矿山地质环境中遥感动态监测的测绘技术分析.pdf

2023年8月下 世界有色金属35测绘技术Mapping technology矿山地质环境中遥感动态监测的测绘技术分析王昱杰（山东省中矿集团灵山金矿，山东 招远 2 6 5 4 0 0）摘 要：众所周知开发矿山的过程中，会产生并释放出有害物质污染矿山及周边环境，威胁开采者生命健康。基于此，非常有必要通过测绘技术实时监测矿山地质，在保障矿山工作者工作安全的同时，减少环境污染。本文主要分析实际矿山开采中高发的灾害种类，了解遥感动态监测系统在监测地质环境中的作用、应用及其模块设置情况，具体分析遥感动态监测矿山地质环境中关于测绘技术的应用情况。这些研究结论对矿山开采工作有一定参考价值，是矿山开采安全的理论参考。关键词：矿山地质；遥感动态监测；测绘技术中图分类号：P 6 2 7 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 0 3 5-3Analysis of Surveying and Mapping Techniques for Remote Sensing Dynamic Monitoring in Mining Geological EnvironmentWANGYu-jie(L i n g s h a n G o l d Mi n e o f S h a n d o n g C h i n a Mi n i n g G r o u p,Z h a o y u a n 2 6 5 4 0 0,C h i n a)Abstract:I t i s w e l l k n o w n t h a t d u r i n g t h e d e v e l o p me n t o f mi n e s,h a r mf u l s u b s t a n c e s a r e g e n e r a t e d a n d r e l e a s e d t o p o l l u t e t h e mi n e a n d s u r r o u n d i n g e n v i r o n me n t,p o s i n g a t h r e a t t o t h e l i v e s a n d h e a l t h o f mi n e r s.B a s e d o n t h i s,i t i s v e r y n e c e s s a r y t o u s e s u r v e y i n g a n d ma p p i n g t e c h n o l o g y t o mo n i t o r mi n e g e o l o g y i n r e a l-t i me,w h i l e e n s u r i n g t h e s a f e t y o f mi n i n g w o r k e r s a n d r e d u c i n g e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n.T h i s a r t i c l e ma i n l y a n a l y z e s t h e t y p e s o f d i s a s t e r s t h a t a r e h i g h l y p r e v a l e n t i n a c t u a l mi n i n g,u n d e r s t a n d s t h e r o l e,a p p l i c a t i o n,a n d mo d u l e s e t t i n g s o f r e mo t e s e n s i n g d y n a mi c mo n i t o r i n g s y s t e ms i n mo n i t o r i n g t h e g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t,a n d s p e c i f i c a l l y a n a l y z e s t h e a p p l i c a t i o n o f s u r v e y i n g a n d ma p p i n g t e c h n o l o g y i n r e mo t e s e n s i n g d y n a mi c mo n i t o r i n g o f t h e g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t o f mi n e s.T h e s e r e s e a r c h c o n c l u s i o n s h a v e c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e f o r mi n i n g w o r k a n d a r e t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e s f o r mi n i n g s a f e t y.Keywords:mi n i n g g e o l o g y;Re mo t e s e n s i n g d y n a mi c mo n i t o r i n g;s u r v e y i n g a n d ma p p i n g t e c h n i q u e收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：王昱杰，男，生于1 9 8 7 年，汉族，山东招远人，本科，助理工程师，研究方向：测绘。最近几年，我国政府重视建设生态文明，对矿山地质灾害区展开深入调研，试图采取生态恢复治理措施，优化生态环境，所以，研究矿山地质灾害生态恢复治理问题，将对于我国生态环境带来有效改善，并增加土地利用率，使资源紧张问题得到缓解，实现生态环境的可持续绿色发展，推动我国生态文明建设工作取得显著成效。我国十分重视生态环境保护工作，倡导绿色发展观、生态发展观，规范保护矿山地质环境1。采矿作业中通过实时遥感动态监测分析矿山地质灾害特性，预防由于开采而导致地面崩坏、塌陷等问题。测绘技术的应用能够显著提高遥感动态监测系统的性能，改善监测矿山环境的方式，提高监管水平与效率，促进矿山安全、有序开采。1 矿山测结技的测量工作1.1 井下平面控制测量本项测量工作的意义在于科学建设井下平面控制系统，整合并分析导线数据，在获得测绘数据后，标记选定开采工作面位置，保证系统精确度，有效测量井下巷道工作，从而提高井下生产效率，有序推进硐室挖掘工作。1.2 井下高程测量工作人员建设井下高程系统需要以高程情况为依据，因而需要通过井下高程测量获得精准的数据，从而促进工作人员做出准备的判断。系统应能充分体现地面、巷道、硐室的情况。常见的井下高程测量主要有三种类型：第一种是立井导入高程测量；第二种是水准测量；第三种是三角高程测量。相较而言在大巷道中，主要运用精确度较高的水准测量。在达到规范要求的情况下，次要巷道中三角高程测量的应用较多。1.3 井下贯通测量井下贯通，顾名思义指从一端挖掘至另一端开通巷道，这其中涉及巷道贯通等相关概念。严格按照规范要求遵循巷道贯通的开掘方向推进标准化开掘工作，连通两条巷道，避免巷道偏差过大的情况，有序落实井下贯通工作。按照工作面数以及挖掘方向要求，有单向井下贯通、同向井下贯通、相向井下贯通等区分2。正常情况下，可同时朝着两个方向、两个同向工作面进行巷道贯通，在达到某些条件时，可同一时间开掘多个工作面。从施工进程、作业效率等方面分析，单向贯通较上述其他两种井巷贯通没有优势，无法保证通风工作进度。因而实践中，一般不采用单向井巷贯通方式。除了上述分类法外，井巷贯通还可分为三种类型：第一种是立井贯通，此种方式讲究以同一导线为起点进行挖掘，布设井下导线；第二种是两井贯通，即通过两个井口开展井下测量工作。结合井下测量结果的数据、数值，具体确定布设导线的方法；第三种是立井贯通，主要有新开凿立井及延长立井两种。如采用立井贯通应该注意避免贯通工作面有偏差，如有偏差可能会影响贯通效果。世界有色金属2023年8月下36测绘技术Mapping technology2 矿山测绘技术中测量工作要求矿山作业时，应警惕崩塌、塌陷、滑坡等地质灾害。开采的过程中有可能产生各种有害气体、矿渣、过滤水、粉尘，这些不仅会直接影响开采工作进程，威胁作业人员人身安全，同时还会威胁矿山及周围环境，破坏周边水质，影响空气质量。近几年来，我国在实际开发矿产资源的过程中，存在各种威胁矿山地区环境的情况。国家高度重视环境问题，为了减少环境污染专门颁布系列法律法规督促各大矿区严格落实监测工作，动态监测矿山地质环境。另外，各个矿区关于矿山地区环境的认知程度、重视程度都存在差异性，这与地方的科学技术及经济实力等各因素均有关3。矿山开采对环境的影响较大，如采取不当的开采法开采，则势必会破坏环境，且其所造成的环境危害往往是不可逆的，后期需要耗费较大的精力、成本才有可能修复。基于此，要加大力度监测矿区环境，正确看待地质灾害。2.1 滑坡山体滑坡是一种高发的地质灾害，山体斜坡上的石块、土块由于自身重力或者受到震动而出现掉落的情况。矿山的岩石、泥土众多，易出现山体滑坡的情况。特别是在暴风雨等恶劣的自然环境下，这些岩石、泥土在雨水的作用下极有可能发展成为泥石流。泥石流往往包裹着泥沙倾泻而下，其造成的冲击力很大，可能造成严重的灾害。开采矿山的过程中，易出现山体振动的现象，表现为原本附着于山体的土石突然掉落，导致山体滑坡。此种情况下，如果能提前运用测绘技术进行监测，全面了解矿山地质环境，监测是否有山体滑坡的隐患，提前采取措施避免灾难发生。2.2 塌陷塌陷，即山体塌陷。具体指由于上层岩层压力、顶板岩层重力，导致山体中的采空区出现移动下沉，山体塌陷的现象。山体的采空区可能是矿山开采后形成的，也有可能自然山体地质环境中就存在的。塌陷是高发的矿山地质灾害，其诱因较多。塌陷的发生与土质、岩层的软硬质地存在差异性有关。在受到作用的情况下，这些土质、岩层会产生滚落、崩裂的情况。在受到气流的影响下。山体结构很有可能出现裂缝、剥落的现象，继而引起塌陷。事实上，以现在的技术水平，综合运用相关技术有效监测，提前采取措施能有效预防采矿中出现山体崩塌的情况。开采矿山的过程中，会产生各种污染物，如矿渣、生产废水、过滤水、粉尘、放射性物质、燃油烟尘、二氧化硫等。这些污染物会直接污染矿山附近的环境、水质，威胁人的生命健康。基于此，国家专门颁布了 环境保护法 及相关整治规范，监测领域监测系统引入测绘技术能够实时监测环境中是否含有害污染物及其含量。3 遥感动态监测矿山地质环境动态监测主要依赖电磁能量数据（如无线波、热量、光线）等监测矿山地质各项参数。实践中工作人员借助各类遥感动感监测技术、光谱分辨率、监测平台实时监测并获得矿山地质环境各项数据，在提高监测效率的同时，节省监测成本。这些矿山地质的数据、信息对开采单位有较大的参考价值，可形成正确的决策，及时调整不利因素有效避免由于地质灾害而诱发安全事故或者恶化环境的情况。国家高度重视保护矿区地质环境，不断引入运用各种先进科学技术，改进遥感动态监测系统性能，准确监测并分析数据。在实践中通过相关技术的应用，能够显著提高监测效果。整体上看遥感监测系统主要包含下述各个部分。3.1 操作系统5G时代，人工技能充分发挥作用，矿山地质环境遥感动态监测进一步智能化、自动化发展，有效提高系统的准确性，减少误差。同时网络科技具有实时、兼容以及广泛等性质，这些都有利于实现高效的传输数据，保证网络服务水平，让用户获得优质的操作体验。3.2 网络系统众所周知在动态监控系统中，信息系统是非常重要的组成部分。其中所涉及的技术主要有遥感器、通信技术、计算机等。信息系统是整个矿山地质环境遥感动态监测的重要内容，通过建立一体化信息地质环境。系统的运用可方便监测人员及时动态了解采矿工作情况，分析各参数变化情况，实现远距离分析相关数据，这样一旦矿山地质出现异常情况则可第一时间做出指示，从而实时系统的指挥系统进行相关操作，提高矿山开采的效率。3.3 调度系统在实际的操作过程中，矿山机电设备的使用能够提升采矿行业的工作效率，同时对采矿质量也具有积极的作用，但是因为地质环境的影响，很多时候使用采矿设备实际上需要面临很高的安全风险，如果不能解决设备使用的安全性问题那么就无法完成机械采矿作业。相关单位借助调度系统可实现不受时空因素限制，远程部署合理控制系统，所形成的信息对矿山作业人员有一定指导价值，可减少设备矿山地质环境下的损耗。但是就现有技术来看，尚未全面完善矿山地区监测体系，仅依靠计算机远程系统，很难保证开采效率，其中存在一定安全隐患4,5。4 设置与应用矿山地质环境遥感监测模块近年来，很多欧美国家引入矿山地质测绘系统，设立测绘平台。这些测绘平台、地质环境监测系统的运用有利于高精度的处理数据。德国引进控制系统引入传感器，其调度中心就是控制系统，实际作品时可结合设置系统程序的情况，改进监测矿山地质的模式，可实现按照测绘标准测试整个矿山各个区域，避免远程信号数据丢失的情况。另外，在监测系统中设置各主要模块，更有利于发挥测绘技术的应用，全面提高系统的监测性能。下面主要说明矿山地质环境中应用较多的几个模块及其设置。4.1 传感器在系统中加装传感器有利于改善监测系统结构，优化远程控制性能，综合一体化矿山开采技术。工作人员在改进矿山远程指挥系统的情况下，利用现有软硬件技术实现远程操作遥感动态系统，并完成相关工作。4.2 控制器信息时代，伴随着信息技术的发展，矿山监测系统所接收到的信息数据不断增多。这也就意味着信息系统需要承载着较大的荷载压力，对应的远程指挥系统中也会形成越多操2023年8月下 世界有色金属37测绘技术Mapping technology作系数。控制器的使用有利于改进遥感动态监测系统的性能。4.3 转换器监测人员通过信息系统远程操作监测数据，更有利于保证监测区域安全性。在矿山地质调控系统中，转换器的作用还体现在可结合实际开采情况设定测绘标准，综合采取有效的措施改善监测设备的性能，这样更有利于实现高效的监测。4.4 监测系统数据的处理在矿山地质远程控制中要实现动态监测客观需要依赖三个系统：其一是遥感系统；其是控制系统；其三是网络系统。矿山地质远程控制系统在上述上个子系统的加持下，综合运用测绘技术，能够实现动态梳理矿山地质环境遥感监测系数，并对数据进行编辑或者添加、删除等处理。其中添加数据是按照数据定位装置，在添加信息处理栏中输入与矿山有关的信息。这些信息可作为开采地质作业的参考。实践中可结合数据信息平台，加大对矿山地质信息的整合。这些操作都可在信息查处栏中完成，只需要合理设置即可。工作人员在矿山开采监测系统编辑、处理、存档海量数据信息。但是如果工作人员所录入的信息存在偏差，则有可能影响编辑系统的精确度。遥感动态监测系统中包含庞大的数据量，而系统的存储空间并非无限的，因而需要定期处理无用数据，确保系统有足够的存储空间可接收、录入更多的信息。5 矿山地质环境监测中关于遥感测绘技术的应用5.1 监视山体滑坡山体滑坡是矿山开采工作中最需要注意的问题。特别是在露天开采的情况下，在滑坡面崎岖或者下雨天进行挖掘工作时，极有可能出现山体滑坡的情况。矿山开采应该重视滑坡处理工作，在实际工作中可运用测绘图像充分了解山体滑坡的情况，通过系统清晰展示滑坡图像，并充分掌握数据发展情况，结合直方图修正测绘图像，以期形成清晰度更高的直方图。5.2 监测空间塌陷众所周知各个区域的矿山的属性、地质等方面都存在差异性，因而一旦出现山体塌陷，其可能造成的负面影响也有所不同。实践中可借助遥感测绘技术通过观察TM图像了解塌陷区域。正常情况下，图片上会显示出椭圆形的塌陷区域，区域中可见各板块、斑点，各处有颜色深浅差异性，这些都需要实际操作中进行调节。监测空间塌陷时可结合图像确定具体哪个区域出现塌陷的情况，并有针对性的指导开采工作。5.3 监测矿区污染矿山开采的过程中势必会形成各种污染物质，包括有害气体、粉尘等。同时开采的过程中还会破坏矿山地质、污染环境。仅通过传统监测系统很难有效监测出上述污染物质，为了提高感知污染物质的能力非常有必要引入测绘技术。工作人员可借助监测系统的数据做出正确的指示，消除污染物质，最大限度减少由于有害物质形成而污染到整个系统的情况。矿区图像能够以各种颜色标注各类污染物质，精准判断污染物质，从而促进决策者科学决策最大限度的避免由于开采工作而污染环境的情况。6 动态矿山地质环境关于遥感测绘技术的应用6.1 校正辐射在整个矿山地质环境动态监测测绘技术中最为核心的技术莫过于辐射校正。辐射校正对遥感影像的成像时间、空间分辨率等各项指标的要求较高。影像经过辐射校正后可显著提高系统的清晰度，成像偏差相对较小。但是实际开采矿山无法有效避免地质监测误差，要求人员提前做好校正准备工作，有效避免成像受气候因素、入射角的负面影响。6.2 影像融合影像融合是遥感动态监测矿山地质环境的重要技术。该技术包含多种作业模块。比如光谱信息、空间分辨率、纹理等。实践中往往同时运用上述技术有效整合图像，提高显示效果。其中应用较多的技术有多波段、影像整合等，借助HIS变换法，能实现高效的计算。6.3 信息提取在整个矿山地质环境动态监测中，主要运用地理信息系统提取信息，并对矿山地质环境信息进行分析。作为信息提取技术的基本要求技术，遥感处理技术在监测遥感影像后，需要切割图形，并具体分析图形中的信息，最后分门别类的整理。7 结语从当前的情况来看，在九十年代后期因经济发展的实际需要，在消耗了大量的矿产资源以后，直接导致了矿物资源废弃物存量较大等问题较为严重。事实上，对于矿物开采当中，其损耗率高达40%，这存在着极大的浪费以及进一步加剧生态风险的概率持续增加。控制矿物加工成本支出，保证这一行业的可持续获利收入，是当前矿物加工技术领域亟待去解决的问题。同时这类问题与农业发展所处的瓶颈基本一致，陷入了恶性的发展阶段当中。目前，我国相关领域高度重视矿山地质环境监测工作，也积极应用测绘技术。据悉测绘技术在矿山开采活动中的应用已成为一种趋势，这可方便工作人员获得遥感数据，及时处理相关数据，并形成科学的监测方法，从技术上为保护矿山生态环境做出一份贡献。测绘技术的应用可实现远程操作，提高矿山开采的智能化水平与安全性，在保证开采作业人员安全的同时，促进整个矿山开采业健康发展。1张莉莉.测绘技术用于矿山地质环境的遥感动态监测J.西部资源,2022(04):197-200.2陈 翔.遥 感 技 术 在 地 籍 测 绘 方 面 的 应 用 思 路 构 建 J.中 国 标 准化,2019(18):247-248.3姜立芳.遥感测绘技术用于矿山地质环境的动态监测J.中国资源综合利用,2018,36(01):126-128.4刘晓艳.测绘技术在矿山地质环境遥感动态监测中的应用J.中国资源综合利用,2017,35(10):90-92.5张莉莉.遥感测绘技术用于矿山地质环境的动态监测J.世界有色金属,2017(11):43-44.