现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用.pdf

第 51 卷 第 1 期有色金属设计Vol.51 No.12024 年 3 月Nonferrous Metals DesignMar.2024收稿日期:2023-07-20作者简介:许正芳(1996),男,广西乐业人,助理工程师。主要研究方向:地质找矿、露天矿山开采、矿山地质、铝土矿等。现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用许正芳(中国铝业股份有限公司广西分公司,广西 百色 531400)摘要:遥感技术在短时间内就实现了长足发展,并以其独特的价值及作用,使整个人类社会发生改变,更为具体行业的发展提示了方向。受人口持续增长、经济高速发展的影响,矿产资源面临的供需矛盾也日益显著,现代遥感技术在找矿中表现出其独特的价值及作用。文章针对现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用加以研究,围绕该技术的具体应用方式进行辨析,结合具体案例探究现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用。关键词:现代遥感技术;有色金属;矿山;找矿中图分类号:TD178文献标识码:A文章编号:1004-2660(2024)01-0113-05Application of Modern Remote Sensing Technology in Prospecting Nonferrous Metal MinesXU Zhengfang(Aluminum Corporation of China Limited Guangxi Branch,Baise,Guangxi 531400)Abstract:Remote sensing technology has rapidly advanced since its inception,and through its unique value and effect,it has induced significant transformations across human society.Furthermore,it has unlocked boundless opportunities and possibilities for the development of specific industries.Due to the sustained popula-tion increase and rapid economic expansion in recent times,the supply-demand conflict concerning mineral re-sources has intensified.In this context,modern remote sensing technology has demonstrated its unique value and effect in prospecting.Therefore,this paper studied the application of modern remote sensing technology in prospecting nonferrous metal mines.It began by delineating modern remote sensing technology,progressed to an analytical examination of its specific applications,and culminated with an exploration of its application in pros-pecting nonferrous metal mines with concrete cases,supported by concrete case studies.The aim is to provide reference for the development of contemporary mining industry and remote sensing technology.Keywords:Modern remote sensing technology;Nonferrous metals;Mines;Prospecting0 引 言受科技发展、资源短缺等各方面客观因素影响,我国地质矿产工作近年来在勘探作业上高度重视高新技术的应用,以现代遥感技术为首的各类高新技术开始被广泛应用到找矿工作中。在过往数十年的勘探工作中,矿产相关行业积攒了大量的地球物理资料及遥感资料,但受限于过去知识层次及信息提取技术的局限性,大量数据实际上并没有得到充分、有效利用,数据蕴含的价值也没有被开发出来。而随着近年来地质找矿工作面临的要求越来越高,遥感技术的价值开始以一种近似抽丝剥茧的方式被逐渐开发出来,为更快、更高效、更经济勘探成果的获取创造了可能。遥感技术在各地找矿作业尤其是有色金属矿山找矿作业中的应用,也变得越来越普遍,并在一定程度上推动了矿产相关行业的发展。有色金属设计第 51 卷1 关于现代遥感技术1.1 现代遥感技术的原理及应用优势现代遥感技术起源于 18391956 年间,最早来源于国外一张高空俯拍的全景照片,并在后续发展中诞生了有色照片、光线影像、物象转化、数字分析技术等全新科技。当下主流遥感技术的工作原理,是通过收集物体存在、发散的电磁波并加以整合分析,从而实现遥感检测。原则上遥感技术能够通过光谱原理监测到所有物体,这是由于所有物体都能够反射光谱,且不同物体反射的光谱并不相同,因此结合物体光谱特性就可倒推物体特征。而遥感技术正是应用这些特征,实现不同地理位置物体的探测1。现代遥感技术的技术优势,体现在探测范围广、信息全面、采集处理速度快、技术应用过程中负面影响高度可控等,而也正是因为这些优势,现代遥感技术在农林、土层、水域、天体、资源相关的行业及领域中,均有着非常广泛的应用。1.2 现代遥感技术的设备支持及主流应用领域现代遥感技术是高精尖技术的一种,因此其技术应用也需要高度专业化的设备来提供技术支持。主要设备包括遥感监测器、控制中心、信息传播及接收设备、图像形成设备及数据分析设备等等2。不同设备在遥感探测中发挥的功能是不同的,如遥感监测器就可获取物体的外形特征,控制中心则结合实际需求及现场环境对不同设备发出不同指令,信息传播及接收设备则用于收获具体的探测信息,数据分析设备会对收集到的数据进行分析并加以对比来确定物体状态,图像形成设备则结合信息内容形成具体直观的图像3。在以上种种设备的强大功能支持下,现代遥感技术可应用到为数众多的行业及领域中,包括但不限于军事、气象、农业、林业,以及一切与全局性、大范围探测工作相关的领域。2 现代遥感技术的具体应用方式2.1 遥感图像预处理遥感图像预处理包括大气校正及数据集合校正、遥感图像增强处理、遥感蚀变信息提取等具体应用方向。2.1.1 大气校正及数据集合校正在日光抵达地面之前会被大气层吸收,并产生一定程度的散射,而这种吸收与散射在遥感目标上同样会发生,而这种效应会降低遥感图像的反差。这是由于大气散射主要影响短波信号,对长波信号的影响较弱。因此遥感技术在进行大气校正时多应用几乎不受大气影响的波段,结合不同波段的对比分析结果,采取回归分析方法计算大气干扰值并进行校正4。主要应用的方法是选取最暗区域作为目标区域,并研究其不同波段的亮度值,主要应用的回归方程式如下:I=biY+ai式中:I 计算结果;Y 代表遥感图像单独的灰度值;ai,bi 回归直线的斜率与截距。另外由于原始遥感数据会出现不同程度的偏移及几何变形,因此需要对原始遥感数据集合进行精确校正,来保证图像与实际情况的匹配度及图像精度。遥感技术最终形成的图像具有多中心投影的特征,因此多采用多项式校正方法进行图像校正,在对图像变形规律进行模拟之后,通过结合有限地面控制点的求解系数可获得图像的校正坐标。2.1.2 遥感图像增强处理由于遥感影像中用于反映矿化蚀变的目标信息,会受到水、植被、山阴表面、云朵等自然环境因素的影响,而这些因素中有部分拥有较高亮度值,且自身分布相当广泛,对此就需要针对遥感对象进行目标信息增强识别。在这方面常用图像掩蔽处理选择性去除原始图像中代表集中干扰信息的像素,仅保留含有矿化蚀变信息的地质体5。实际图像数据分析处理过程中,多应用位图存储区标记、判断及选择像素点,后结合其具体位置选择是否参与到计算中。另外遥感蚀变信息增强可分割地质图像内的波段区域,获得的频段比可用于指代具体地区的地物分布状况,特定频段存在的乘性噪声及乘性因子也能被消除,因此这也是一种常见且得到广泛应用的矿化蚀变信息增强方式。应用这种方式的具体公式如下所示:DNls=a(DNilb/DNjls)+b式中:DNls 行列象元在波段、波段上亮度值的比值;a,b 指代两个常数,一般取动态范围实411许正芳:现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用现比例的调整。2.1.3 遥感蚀变信息提取遥感蚀变影像的分割与信息提取,可采用最优图像密度及最佳密度法加以实现,其中最优密度分割是将图像灰度(一般以从最小到最大递进)作为有序量,在具体分割时则应用 Fisher 准则,分类提取每段离散程度和最小、段与段离散程度和最大的段内目标信息。其离散度之和的确定一般通过形成图像直方图获取,只要图像直方图没有出现双峰、多峰的情况,最优密度分割往往能充分发挥其应有作用。而在空间探测中,不同蚀变信息也会与一些原始波段、比变量及主成分因子产生不同程度的“亲和力”,且因为蚀变信息在图像空间中并不呈现均匀的分布状态,因此上述内容从属的类型也会存在根本性的差异,如带状图像的特性就以空间相关性为主,而这种相关性又可用于推测矿物蚀变情况及分布位置,具体算法步骤如下公式所示:Cosij(h,l)=k(xikxjk)/k(x2ikx2jk)式中:xik,xjk,x2ik,x2jk 不同窗口的平均值;图像亮度值。2.2 地面观测数据提取2.2.1 地面观测数据转换由于遥感技术获得的地质资料往往来源广泛,这意味着数据种类繁多,且不同数据之间存在较大的维度差异,由此导致数据之间可能同时存在线性关系与非线性关系。在这种情况下,传统数据处理方式无法完成原始数据的综合性分析,对此就需要针对不同类别地学数据的类型及特征,通过数据转换量化非数据地学信息,并将转化结果建立起统一的维度模型6。实际操作时需遵循信息损失小、控制干扰量的原则,通过变化值确定观测值函数,并以定义全新观测值的方式取代原数据,其函数表现形式如下:Y=F(x)式中:Y 数据转换值;F 函数转换关系;x 原始观察值。2.2.2 地质图形数据转换地图数据多以图形方式呈现,呈现时会结合不同图元属性描述来表述具体的地质特征、地质实体及成矿特征,而该类型的数据会一定程度占用甚至填满部分空间,被占用或填满的空间有对应的空间范围,虽然可以用面积、周长及线长加以明确,但其基元特征却无法直接用明确的尺度描述。为保证矿产资源探测的有效性,就需要深入分析具体地质体的类型、性质、相互关系及雾化属性,并有效处理与成矿地质环境密切相关的地质图件的量化转换7。如果能够获得计算机信息技术的支持,地质信息空间叠情况的分析结果将具有更强的真实性,具体应用时多采用矢量法与栅格法,但矢量法会因多种信息叠加分析而面临较高的复杂性,因此栅格法的应用更为常见,一般是通过将网格划分为地质图/构造图或地球物理化学数据两种策略。实际处理过程中如果选择间距小的网格,则其精度更高,但也会面临计算处理时间偏长的情况,所以为了保证信息汇总工作的效率,通常倾向于采用分辨率更高的网格。3 现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用实例研究3.1 应用实例受近年来现代遥感技术发展日益深入、控矿构造理解及认识不断加深的影响,某地在对 A 地区与 B 地区进行 1:25 万遥感控矿构造进行解译的过程中,发现这 2 处地区的已知矿床/矿点集中分布区级环形构造密集区,于空间分布上表现出高水准的一致性。目前已经了解到的情况时,2处矿集区内的矿床/矿点多位于环形构造密集区内,且多处于子母式环形构造的子环中,这类位置同时也表现出清晰的影像标志,在图像中位于多个环形构造交集处,或是处于环形构造的中心位置(少数处于边缘位置)。就其矿床/矿点在环形构造中表现出的空旷规律来看,已有野外检查结果中尚未针对这类区域进行重点检查,且遥感影像特征标志的环形构造同样未经过重点野外检查。相关工作人员在发现这方面问题后,应用现代遥感技术结合野外检查重新对这两处地区进行检查,后续检查结果中显示 A 地区共有 6 处具有进一步开发价值的矿床/矿点,而在 B 地区,具有这种价值的矿床/矿点共有 5 处。3.2 有色金属矿山环形构造找矿中现代遥感技术的应用成效H17 环形构造:在应用现代遥感技术进行勘511有色金属设计第 51 卷探,并针对地区此环形构造西北部行野外检查时,于检查位置发现共计 7 条金属矿化带,整体呈南北分布。南侧矿化带大体呈现为近南北向,宽度普遍在1 m 左右;北部矿化带走向变动剧烈,整体表现为北西西向与北东东向两种走向,宽度在 26 m 之间不等。矿化蚀变以硅化与褐铁矿化为主要表现形式。后续对所有发现的矿化带进行垂直矿脉连续打块取样并进行分析,发现所有 7 条矿化带中金、银两种金属最高含量分别为 1.87 g/T与 12.1 g/T,证实此处矿化带具有深度开采价值。H98 环形构造:通过应用现代遥感技术,发现该处环形构造西北边缘疑似存在金属矿化带,后针对此区域进行野外检查,发现该区域长城系高于庄组白云岩中存在一条锌铜矿化带,矿化带走向趋于南北走向,有些微倾东趋势,倾角 82。矿化带围岩以薄层白云质灰岩为主,矿化蚀变主要表现为硅化、褐铁矿化、钾化与白土化,所有蚀变基本全数沿构造破碎带及两侧薄层白云质灰岩层理发育。进一步探测发现矿化带宽度参差不齐,在不同位置宽度表现差距异常明显,但绝大多数宽度超过 3 m。为进一步验证地区矿化蚀变情况,工作人员选择在浅井 23 m 及 34 m 处刻槽取样。对 23 m 取样结果进行分析后,发现该处矿化带铜、锌含量分别为 0.25%与 0.39%;对 34 m 取样结果进行分析后,发现其铜、锌含量分别为 0.36%与 0.48%,证实该处矿化带具有深度开采价值。后对另外两处环形构造行不同程度的刻槽取样化验,于其中发现不同含量的铅、锌、银等金属成分,现将刻槽取样化验结果见表 1。表 1 刻槽取样化验结果一览表Tab.1 Overview of channel sampling assay results项目/样品编号银/10-6铅/%锌/%矿带编号Fy440.60.1500.210K1Fy451.20.6600.280Fy462.10.8300.410Fy470.90.4500.450Fy481.60.2100.830K2Fy491.50.7700.630Fy509.73.9301.2603.3 现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的具体应用3.3.1 光谱扫描光谱扫描是现代遥感技术在找矿中的具体应用策略之一,上文实例中野外探测之前,就需首先通过光谱扫描确定具体区域含有矿藏的可能性,并对其开发价值进行初步评估。当前遥感技术在有色金属矿山找矿领域的应用,已经达到了较高的水准,可通过收集地形地貌内的具体地物信息并分析其光谱特征,借助相关设备对既定区域行全方位的光谱扫描,之后结合地理卫星图貌及地质填图法,为扫描区域测绘出基础地图,从而指引野外探测检查工作的进行。即使是遭遇疑难问题,也可应用光谱扫描重新扫描人力难以抵达的险峻地段,从而为有色金属矿山找矿提供理论支持及依据。3.3.2 信息管理信息管理是现代遥感技术在有色金属矿山找矿中应用的重要环节之一,需要在前期将遥感设备投入到具体区域中,应用遥感探测器对区域地形进行初步检测,并获得基础性的地形、地貌、地质信息,之后将这些内容反馈给专业探测人员。同时这些采集到的信息还会反馈至控制中心,由控制中心通过相应软硬件形成更详细的地形地貌图,为找矿作业提供方向行的支持。除此之外,遥感技术还能够对扫查区域内的地形地貌进行详细分析,进而为具体野外探测检查技术、步骤及流程安排提供信息支持与策略支持,明确不同工作人员需要执行的工作内容,从而确保野外扫查得到高效率、深层次且全方位的规划,并确定具体的找矿工作模式。3.3.3 矿物鉴定由于不同物体在光谱特性上的表现是不同的,其光谱反射结果也会因环境不同因素影响产生变化。这就意味着金属矿山中具有成矿特征的矿带拥有自身独特的光谱表现特征,而这种特征就可用来判断岩石及矿物的基本信息。在匹配图像增强技术之后,可通过有效分析及提取初步确定矿物的状态,从而评估有色金属矿山矿带是否具有理想的开发价值。目前现代遥感技术采集地物光谱特性的 2 个最佳窗口分别为 0.32.3 m(反射光谱特性)和 10 15 m(发射光谱特性),而案例中的矿带就是通过这两个最佳窗口611许正芳:现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用加以明确的。4 结 语结合上述内容不难看出,随着科技的逐步深入发展,现代遥感技术在有色金属矿山找矿中逐渐表现出其显著的价值,同时这种技术也可与传统找矿技术相结合,从而开发出更科学、高效的找矿技术。这无疑为我国金属矿脉勘测作业创造了全新的发展路径,对我国能源结构及整个社会的发展具有无法估量的深层意义。参考文献:1刘超.现代遥感技术在有色金属矿山找矿中的应用J.工程技术研究,2020,5(15):36-37.2万之璋.现代遥感技术在地质找矿中的应用研究J.西部资源,2022(03):116-118.3吐尼亚孜由努斯.现代遥感技术在地质找矿中的应用J.新疆有色金属,2021,44(05):97+100.4朱明永.现代遥感技术在地质找矿中的运用分析J.世界有色金属,2019(23):74-75.5覃旭,王振琦.现代遥感技术在青海木里矿地质找矿中的应用研究J.中国金属通报,2021(03):27-28.6管仁君.探析金属矿产勘查中地质找矿技术的应用J.世界有色金属,2022(24):60-62.7陈瑞源,叶垚.有色金属矿山地质勘查及找矿技术分析J.世界有色金属,2022(21):55-57.(上接第 90 页)另外,整个施工过程计算分析显示,所有杆件仅存在整体稳定超限问题,强度都能够满足,设计研究团队还提出了在失稳杆件外临时增设套管的方式,类似于钢结构屋面系统中在拉条设置套管的原理,由套管保证原受拉杆件在受压工况下的稳定性。此套管可仅在设置临时支座时扣装在斜腹杆上,临时支撑拆除后取除再重复使用。该项目实际施工过程中采用了在临时支座斜腹杆中部增设侧向支撑的方式,施工完成后可拆除。经实例表明,这种方法非常有效的解决了杆件稳定超限的问题,且提高了施工效率,临时支撑也可以重复使用。应注意合理的施工顺序,先悬挑支座局部,待支座固定并形成稳定锥体后,其余施工界面再后续跟进。在各个施工阶段过渡期间,即安装下一个支座拆除上一阶段支座的时段,是结构受力逐渐转移和内力重分布的过程,需要对各支座杆件做好监测,以保证施工安全,直至所有支撑拆除,结构完全进入设计受力状态。4.4.2 悬挑网架挠度位移偏大问题在进行悬挑延伸拼装时需注意:严格控制荷载水平,尽可能的减少作业人数;特别关注挠度较大的工况步骤,做好变形监控;做好相应的人员保护措施;根据合理的施工顺序的建议,施工时衔接下一支座(包括临时支座和永久支座)的局部先出挑,待支座衔接好了,后续的部分再跟进。5 结 语综上所述,随着大跨度网架运用的越来越广泛,工程施工方式更加多样化,技术也在日益提升,但由于建筑结构本身的复杂性,在实施过程中还是会受到多种因素的影响。制定施工方案时,如何在提高效率、节省社会资源的同时下保证施工安全,做好施工的设计工作就成为关键的一步。将施工融入到设计过程中,对施工各阶段进行全过程分析,能够更加精准、有效的解决施工安全隐患。这对工程从业人员来说就需要更强的专业能力,从而也能推进建筑行业更好的发展。参考文献:1杨建林,吴康.钢网架高空散装施工技术J.山西建筑,2008,34(33):148-149.2杨伊浩,刘富成.钢结构网架施工技术应用及质量控制措施J.建筑技术开发,2019,46(18):14-15.3秦李杰.大跨度螺栓球钢网架高空散装施工技术J.工程施工技术,2019:185-186.4赵夏莉.大跨度高空散装钢结构屋盖网架施工技术J.施工技术,2019:37-38.711