矿山地质环境智能遥感监测技术应用研究

邹佳作，韩思鹏，郭旺川

1 川滇黔地区MVT铅锌矿床研究现状

川滇黔铁矿石墨矿集区是我国铅锌矿床的主要产地。该区铅锌矿床多，储量大，铁矿资源丰富，一直受到科研工作者的高度关注。在20世纪中叶之前，该地区的铅锌矿床被认为是熔融热液形成的原因（谢家荣，1941）。20世纪80年代～90年代，科学研究人员认为该地区的铅锌矿床是堆积型（张维吉，1984）或沉积更新改造型铅锌矿床（廖文，1984；陈世杰，1986；赵准，1995；陈进，1993；刘鹤昌，1995）。近十年来对操作系统的科学研究工作促使绝大多数专家学者坚信，该地区大多数铅锌矿床不是同生堆积的原因，而是后生铅锌矿床，可以与MVT铅锌矿床相比较（2001，王金珍等，2002；芮宗尧，2004；张长清，2008）。四川、云南和贵州的铅锌矿床可归为MVT铅锌矿床的认识逐渐一致，但一些研究表明，该地区的MVT铅锌矿床在许多方面存在一定差异，如矿床地质环境特征，成矿矿物的成因和成矿流体的特征（张长清，2008）。目前，对个别矿床的详细解剖仅限于会泽超大型铅锌矿床等少数矿床，特别是缺乏对不同矿床成矿系统的讨论和比较。这导致对该地区MVT铅锌矿床大规模成矿环境下不同成矿系统产生的矿床的“相关性”和“个性化”缺乏了解。

四川、云南和贵州的MVT铅锌矿床具有储量大、品位高的特点。例如，惠泽特大型铅锌矿床的储量为5MT（铅锌），品位为25%～30%。此外，还有许多大、中、小型铅锌矿床，产出率为0.6MT～2.0MT，品位为8%～10%。该地区铅锌矿床（点）的总体分布形态与区域构造格架非常一致，可以控制在上述地震带内。重点矿床沿锡方向集中在深圳大学断裂两侧，在锡方向附近形成大中型铁矿成矿带。矿床产出速率受深圳大学锡断裂侧附近的NE向或西北向二次线圈断裂控制，尤其是规模较大的铅锌矿床，通常在不同断裂方向和水平的交汇处生长发育。MVT铅锌矿床广泛分布于震旦系-二叠系海相火成岩（关键是白云岩）和三叠系碎屑岩中，但其中震旦系灯影组白云岩和石炭系毕左组白云岩是最重要的含矿地质构造。

2 遥感技术

在现代化测绘技术的发展中，测绘遥感技术的优势尤为突出。遥感技术是基于电磁波理论，通常利用传感器搭载在卫星或飞行器上，对远距离目标辐射，通过接收和处理反射的电磁波信息，形成影像的勘测技术。利用不同物质结构对光谱的不同反馈，探测矿场的地理结构、矿产情况、地下水资源分布和植物生长情况。通过对矿区使用测绘遥感技术进行勘测，能够记录人对环境的影响和矿产的开采情况。测绘遥感技术在地质勘测的应用中占据了主要地位，在地质矿产的勘测和开发中应用广泛。在不接触勘测地的情况下，借助深测仪器反馈数据信息，能够勘测矿山地质地貌情况。测绘遥感技术可以对地面景物深测和识别，提供高分辨率的遥感影像。利用航测摄影进行大面积调查，影像分辨率可达0.1m，获取区域准确的高清数字正射影像，通过设计的智能软件快速完成测绘遥感技术采集、处理和储存的数据，始终保持传输和计算的状态，能够实时获取精准数据信息。遥感技术测绘面积覆盖范围广、信息采集量大，特别是微波遥感和红外遥感，能够识别远距离物体，且具有昼夜工作能力，对天气、温度等环境因素要求较小，能够保证测绘数据结果的准确性。测绘遥感技术的快速和高效发展，使矿区测绘工作提高了效率和质量。

3 无人机遥感技术在矿山地质环境监测中的应用优势

无人机遥感技术是在不接触被测物体的情况下，以数据或图案的形式表示物体周围的传感器信息内容，从而完成对物体的全面、准确的测量和检测。采集的遥感技术监测空间信息是区分未来矿山基本建设标准和遏制要素的重要环节。与传统的无人机监控方式相比，无人机监控系统的优势主要体现在以下几个方面：一是对矿山地质环境数据采集方式的改进。根据无人机遥感技术的应用，我们可以改进数字图像处理和采集方式，将所有照片智能化，并在对特殊数据进行统计分析后灵活使用。同时，无人机遥感技术具有明显的主观特征。可根据已建立的路线进行独立导航和独立精确测量，对路线具有较高的精度；二是测量精度高。在无人机遥感技术的具体应用中，信息内容存储量大，具体精确测量结论精度高，确实提高了准确测量信息内容的具体利用率。在无人机遥感技术精确测量的全过程中，无需大量员工参与，具体经济效益高。无人机的飞行速度一般在50m～4000m之间，相对高度精度在10m以内。无人机的飞行速度可以保证70km/h～160km/h的矿井环境监测图像具有较高的屏幕分辨率；第三，它是信息的核心。由于矿山基本建设过程中场地标准的长期变化，必须利用无人机遥感技术动态观测场地自然环境，准确预测和分析场地可能产生的自然灾害风险。同时，无人机遥感技术必须在无人机遥感技术系统软件中检测矿山地质环境。系统软件自动化技术水平高，系统智能化，操作流程简单，有效提高了地质环境监测水平；第四，检测覆盖面广。在矿山地质环境监测的全过程中，无人机遥感技术不容易得到室内空间的极大限制或复杂的地貌标准。与其他探测方法相比，无人机遥感技术更加独立，具体探测范围更广，可以帮助相关管理人员在第一时间获得地质环境监测系统。由于无人机遥感技术可以在任何情况下立即返回视频流，在短视频终端设备中生成清晰的图像，及时应对矿山地质环境中的安全风险，为从源头上提高煤矿具体开采的质量和效率奠定了坚实的新技术基础。

4 智能遥感技术在矿山地质环境监测中的应用

4.1 采集矿山地质环境数据

数据收集是一切科学研究的基础。数据收集的质量和收集数据的一致性直接影响下一步的成功完成。本文分析中的数据采集是指理论上的数据采集，包括图像数据、地貌数据、基础物理和地理数据等。务必从数据企业购买用于转换监测实际操作的遥感图像数据及其完善的文档、主要参数和图像商品，如全打印色带和多光谱带。

路面数据用于实地调查中的路线规划，还可以确定与路面相关的特殊矿山的总体目标，并区分路面加宽引起的变化。水质数据无处不在，这意味着天然或合成水质的一部分，如河流和湖泊。河段分布广泛，掌握水质状况有助于识别水质周期性波动引起的变化信息。

采矿数据的关键是指与采矿、开发和设计主题活动有关的数据，如科研区域两个阶段的探矿权、采矿地点和土地资源占用。探矿权数据在监测总体开采目标的变化、区分是否违反规定方面发挥着特别关键的作用，包括矿山使用权、探矿权、工区探矿权以及其他矿山在不同阶段的分散部分。雷区和矿源的分布随时都会发生变化，遥感图像中的炸弹总数和炸弹边界范围随时都会发生变化。因此，改造监测工作的探矿权数据应与当前工作的两个阶段保持一致。因此，本文描述了工区内的重点监测情况，从探矿权数据中提取了范围内矿业公司的重点主题活动方式，进而确定了采矿过程中可能出现的环境污染问题。

对于矿山监测的一些基础研究领域，监测结论数据可以为产品研发提供极大的便利。由此产生的数据，包括数据图表、采矿主题活动和矿权分配，都是非常有价值的数据原材料。文件资料可根据工区范围、地质环境、相应区域和自然环境、矿山范围和主要问题进行分类。例如，如果矿区的采矿活动遍布整个区域，则必须将纸质效果图转换为光栅尺。还必须严格记录和修改，以备日后使用。在线地图经过一些调整后可用于监测和分析。

4.2 制作DOM

依托遥感图像处理手机软件，选择监控分类方法，对矿山地质环境遥感监测标准值的内部结构转换信息进行基本识别。其中，矿山自然环境信息主要包括开采点的位置、开采条件、开采非金属矿产、固体废弃物的扩散和植物群落的破坏程度；矿山开发设计引起的自然灾害信息主要包括地面塌陷范围、地基沉降地质、公路边坡塌陷、塌陷部位和滑坡部位。

4.3 矿山地质环境问题专题讲座信息获取

首先，根据创建的遥感技术的解释和标记，整合收集到的独特数据，获得矿山地质环境问题的独特信息。收集的最小地形图点为100m2。键入特征并识别必须在字段名称中验证的异常地形图点。信息获取标准为：化工厂、搅拌厂、砖窑厂等生产加工企业无取土孔，无砂、石、煤等有利可图的固体沉积物。工程项目（铁路、高速公路等）造成的临时取土坑或固体沉积物不属于矿山管理办法的范围。如果可以确定，则无需挖掘；风电基建离心风机区只破坏厂区，不破坏公路边坡，不需要获得；产油区不需要采矿；最初的矿井已关闭多年。现在，新升级的加工厂已改为加工厂和养殖场。土地类型不同，它仍然是一个有采矿点的矿山。获得的地形图为工业生产城市广场；如果工业生产城市广场包括固体废物和其他矿物原料的堆积，则应单独划分；在整个开采沉陷区表达过程中，图像只能进行扩展或保持一致，不能进行删除或缩小；当有多种旅游景点时，生产和制造业占主导地位；应在道路两侧标记穿过再生道路的地形图点。

4.4 数据准备和处理

矿山环境损害监测科研的数据准备和处理主要包括两个过程：单场景遥感技术的图像预处理和多场景遥感图像的重配对。由于摄像机中心线的倾斜会对遥感图像造成损害，因此必须进行正交化和标定。正交校正是根据位置、高程和传感器信息，减少地形引起的几何偏差，并绘制图像，整合到地形图的室内空间精度中，从而建立详细的栅格地图数据集。

定标方法很多，高精度定标结论的关键是确定具有高数据一致性的复杂卫星参数实体模型。地貌模型的精度受到基准点经验的限制。

多光谱遥感图像通常用于矿山遥感技术监测，便于遥感技术解释和特征识别。全色动态模糊结合了高像素全色光栅尺数据集和图像质量的多波长光栅尺数据集。

为了更好地建立具有全色网格屏幕分辨率的真彩色图像，必须采用数据组合来改善数据的信息存储。利用泛动态模糊对多光谱图像进行组合，可以提高图像的空间分辨率，从而提高图像变换监测和路面目标识别的精度。根据遥感技术，分析了总体目标的典型类型，并将图像特征分为水流分布特征、矿山特征、植物群落和房屋建筑。

在最初的多光谱图像中，光谱曲线与图像的结合有不同的产生方法，因此有必要进行总结和比较，以明确最佳的产生方法。

4.5 现场调查与验证

矿山地质环境监测主要包括郊区调查和郊区认证。根据对监测区地质环境特征的认真分析，选择点、线、面相结合进行现场研究，是保证采矿业优质、高效、快速发展的必要途径。

在现场调查期间，应建立重点监测区域，并逐一认证，以明确重污染区域的合理化。在调查过程中，要对该矿进行实地调研，收集相应的矿产资源资料，全面掌握监测区域内矿产资源的种类、位置和经营规模。在现场认证过程中，必须首先获得房间内的信息。对室内创建的独特信息进行认证，确保信息具有一定的准确性和象征性。填写并更改相关信息。针对矿山自然灾害的影响因素，如地形倾向、地质构造生长发育水平、植物群落生长发育水平等，在遥感影像图上选择具有潜在危险的地质环境区，为制定矿山应急预案提供重要的理论依据。同时，在监测无人机遥感技术的技术性的过程中，可以利用卫星导航系统的技术性和RTK技术对获得的监测数据进行仔细的验证。选择抽样检查方法对自然环境监测图像数据质量进行评价，合理提高无人机遥感技术的监测水平。

4.6 矿山地质环境监测专题讲座中因素的获取

植被覆盖率因地区和季节而异。如果工作场所的两幅遥感图像之间的植被覆盖率存在较大差异，就会因影响信息而受到损害。阴影是自然界常见的现象。阳光照射在道路物体表面，阴影由光源与道路障碍物的倾角产生。由于太阳光在不同时间段的仰角不同，遥感图像有不同的阴影方式。为了更好地提高遥感技术监测的精度，如果遥感技术检测图像中存在阴影，必须对其进行妥善处理。

在调查期间，如果调查区域内的地形复杂，且存在许多相对高度对称的地貌，则应注意阴影问题。为了更好地建立更复杂的数学分析模型，应用相应的优化算法，必须对阴影进行预处理，弱化阴影的边界，获得阴影的边缘。在具体的矿山遥感技术监测工作中，发现矿山遥感技术的地貌也会受到季节的破坏。根本原因是不同季节的降雨量不同，矿区海域也必然不同。这种变化将对水质的传播造成不利影响。因此，在遥感技术监测中，此时必须使用预设控制器获取地表细节。

5 无人机遥感技术在矿山地质环境监测工作中的应用效果评估

在矿山的具体开发利用中，噪声和粉尘也在不同程度上改变了周边的生态环境保护。仅依靠原有的自然环境监测技术无法充分得到矿山周边环境的危害。因此，在分析不同监测技术的必要性和经济发展的应用范围后，选择无人机地理信息系统对矿山地质环境进行全方位的高清晰度航空摄影。根据监测数据，平谷县掌握了矿山的实际情况。矿山地质环境治理工程已完成60天，其中图像数据采集7.5天。数据解析哦，天哪。与单一遥感技术相比，无人机GIS的实际效果更加明显。

由于无人机对周边导航自然环境要求较低，无需设置专业机场和游乐场，监控效率高；无人机监控技术成本低，系统软件便宜，有利于特定的运输和组装，人工成本低。

无人机GIS还可以快速获取遥感图像。从航行前准备到图像采集，图像采集后可直接解决监测结论。监测数据的时效性明显，更有利于优质有效地监测石灰石、水泥石灰石等矿山工程项目的具体监测工作。无人机地理信息系统能够满足低空飞行数据航空摄影的要求，其监控精度可以超过1：500、1：1000和1：2000等大尺度空间精度的要求。

但现阶段，在无人机地理信息系统的具体应用中，仍存在以下问题需要解决：一是无人机系统软件采集的图像强度小、重叠大、帧丢失率高，在操作过程中很容易漏拍，导致中后期空调机组全自动转换水平和精度降低，相应的处置工作增加。在矿山地质环境监测的全过程中，无人机地理信息系统仍需与现有或地图数据配合，设置GCP点数据和分布区域，从源头上提高监测数据的几何校正精度；其次，无人机必须由自动导航控制系统操作。其自身质量和惯性力小，导航姿态的可靠性无法从源头上得到保证。当无人机的导航可靠性降低，采集的数据整理不整齐时，必须改善现有导航硬件系统的作用，从源头上提高服务平台的可靠性；第三，针对现阶段无人机遥感技术监测中存在的各种问题，我们还应该支付足够的人力资源产品，开发无人机图像数据自动化技术和专题讲座图像处理软件，从源头上提高无人机遥感技术数据的监测水平，提高矿山地质环境监测结论的整体性和准确性。

6 结论

将更优秀的无人机地理信息系统应用于矿山地质环境监测，对推进矿山智能工程建设具有极其重要的意义。目前，无人机高清航空摄影占比越来越高，相应的数字高程模型和DOM技术也越来越完善，可以从源头上提高矿山地质环境监测结论的通用性和准确性。