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摘要：礦產(chǎn)資源經(jīng)過長期、高強度及大規(guī)模開采后，礦山環(huán)境問題日趨突出，水土流失、地形地貌景觀破壞以及生態(tài)環(huán)境破壞等問題不斷加重。文章運用遙感技術(shù)作為主要監(jiān)測手段，對礦山環(huán)境和治理信息進行提取，結(jié)合野外驗證，總結(jié)典型的礦山環(huán)境治理方案。文章較為全面地介紹遙感技術(shù)在礦山環(huán)境恢復過程中的應用，對礦山生態(tài)環(huán)境重建具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；礦山環(huán)境；時間分辨率；應用探析

礦山在開采過程中對土地資源、生態(tài)環(huán)境等造成破壞，同時導致地質(zhì)災害和安全問題頻發(fā)。遙感技術(shù)作為新興的信息獲取技術(shù)，能夠提供礦山周期性的數(shù)據(jù)信息，開展大面積、高時效監(jiān)測。利用遙感技術(shù)還能直接或間接獲得礦山環(huán)境治理的相關(guān)信息，遙感數(shù)據(jù)量大、信息全、速度快的特點，為礦山環(huán)境治理成效的評價提供保障。隨著遙感技術(shù)的深入發(fā)展，遙感影像的空間分辨、光譜分辨以及時間分辨率不斷提高，利用遙感技術(shù)對礦區(qū)環(huán)境治理進行監(jiān)測和評價，是未來礦山環(huán)境治理工作必然的發(fā)展趨勢。

1礦山地質(zhì)環(huán)境問題

礦山環(huán)境問題主要是在礦山開采、加工和運輸過程中，對周圍環(huán)境造成的破壞和影響。礦山環(huán)境問題對自然環(huán)境、人居環(huán)境等造成影響，已然成為阻礙生態(tài)文明建設(shè)的典型問題。由采礦造成的環(huán)境問題種類較多，文章主要從地形地貌景觀破壞、土地損毀、地下水破壞以及地質(zhì)災害四個方面進行研究［1］。

1.1地形地貌景觀破壞問題

露天采礦嚴重破壞原有的地形地貌與景觀，砍伐植物、剝離表土，取而代之的是大片裸地、廢渣堆、高深礦坑、礦山建筑以及陡峻的崖壁等。生產(chǎn)區(qū)內(nèi)采坑分布散亂，采掘無序，荒料堆積壓占土地，廢石就地就坡長期堆放；礦山工業(yè)場地、道路等缺少規(guī)劃、肆意建設(shè)。地下采礦造成地下采空區(qū)以及地下水的疏排，導致地下空間被壓縮，這種作用傳導到地表表現(xiàn)為塌陷、積水。同時，居民集中區(qū)周邊露天采礦活動，造成視覺污染，人居環(huán)境受到嚴重影響。采礦活動對地形地貌景觀造成嚴重影響。

1.2土地損毀問題

土地資源破壞問題主要表現(xiàn)為采礦引起的耕地、林草地的破壞，破壞方式主要有挖損和壓占。挖損主要表現(xiàn)為露天采坑，壓占主要表現(xiàn)為剝離物、廢石、表土等對原地類的壓占。壓占損毀同時伴隨有土壤環(huán)境和土壤理化性狀惡化，土壤有機質(zhì)含量下降，營養(yǎng)元素減少，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，土層變淺，土體板結(jié)等問題。采礦活動對土地資源影響程度較嚴重。

1.3地下水破壞問題

采礦活動對地下水的破壞表現(xiàn)為對水位、水質(zhì)以及水量造成影響。對地下水的疏排導致地表淺層地下水滲漏，河湖坑塘水位下降乃至干涸，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活取水困難。對水質(zhì)的影響主要是生產(chǎn)廢水和生活污水未經(jīng)處理直接排放，對地表和地下水資源造成污染，從而對當?shù)剞r(nóng)業(yè)和居民健康造成嚴重危害，繼而引起一系列社會問題。另外，在降雨作用下，礦山粉塵和各類堆積的淋濾作用，造成有害物質(zhì)在土壤中匯集，不斷深入地下，向淺水層乃至更深含水層遷移，對地下水資源造成嚴重的污染［2］。1.4地質(zhì)災害問題地質(zhì)災害主要是礦山露采過程，形成地面塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等危險性和危害性較明顯的地質(zhì)災害，以及地采活動誘發(fā)的上述地質(zhì)災害。地質(zhì)災害對礦區(qū)工作人員的生命安全造成嚴重的影響，造成嚴重的經(jīng)濟損失，制約企業(yè)長久的發(fā)展和進步［3］。

2遙感技術(shù)在礦山環(huán)境治理中的應用

2.1快速識別礦山環(huán)境問題

遙感技術(shù)的典型特點是獲取信息的速度快，周期短，可以在短期內(nèi)獲得目標地區(qū)不同時段的影像，通過對邊發(fā)現(xiàn)地表變化情況。同時，中、小型無人機大量普及，使得隨時隨地可以獲取第一手資料。礦山環(huán)境問題分布于地表和地下。地表主要表現(xiàn)為大面積的地形或地表覆蓋層破壞。在遙感影像上這種變化情況與周邊想成色差鮮明的對比特征，可以通過目視解譯快速圈定。地下采礦的環(huán)境問題主要表現(xiàn)為采空區(qū)塌陷，這種作用傳導到地表間接表征為地表的塌陷和積水。利用遙感影像對水體識別的優(yōu)勢能可以較為準確判斷地下塌陷的位置。

2.2合理開展治理工程規(guī)劃

遙感影像對地表的宏觀反應較全面，治理區(qū)內(nèi)-區(qū)外以及區(qū)內(nèi)各地段的細部特征反應較直觀。在治理方案論證階段，基于遙感影像可以方便且快速地制定不同的治理方案，從而有利于方案的比選并確定最終的治理思路。同時，在后續(xù)的室內(nèi)詳細設(shè)計階段，利用影像和高程數(shù)據(jù)形成的3D展示，可以較為真實地還原現(xiàn)場特征，極大地提高設(shè)計的效率。

2.3對治理成效的長期監(jiān)測

礦山環(huán)境治理往往是一個植被重塑、景觀格局重塑的過程，相對于2~5年的工程建設(shè)期，植被和土壤的恢復、生態(tài)環(huán)境的成熟是個長期的過程。工程驗收側(cè)重的是程序性工作的完結(jié)，對設(shè)計和施工質(zhì)量的深度評判則需要在更長時間尺度上完成。綜合考慮時間長度、資金、人員及設(shè)備的因素，遙感監(jiān)測是最便捷、經(jīng)濟成本低且技術(shù)可行的長期評價手段。利用衛(wèi)星影像或者無人機上搭載傳感器快速對數(shù)據(jù)進行采集并即時回傳，利用專業(yè)的遙感和地理信息軟件對數(shù)據(jù)信息進行處理，將極大地提高效率降低生產(chǎn)成本。從遙感影像可以方便提取植被指數(shù)、覆蓋度等直觀參數(shù)，繼而還可建立礦山生態(tài)彈性度等模型深入評價生態(tài)效益。通過多年數(shù)據(jù)的累積，可以較為客觀評價治理區(qū)生態(tài)恢復的發(fā)展趨勢。同時，在長期監(jiān)測中，對于汛期等特殊時期，可以高頻率地監(jiān)測，通過對比、研判確定治理工程的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)并排除隱患。

2.4促進數(shù)字化礦山建設(shè)

數(shù)字化礦山的建設(shè)，將最大限度地減少礦山環(huán)境問題數(shù)量和致?lián)p程度。隨著礦山建設(shè)理念的變化，數(shù)字化礦山的建設(shè)和高質(zhì)量信息化管理，是未來礦山建設(shè)的主要方向。遙感技術(shù)應用，可以獲得更加全面、時效性更強的數(shù)據(jù)資料，是實現(xiàn)數(shù)字化礦山建設(shè)的基本手段。遙感技術(shù)配合無人操控、實時操控等技術(shù)，可以使礦山開采活動更規(guī)范化、定量化、精準化。從而使礦山地質(zhì)環(huán)境問題在產(chǎn)生之初，即受到人工干預，降低后續(xù)治理的難度。遙感技術(shù)能夠在地形復雜區(qū)域，憑借良好的實測效率，快速地對礦山地形、地貌等相關(guān)信息進行精準獲取，以此來作為礦山資源開采的基本數(shù)據(jù)資料，為數(shù)字化礦山的建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐［4］。同時，行業(yè)主管部門可以使用遙感技術(shù)等對礦產(chǎn)資源實際開采情況進行空間的實時監(jiān)控，對開發(fā)不合理的情況進行資料拍攝，將所有問題資料進行整理后，嚴格對違法開采的企業(yè)進行整頓［5］，從監(jiān)管層面推動數(shù)字化礦山建設(shè)。

3依托遙感技術(shù)的典型治理案例分析

3.1建設(shè)生態(tài)公園

礦山開采區(qū)域往往具有面積大、地形變化大、有積水等特點，這些采礦造成的破壞問題，恰是構(gòu)建生態(tài)公園的有力因素。利用遙感影像的宏觀特征，可以方便地完成生態(tài)公園的功能規(guī)劃。例如，三明市的竹林礦區(qū)，就是因為對礦山資源的過度開采，導致礦山大面積水土流失，同時礦區(qū)內(nèi)土場、尾礦庫等都存在較多安全隱患。在這樣的背景下，當?shù)卣劳屑夹g(shù)單位利用遙感影像對礦山及周邊區(qū)域進行較為全面調(diào)查、統(tǒng)一規(guī)劃，將礦區(qū)建設(shè)成為生態(tài)公園。在公園建設(shè)完成后，通過遙感監(jiān)測該地區(qū)的治理面積已經(jīng)逐漸完成，水土流失情況得到有效地控制，有效地解決尾礦和土地存在的安全隱患問題?，F(xiàn)在該礦山的土地質(zhì)量有著明顯的改善，園林綠化景觀和休閑設(shè)施不斷完善，已經(jīng)成為全新的生態(tài)休閑區(qū)域。

3.2恢復農(nóng)業(yè)用地

土地復墾是礦山環(huán)境治理中較為常見的治理方式，通過復墾不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對土地資源的充分利用，改善礦山周邊土地質(zhì)量，還可以帶來較大的經(jīng)濟效益。因此，在一部分土地環(huán)境質(zhì)量較差的礦山地區(qū)，可以選擇礦山復墾的方式，對礦山地質(zhì)環(huán)境情況進行恢復，實際工作開展的環(huán)節(jié)中，加強對復墾落實的管理情況，科學合理的對復墾手段進行優(yōu)化和選擇，以此來保證最終的礦山復墾效果。在復墾的過程中，可以利用遙感技術(shù)獲取復墾前后的影響特征，對復墾工程的實施情況進行監(jiān)測。同時，利用長期遙感監(jiān)測對復墾效應進行評判，對存在的不足之處進行整改?，F(xiàn)階段，礦山復墾工作開展的階段中，遙感技術(shù)能夠?qū)υ镜V山環(huán)境情況進行調(diào)查，利用全色遙感影像最終結(jié)果，對礦山實際環(huán)境進行判決，在復墾工作完成之后，遙感技術(shù)需要在此全面對礦山環(huán)境進行掃描、呈像，將兩賬戶呈像最終進行參數(shù)對比，從而對復墾的效果進行確定。在遙感技術(shù)應用的過程中，可以從相關(guān)影響上很清楚的看出礦山的治理效果，在礦山中大量植被分布較為密集，在野外調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)礦山大部分區(qū)域都得到良好的復墾效果，工作人員也使用不同技術(shù)進行修復和治理，比如修建護坡、填充土石、修理爛渣壩等，對礦山區(qū)域的土地進行整理，利用桂花、羅漢松、花黃等植物在基地中進行種植，從而提升治理的最終效果。

3.3自然生態(tài)環(huán)境的恢復

由于我國地域分布情況較為廣泛，不同地區(qū)的礦山環(huán)境都有一定的不同，在實際環(huán)境治理的過程中，需要結(jié)合實際的氣候環(huán)境情況開展?，F(xiàn)階段多數(shù)礦山地區(qū)的氣候環(huán)境較為濕潤，全面降雨較為充足，這種氣候環(huán)境下，植物會具有較為良好的生長環(huán)境，植物存活率較高。多數(shù)礦山在環(huán)境治理的階段中，經(jīng)常會因為礦物資源開采或者地形環(huán)境險惡等多種特殊性，在自然環(huán)境回復治理的階段中，需要工作人員加以重視，在工作準備階段中，利用遙感技術(shù)對礦山環(huán)境實際分布情況、地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)情況等進行勘測調(diào)查，以此來為后續(xù)工作的開展奠定扎實良好的基礎(chǔ)。同時，礦山環(huán)境治理工作的開展具有較為明顯的長期性，在自然環(huán)境恢復中需要定期使用遙感技術(shù)進行攝像，將最終測量結(jié)果進行分析，從而對恢復治理效果進行保障。如果影像上的綠色植物紋理較多，說明礦山環(huán)境恢復治理效果較為良好；如果影像上的空曠區(qū)域較多或者從色彩上很難進行分辨，則需要進一步分析和治理。除此之外，在經(jīng)過工作人員野外調(diào)查之后，礦山的自然恢復建設(shè)可以使用花崗巖或者礦山區(qū)域內(nèi)較為堅硬的巖壁進行處理，但是這一部分環(huán)境恢復治理工作也相對困難，需要加以重視。目前。我國多數(shù)礦山的立面都已經(jīng)形成自然風化的現(xiàn)象，在礦山區(qū)域內(nèi)雜草不斷生長，當?shù)卣块T已經(jīng)放棄對礦山的治理。

3.4普通植物的恢復

在礦山區(qū)域范圍內(nèi)經(jīng)常會包含原有的自然植物，將原有普通的植物進行恢復，是現(xiàn)階段礦山環(huán)境治理工作中較為常見的環(huán)境恢復手段。在我國多數(shù)礦山在停止開采后，需要及時開展護坡修建、土石填充、復墾、植物修復等多種工作，這也是礦山環(huán)境修復工作的重要基礎(chǔ)。在普通植物修復中，遙感技術(shù)需要全面的將礦山區(qū)域中含有的植物進行掃描，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)報告，對植物實際生長情況進行初步掌握和了解，以最終結(jié)果為基礎(chǔ)制定環(huán)境治理方案，保障方案具有較高的可行性和有效性。在經(jīng)過野外調(diào)查之后，需要對礦山區(qū)域采空部位進行降坡處理，做成臺階樣式，在臺階上將植物樹苗進行種植和付匯，對礦山區(qū)域的平面進行原有植物的修復處理，保證礦山普通植物生長的效果和質(zhì)量，以此來為最終礦山環(huán)境治理效率奠定基礎(chǔ)。

4結(jié)語

隨著社會的不斷發(fā)展和進步，人們對于礦產(chǎn)資源的需求量也在不斷增加，這對采礦工作效率和綜合質(zhì)量提出更高要求。為了強化礦山地質(zhì)環(huán)境問題源頭控制，并在后期治理過程中提高設(shè)計的效率和質(zhì)量，創(chuàng)造生態(tài)產(chǎn)品價值，企業(yè)需要加大對遙感技術(shù)等現(xiàn)代化測繪技術(shù)進行應用，從而獲得更加精準的勘測信息，為礦山建設(shè)、開采以及治理提供數(shù)據(jù)支持。同時，廣義的遙感產(chǎn)品———地形高程信息、影像、照片及錄像等，為實現(xiàn)礦山的自動化、智能化及無人化生產(chǎn)提供實時的多源數(shù)據(jù)，是未來礦山發(fā)展的主要方向。

作者：張郝哲 許圣強 單位：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪地理信息院