠化隔離帶，從遙感影像中可明顯看出多處未設(shè)置綠化隔離帶。

圖1 某煤礦2019年7月高分影像

(2)環(huán)境影響評估

環(huán)境影響評估在綠色礦山建設(shè)和評估中，涉及對礦區(qū)開采活動所產(chǎn)生的環(huán)境影響進行系統(tǒng)評價。相較于遙感技術(shù)在礦區(qū)地形地貌監(jiān)測中的運用，環(huán)境影響評估則更注重評價礦業(yè)活動對生態(tài)環(huán)境的具體影響，如水體污染、大氣質(zhì)量變化、生物多樣性的影響等。因此，遙感技術(shù)在此過程中的運用為獲取廣泛而詳細的環(huán)境信息提供了可靠的技術(shù)支持。在遙感技術(shù)的運用過程中，雖然數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理階段與地形地貌監(jiān)測相似，使用高光譜傳感器、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR）等進行數(shù)據(jù)收集，但環(huán)境影響評估更強調(diào)對這些數(shù)據(jù)的環(huán)境方面的定量解析。

評估定量解析主要因素包括：第一，通過分析遙感數(shù)據(jù)中的地表溫度變化，評估礦區(qū)及其周邊地區(qū)的熱島效應(yīng)；第二，利用歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）變化來監(jiān)測開采活動對周邊植被覆蓋的影響；第三，通過水體指數(shù)的變化來評估礦山開采對水體質(zhì)量和水域生態(tài)的影響[4]。

在數(shù)據(jù)處理和分析階段，基于多期遙感影像數(shù)據(jù)，通過時間序列分析特性，可追蹤礦區(qū)及其周邊環(huán)境在長期礦業(yè)活動中的演變過程，為綠色礦區(qū)環(huán)境影響評估提供了準確的數(shù)據(jù)支持。例如：在針對銀川市某露天煤礦的監(jiān)測中，為了解該煤礦2020—2022年礦區(qū)土地損毀面積情況，礦區(qū)人員于2022年12月底，利用遙感技術(shù)開展了對該礦區(qū)的地形地貌監(jiān)測，并將所得結(jié)果與2020年土地損毀情況對比。2020年與2022年該礦區(qū)土地損毀面積對比見表1。

表1 銀川市某露天煤礦2020年與2022年礦區(qū)土地損毀面積對比

從表1中可以看出，該礦區(qū)2020—2022年礦區(qū)損毀土地面積增加了135.85hm2其中排土場增加最多，為82.27hm2；其次為采場48.53hm2；工業(yè)廣場增加最少，為5.05hm2。

(3)礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估

礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估專注于監(jiān)測和分析由于采礦活動而受損的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進程。遙感技術(shù)在礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估中的運用，為礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估提供了全面且深入的監(jiān)測能力[5]。與環(huán)境影響評估相比，礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估更專注于長期生態(tài)變化的監(jiān)測。在此領(lǐng)域中，遙感技術(shù)的應(yīng)用不僅限于識別當前的生態(tài)狀態(tài)，而是更加關(guān)注于恢復(fù)過程中的動態(tài)變化和趨勢。例如：通過監(jiān)測歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）的時間序列變化，可評估植被覆蓋的恢復(fù)速度和質(zhì)量；利用地表溫度變化和土壤濕度指數(shù)，可判斷土壤質(zhì)量的改善及恢復(fù)措施的有效性。而在數(shù)據(jù)處理和分析方面，基于ENVI或ERDAS Imagine軟件，處理和分析多光譜、合成孔徑雷達（SAR）和激光雷達（LiDAR）等收集的數(shù)據(jù)，并進行復(fù)雜的生態(tài)指標定量分析，從而提供高級且清晰度較強的遙感圖像。

遙感技術(shù)在礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估中的運用，通過對生態(tài)恢復(fù)進程的全面監(jiān)測和詳細分析，顯著提升了生態(tài)恢復(fù)評估的準確性和效率，為礦山的后期環(huán)境修復(fù)和生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃提供了寶貴的數(shù)據(jù)支持。

針對露天煤層自燃區(qū)分布煤層較多的問題，該問題對綠色礦山建設(shè)過程中構(gòu)成了挑戰(zhàn)。因此，在涉及自燃區(qū)煤礦的綠色礦區(qū)建設(shè)評估中，開展火區(qū)調(diào)查和治理工作尤為關(guān)鍵。利用高分辨率熱紅外影像技術(shù)，可進行地表溫度的反演，從而精確識別由煤炭自燃導(dǎo)致的溫度異常區(qū)域（見圖2）。此技術(shù)不僅為礦區(qū)災(zāi)害治理提供了重要的數(shù)據(jù)支持，還對環(huán)境恢復(fù)工作起到了促進作用，進而為綠色礦山建設(shè)的實施提供了強有力的技術(shù)保障。

圖2 煤火熱紅外遙感處理

2.遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)和評估中運用的未來趨勢

在綠色礦山建設(shè)和評估的領(lǐng)域中，新興遙感技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出顯著的前景和潛力。隨著科技的進步，遙感技術(shù)已從早期的基本光學和紅外成像演變到如今的高精度、高復(fù)雜和多功能性兼具的技術(shù)發(fā)展趨勢。新型遙感技術(shù)，如高光譜成像、激光雷達（LiDAR）技術(shù)以及合成孔徑雷達（SAR）技術(shù)，均都在礦山監(jiān)測和評估中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。其中，高光譜成像技術(shù)能夠在廣泛的電磁波譜段中捕獲精細的光譜信息，在識別礦區(qū)的地表材料組成、監(jiān)測環(huán)境污染、評估生態(tài)系統(tǒng)健康狀況方面具有獨特優(yōu)勢。通過高光譜數(shù)據(jù)，礦區(qū)的特定礦物組成和變化可以更準確地檢測和跟蹤，從而在礦山規(guī)劃和環(huán)境影響評估中發(fā)揮關(guān)鍵作用。激光雷達（LiDAR）技術(shù)具備高精度的三維地形測繪能力，可為礦區(qū)的地形地貌監(jiān)測提供全新視角。并且，LiDAR不僅能精確測量地表高程，還能穿透植被層，揭示地表以下的地形特征，對于礦區(qū)地形變化監(jiān)測和土地滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警具有重要價值。而合成孔徑雷達（SAR）技術(shù)對于天氣條件的不敏感性和對地表細微變化具有較高的靈敏度，可進一步降低天氣條件對遙感數(shù)據(jù)的影響，在監(jiān)測地表形變、裂縫發(fā)展和其他由采礦活動引起的地表變化方面具有較大的應(yīng)用價值。預(yù)計遙感技術(shù)在未來發(fā)展中，將會傾向于以下三個方向。

方向一：人工智能和機器學習的整合。隨著人工智能（AI）和機器學習算法的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的處理和分析將變得更加高效和精確。AI技術(shù)可以幫助自動識別和分類遙感圖像中的特征，加快數(shù)據(jù)解讀過程，并提高分析的準確性。在礦山監(jiān)測中，意味技術(shù)人員可更快速地識別潛在的環(huán)境風險和資源變化。

方向二：無人機（UAV）技術(shù)的廣泛應(yīng)用。無人機作為一種靈活的遙感平臺，其應(yīng)用范圍預(yù)計將進一步擴大。無人機能夠提供更加詳細的近地面數(shù)據(jù)，對于細致監(jiān)測礦區(qū)的地表變化、環(huán)境影響評估及災(zāi)害預(yù)警尤為重要。

方向三：高光譜和高分辨率成像的進步：隨著遙感設(shè)備技術(shù)的提升，未來的遙感圖像將擁有更高的光譜和空間分辨率。這將使得對礦區(qū)的監(jiān)測更加細致，能夠捕捉到更多關(guān)于地表材料、植被狀況和環(huán)境變化的信息。

由此可見，新型遙感技術(shù)的發(fā)展不僅增強了對礦區(qū)環(huán)境和地質(zhì)狀況的監(jiān)測能力，還為綠色礦山建設(shè)和評估提供了更加全面、細致和科學的數(shù)據(jù)支持。該技術(shù)的進步預(yù)示著在未來，遙感技術(shù)將在礦山監(jiān)測、環(huán)境保護和資源管理方面發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用，為綠色礦山的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展提供堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.結(jié)語

綜上所述，本文深入探討了遙感技術(shù)在綠色礦山建設(shè)和評估領(lǐng)域的應(yīng)用，重點分析了該技術(shù)的多方面功能及其在礦區(qū)管理中的關(guān)鍵作用。通過對遙感技術(shù)的綜合運用，包括地形地貌監(jiān)測、環(huán)境影響評估、礦山生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)評估及礦區(qū)可持續(xù)性評估，揭示了遙感技術(shù)在提高礦山開采效率、促進環(huán)境保護和支持礦區(qū)社區(qū)發(fā)展方面的巨大潛力。同時，文章還對遙感技術(shù)的未來發(fā)展趨勢進行了前瞻性分析，包括人工智能整合、無人機技術(shù)應(yīng)用、高光譜成像等方面的進展，突顯了遙感技術(shù)在不斷進步和創(chuàng)新中的巨大潛力。本次研究結(jié)果可為綠色礦山的建設(shè)和評估提供全新視角與方法，并為遙感技術(shù)在礦業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的進一步應(yīng)用奠定堅實的理論基礎(chǔ)。