矿山开发及矿山环境遥感探测研究进展

从矿山开发和矿山环境遥感探测目标出发,紧密结合矿山地物遥感图像特征,针对高空间分辨率、高光谱、微波和热红外遥感等不同数据对多类型矿山目标的可探测程度,全面总结了矿山开发和矿山环境遥感探测的应用现状、存在问题、研究重点和需要进一步深入研究的关键技术问题,并初步提出了解决的思路。

矿山地质环境遥感监测方法初探

针对中国矿山地质环境监管的需求,分别就重要矿集区矿山地质环境监测、矿区滑坡危险性评估、矿区土地复垦可行性研究、尾矿库监测与安全性评估4个目标提出了遥感监测与综合评价方法,为矿山地质环境监管提供了新的技术手段,能够进一步加强中国矿山地质环境监管的时效性,并以此促进遥感技术在矿山地质环境监测中发挥更大的作用。

基于遥感和GIS技术的北川县地震次生地质灾害分布特征

以北川县为研究区域,利用多源、多时相卫星数据判读地震次生地质灾害,并在ARCGIS软件的支持下,对地震次生地质灾害的空间分布规律及其影响因素做相关性研究。结果发现,地层岩性、构造、水系、地形地貌等是地震次生地质灾害分布的主要影像因素。不同空间区域上各主要控制因素对次生地质灾害发育的控制力不一样。北川县的地震次生地质灾害沿北川—映秀断裂带密集分布,受岩石地层结构组分的影响,在志留纪地层中集中发育,受地形地貌的影响,在地形坡度30°—70°区域内集中发育。这些分布规律的发现,可以及时为北川县防灾规划和灾后重建提供科学依据。

汶川县地震次生山地地质灾害遥感调查

5.12汶川大地震瞬间释放巨大的能量,致使山体破碎,河流变迁,极大的改变了震区的地貌和地表景观,形成了崩塌、滑坡、泥石流等一系列次生山地地质灾害,对人民群众的生命财产和社会经济的发展形成了严重威胁。采用传统实地调查山地地质灾害分布状况的方法困难很大,航空遥感技术可以宏观、全面、精确、及时地获取地质灾害相关信息,及时采取应急措施预防灾害的进一步发生。综合利用不同时相、不同传感器的影像对汶川县地震次生山地地质灾害进行监测,很短时间内全面掌握了汶川境内的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞点的分布情况,利用先进的RS、GIS技术,在DEM的基础上,结合地质信息,通过水系流域的划分,探讨了地震地质灾害的特点和分布规律,为预防预警次生山地地质灾害提供了新的思路和方法。

矿山环境遥感动态监测中的相对辐射校正方法研究

多时相不变特征集(TIC)方法是一种简单而有效的相对辐射校正方法,该方法通过反射率基本不随时间变化地物的高密度中心确定线性回归方程,与目前国内多采用的伪不变特征点(PIF)方法相比,在反射率基本不随时间变化的地物数量较少时,不受反射率发生变化地物的干扰。在植被覆盖程度高、城镇点较少的矿山环境中,反射率基本不随时间变化的地物较少,因此TIC方法适用于矿山环境遥感动态监测。以鄂东南多金属矿区为研究区,使用TM数据,采用TIC方法对不同时相的归一化植被指数(NDVI)进行了相对辐射校正,有效地减小了辐射差异,实现了多时相遥感图像的辐射归一化。

基于嫦娥一号CCD数据空间特征的特定目标识别

基于嫦娥一号CCD数据的空间特征,开展月球表面陨石坑和线性构造目标识别的探索研究。利用图像边缘检测算法将影像分割成许多目标体;为了解决过度分割和错分问题,根据分割结果对分割后的目标体进行合并;为获取地质意义和语义信息更丰富的陨石坑和线性构造目标,将合并结果导入ArcGIS进行手动修改。最后,以影像数据的空间特征为基础,基于规则分类原理,根据研究需要设定不同的识别规则,进行陨石坑和线性构造的自动识别,取得了较好的效果。

内陆干旱区天然植物群落遥感制图研究——以敦煌盆地为例

内陆干旱区天然植物群落与当地居民生活质量、区域生态安全及地质环境关系密切。以敦煌盆地为研究区,选择Rapid Eye卫星遥感数据开展植物群落遥感制图研究。(1)根据1∶250 000地貌图及1∶200 000水文地质图设置了天然植被样方调查路线,据此实地调查了植物物种、高度、频度、长势等,区内共记录植物31种,分属16科,主要有9种优势植物,分别为红柳、胡杨、芦苇、骆驼刺、白刺、黑果枸杞、獐茅、蒙古韭和盐穗木;(2)结合地貌图及水文地质图,提出了以Rapid Eye数据为主、多源地学数据支撑的过渡带天然植物群落类型的确定方法:利用植物样方数据集确定单方向上一种特定植物类型到另一种植物类型之间的变化边界;分析Rapid Eye遥感图像的光谱、纹理和几何特征,基于Rapid Eye卫星遥感数据确定沿单方向变化的植物类型边界;在植物样方数据集和遥感图像无法精确确定边界的情况下,利用微地貌和地下水流动系统空间分布,确定区域空间上相邻的植物类型边界。基于这些数据集合方法建立了研究区植物群落的遥感解译标志;(3)采用优势种命名法,划分了研究区植物群落分类体系,完成其遥感制图,并分析了其空间分布分别与地貌及土壤盐渍化之间的关系。

遥感技术在黑龙江省矿山地质环境监测中的应用

针对黑龙江省矿山地质环境问题,紧密结合遥感技术发展现状和趋势,从资源损毁、矿山地质灾害遥感监测、矿山地质环境危险性评估与预警等方面提出了黑龙江省矿山地质环境遥感监测方法,为矿山地质环境监管提供了新的技术思路。

塌岸地质灾害遥感监测方法研究

结合遥感技术发展现状,从塌岸灾害体识别、灾害体监测、灾害影响因素监测、灾害承灾体识别与隐患分析四个方面阐述了遥感技术在塌岸地质灾害监测研究中的内容、方法及作用,提出了解决问题的思路,初步构建了塌岸地质灾害遥感监测的技术方法体系。

重大自然灾害房屋倒塌程度高分辨率遥感识别方法:以舟曲特大泥石流灾害为例

重大自然灾害引起的房屋倒塌程度的快速制图,对灾害应急救援和灾后损失评估意义重大。针对目前利用高空间分辨率遥感数据开展房屋倒塌程度调查中存在的主要问题,如房屋倒塌分类标准不统一、解译标准缺乏等,在考虑人员和经济损失状况、灾害救助、恢复重建难度等方面的基础上,建立了高空间分辨率遥感数据支持下的重大自然灾害房屋倒塌程度的分类体系,分为未倒塌、轻度倒塌、中度倒塌、重度倒塌、完全倒塌5级。系统描述了房屋倒塌程度遥感解译规则,建立了遥感解译标志,并提出了一种基于瓦砾信息开展房屋倒塌程度的遥感识别方法。最后,以舟曲特大山洪泥石流灾害为例,开展了房屋倒塌程度遥感制图研究。结果表明,利用此方法,房屋倒塌程度识别精度达到92.73%,完全能够满足自然灾害应急救援和灾后损失评估的需求。该方法体系为重大自然灾害应急救援和灾后损失评估提供了科学支撑。

基于遥感测量的土地覆盖景观格局多尺度研究

用景观格局指数来描述景观格局及结构特征,建立格局与过程之间的联系,是景观生态学最常用的定量化研究方法。在RS与GIS技术支持下,采用SPOT遥感图像作为数据源,对武汉东部城乡交错地带的土地覆盖景观进行计算,利用因子分析方法对37种常用的格局指数进行了选择并比较不同粒度上的差异。结果表明绝大多数景观格局指数都存在相关关系,故用一组不相互独立的景观指数描述景观格局则不具有说服力。通过因子分析我们把景观格局指数简化为3个主要的公因子:聚散性/多样性指标,面积、边缘指标和形状指标。这3大类指标的具体格局指数虽因粒度大小的变化有所改变,但在每个尺度层次上都呈现相似的特点,都能较好地表征研究区的土地覆盖特征,反映城乡交错地带的景观格局特点。通过本文的分析,我们认为,针对不同的数据类型和不同的研究区域有必要选择合适的景观格局指数来进行景观的空间格局分析。

三峡库区下岸溪小流域水土流失现状评估

以三峡库区下岸溪小流域为研究区,在GIS软件的支持下,利用2008年SPOT5遥感影像和1∶5万DEM数据,提取坡度因子、植被覆盖度因子和土地利用类型因子作为水土流失风险评估指标因子,结合土壤侵蚀分级标准,生成研究区水土流失风险分级图,利用改进的工程侵蚀模数计算模型,对小流域土壤侵蚀量进行了估算。结果表明:①本流域以水力侵蚀为主,占研究区总面积的88.81%,其中中度侵蚀面积占该流域总面积的38.49%;②开矿等引起的工程侵蚀对该小流域土壤侵蚀量贡献率很大,占该流域水土流失量的41.43%。因此,在开矿和矿区基础设施建设等工程施工时,应采取有效的水土保持措施。

采矿权登记信息矢量化的设计与实现

采矿权登记信息是矿产资源开发多目标遥感调查与监测过程中识别矿业开发秩序的重要数据源之一,但现阶段我国采矿权登记信息多基于Excel表、Access数据库的形式存储,无法与矢量地理数据或遥感影像进行叠加分析。在GIS软件未提供针对采矿权信息图形处理功能的情况下,将采矿权登记信息转化为矢量图形较困难。该文构建了一种快速、准确的采矿权登记信息矢量化技术流程,在ArcGIS内嵌的Visual Basic Application基础上,结合Microsoft数据访问接口ADO技术,完成了采矿权登记信息数据库的自动矢量化,扩展了ArcGIS功能。该研究为我国矿产资源开发多目标遥感调查与监测提供了强有力的技术支持,其成果可在相关的基础地理信息矢量化处理中推广应用。

基于GeoEye-1和DEM的富家坞铜矿区固体废弃物危险性分析

在ArcGIS支持下,利用1∶5万DEM对江西德兴富家坞铜矿区与铜厂矿区的汇流累积量和集水流域进行模拟,将该区划分为a、b两个流域,分水岭方向为NEE-SWW;将富家坞矿区所在流域a进一步划分为3个小的集水流域。在矿床学及采矿学等理论的支持下,利用美国GeoEye-1卫星数据,采用人机交互解译方式,对富家坞铜矿区固体废弃物分布进行了快速调查,查得其分布面积为2.105 km2。将固体废弃物分布与小流域划分结果进行空间叠置分析后认为:由于固体废物所在地段原始地形坡度陡,堆积厚度大,对下游的杨村等居民地构成泥石流灾害威胁;废弃物及裸露采场在地表水溶蚀下将对德兴市及其下游洎水的主要生活用水的水质产生严重影响。

基于Landsat 7的武汉市热岛效应研究

城市化使得城市数量和规模不断增加,城市作为人类对自然环境改造最为剧烈的部分,具有独特的区域环境,其中城市内部温度显著高于周边郊区的热岛效应是一个突出的城市环境问题,受到了普遍关注和研究。武汉市是长江中游特大城市,城市热岛效应明显,但对其研究很少。利用Landsat TM6波段数据,生成武汉市城市亮温场,分析了武汉市热场的分布、大小,利用亮温场均值、方差和相对温度评价城市热岛强度,并对城市热场的范围及强度变化与城市发展规模及方向进行了分析,取得了较好的效果。

基于最佳尺度的武汉市土地覆盖景观格局分析

通过RS、GIS技术和景观格局指数分析软件分析景观指数随粒度的变化效应,确定景观最佳观察尺度,对武汉市的土地覆盖景观格局进行量化分析.对16个不同粒度的栅格图分别进行18个相关指数的运算,根据14个敏感指数确定最佳分析尺度为90 m;选取了空间组成和空间构型两方面的指数,在最佳尺度下进行指数计算和景观格局分析.结果表明:武汉市是以水田、旱地和坑塘水面为主要景观类型的复合景观结构,优势景观明显,3种主体景观类型集中连片、分布广泛;建设用地比例高于全国平均水平;建设用地和旱地的斑块密度大,平均斑块面积小,景观破碎度较高.

环境减灾卫星高光谱数据在减灾中的应用研究

利用中国环境减灾-1A(HJ-1A)卫星高光谱数据开展减灾应用研究,可提高灾害预警监测能力,提高灾害预警监测精度,拓展国产星载高光谱数据应用的广度和深度。文章简要介绍了HJ-1A高光谱数据的主要特征,阐述了高光谱灾害监测的原理,初步开展了该数据在减灾领域中的应用研究,并展望了HJ-1A高光谱数据在区域土壤有机碳估算等其他行业的应用潜力。结果表明:HJ-1A高光谱数据能够满足干旱、火灾、洪涝、低温雨雪冰冻灾害、地质灾害、生物灾害等主要灾害类型预警、监测和评估需要。针对HJ-1A高光谱数据应用过程中存在的幅宽窄、速度慢和工程化应用水平低等问题,提出了建议:一是完善后续星数据指标;二是改进高光谱成像仪(HSI)大气纠正等数据处理方法;三是构建面向灾害领域的地物光谱库。

灾害事件和灾害过程驱动下Charter数据获取机制研究

通过回顾"空间与重大灾害"国际宪章(Charter)的发展历程、启动方式、运行机制及数据政策等情况,深入分析了Charter启动情况和中国应用案例。在此基础上,总结了目前Charter机制存在的主要问题,包括多灾并发及重灾频发时,Charter机制中存在启动条件缺乏、专题数据服务范围有限、统一调度系统尚未建立以及智能空间数据库管理系统需要优化等问题,因此造成了遥感数据的获取时效低、类型单一和自动化程度不高等问题。据此,提出了一种灾害事件和灾害过程驱动下的针对特定目标、解除时间窗口约束的动态自动化数据获取优化方案。结果表明:该方案能统筹用户需求、加强卫星调度,保障了多源数据获取的时效性和准确性,避免了数据冗余。

鄂西矿集区主要生态问题及生态重建对策

鄂西矿山密集区矿山开采导致了较为严重的生态环境问题,严重阻碍了矿区及周边的可持续发展。以矿山多目标遥感调查项目发现的主要生态问题为基础,对加强矿山环境恢复与治理进行了探讨和研究,以恢复生态学理论为依据,提出了矿山开采区土地复垦和生态恢复的对策。

基于Hapke模型的矿物红外发射光谱随粒度与发射角的变异规律

矿物红外发射光谱随粒度与发射角的变异是热红外地质遥感中的基础性问题之一,温度与发射率反演以及矿物信息提取均需要考虑发射光谱的变异.常规实验室矿物发射光谱测量技术难度较大,限制了对矿物发射光谱变异规律的深入研究.利用Hapke岩矿辐射传输模型对石英、白云母和钙长石3种矿物的发射光谱进行了模拟,将模拟结果与实测光谱进行了对比,总结了矿物发射光谱随粒度、发射角的变异规律,分析了Hapke发射率模型存在的问题.Hapke模型可较好地模拟矿物发射光谱整体谱形与主要光谱特征及其变异规律,但在某些光谱细节上与实测光谱仍有一定差异,其原因可能是模型中矿物介质中多次散射辐射为"各向同性"的假设所致;随粒度增加,吸收特征会增强,且位置可能发生漂移;随发射角增加,发射率逐渐减小,透射特征和吸收特征逐渐增强,但光谱的整体形状和透射特征、吸收特征、克里斯琴森特征的位置与形态均基本保持不变.