基于遥感技术的矿山塌陷地质灾害调查的应用研究

郭玉斌

（福建省地质测绘院,福建 福州 350011）

柳林县矿产资源丰富，为山西省吕梁市重要的矿山开采集中区，矿产资源长期的开采使当地的经济水平得到了快速的发展，同时也留下了一系列的矿山环境问题，最为突出的矿山地质环境问题为地下开采矿山开采引起的矿山地质灾害。本文以柳林县为研究区，采用遥感技术对柳林县的矿山塌陷地质灾害进行调查研究，总结形成了一套较为成熟的研究方法，为矿山地质灾害评估，监测预警、灾害评估和防灾减灾提供数据支撑。

1 研究区概述

柳林县位于山西省西部，吕梁山西麓，隶属于山西省吕梁市，是黄河沿岸城市之一，全县总面积1287.29平方千米，属暖温带大陆性气候。柳林县属河东凹陷的中段，地层特点是东部地层较老，向西逐渐较新。柳林构造位置为鄂尔多斯地区的东缘，吕梁山块隆与鄂尔多斯块接壤南北向构造带西侧。

2 遥感影像处理与信息提取方法

2.1 遥感数据源

本次研究区采用2018年4月获取的WorldView-2卫得数据（融合后分辨率为0.5m）为数据源，WorldView-2卫星于2009年10月6日发射升空，运行在770km高的太阳同步轨道上，能够提供0.5米全色图像和1.8米分辨率的多光谱图像。WorldView-2卫星的星载多光谱遥感器不仅将具有4个业内标准波谱段（红、绿、蓝、近红外），还包括四个额外波段，分别为海岸、黄、红边和近红外2，多样性的谱段提供了精确变化检测和制图的能力。具体卫星的波段参数见表1所示。

表1 WorldView-2各波谱信息一览表

2.2 遥感影像处理

（1）遥感影像纠正。在开展遥感解译工作之前需要对获取的遥感影像进行正射处理，在进行正射处理时以选择优于1:10000地形图和DEM为基准，对获取的遥感影像进行正射校正，正射校正时的控制点应选择田埂交汇处，道路交叉点等，不宜选择在有高差的地物点，且控制点应均匀分布，每景影像所选的控制点个数不低于15个。

（2）遥感影像融合。本研究区的影像融合采用Pansharpen的融合方法，该方法能较完整的保留多光谱的波段信息，同时也能较好的体现全色波段的影像特征。

（3）色调调整。遥感影像的色调调整主要对整合后的遥感影像，采取波段的反差增强，拉伸、彩色增加等处理，使得遥感影像的地物把关更明显，层次更丰富、色调更均匀的过程，调整后的影像在解译过程中更能体现地物特征，以提高解译的正确性。

（4）遥感影像镶嵌。遥感影像镶嵌的过程就是将多影像相邻的已经正射校正和色调一致的影像进行无缝拼接的过程，在镶嵌过程中为了保证镶嵌的精度需要在相邻两景遥感影像的重叠区域选择镶嵌的同名控制点，且在镶嵌过程中需要对两影像相邻的影像进行色调匹配，以降低遥感影像的色调差异，保证图像色调的一致性。

2.3 信息提取方法

信息提取主要依托于ArcGIS软件平台，并根据野外踏勘建立的遥感解译标志，采用人工目视解译的方法，结合遥感影像各地物的物理及光谱特征。

按地物的边界勾绘矿山地质塌陷图斑，在图斑的勾绘过程中误差不超过两个像素，根据相关的信息对勾绘的图斑进行属性录入，并对有疑似的地质灾害图斑进行标注，以开展相关的野外调查验证工作，以确保信息提取的准确性。

3 塌陷遥感解译标志

表2 塌陷地质灾害遥感解译标志

遥感解译标志作为矿山地质灾害遥感解译的基础参考资料，在遥感解译标志建立之前需要对研究区内各类典型的地物的遥感影像特征进行野外调查踏勘，充分的了解其遥感影像特征在实地调查表现特征，并建立其关联性，同时结合研究区内的地质背景、自然地理等特征，建立矿山塌陷地质灾害的遥感解译标志，如表2所示。

4 遥感监测结果

在ArcGIS软件平台上，对山西省吕梁市柳林县2018年遥感影像进行室内解译，并进行野外实地调查与验证，得到2018年柳林县矿山塌陷地质灾害监测结果。研究区内共有因地下开采煤矿引起的地面塌陷地质灾害共368处，都是因长期的地下开采煤矿而引起的地面山体塌陷，造成了当地村民房屋的开裂、地下水枯竭等。地面塌陷威胁对象主要对当地的村民房屋安全及乡村道路开裂，造成无法通行，极大的影响了当地村民的行车及人身安全。

5 结论

（1）本文以WorldView-2高分辨率遥感影像为数据源，采用人机交互相结合的方法开展了研究区内矿山塌陷地质灾害的遥感解译，并结合野外实地调查，查明了区内地面塌陷的分布情况，为相关部分的地灾治理提供了基础数据。

（2）本文所采用的技术方法能快速的发现矿区内的矿山塌陷地质灾害，相比传统的全野外调查法节省了成本、减少了劳动强度，同时也提高了工作效率。