航测遥感技术在复杂地质条件下的矿产资源勘探应用研究

利用无人机进行采矿区的地理信息影像数据采集，我们利用空中的拍照方式进行动态的采矿区地质环境的动态追踪。它能够减少对煤矿地质地理的实地勘查，适用范围广且不受实际勘查过程限制，利用高像素的遥感地图分析采矿区地质情况，能够进一步辨别矿石种类，并进一步分析地区内采矿地质危险因素。

1 航测遥感技术的发展历程

1.1 遥感技术的起源与发展

从 21 世纪初开始，我们可以看到航 卫星遥感再到如今的高分辨率遥感以及无 照，采用航空摄影测量的结果 作靠人眼完成。中早期阶段（70 年代到 技术逐渐普及成熟，采用不同波段的光学成像 遥感数据越来越多地采用数字化的方式。 后来 卫星提供的遥感图像精度可达毫米级的分辨率， 遥感数据的融合为获取更深刻的信息带来福音。

1.2 航测遥感技术的关键技术

关键核心技术就是航空测量遥感的关键，包括三大类：传感器技术、数据获取与分析。不同种类的传感器应用于不同的场景，比如光学传感器可用于植被覆盖率、水情监测，雷达可用于昼夜不分的动态监测，高光谱传感器可用于矿物成分的判断，热红外传感器可以用于地球热量分布与矿区热污染的监测；数据分析包括对图像前期处理（即辐射、几何、大气校正），特征提取，图像增强与拼接裁切，实现从数据到信息；数据分析利用传统的统计分析方法、机器学习算法、深度学习，特别是机器学习（例如SVM、RF）算法实现更加自动化处理，结合深度学习（例如CNN）实现智能解读，有效提高准确率与效率；多种时相变化检测，实现地质资源开发情况、环境评价的参考资料获取，联合发展推进航空测量遥感技术的快速发展。

2 航测遥感技术优势

2.1 高分辨率

高分辨率的航空遥感技术以及遥感地图的高清晰度可以使得它们在地球探索上发挥一定的作用。当前的卫星图像所能提供的解析率已经达到了微米级别甚至是毫米级别，能够将地面上的任何特征清晰地展示，以期完成对细节上地质的探测。例如在寻找矿产资源的过程中，清晰的照片可以准确地指示出那些存在矿物质的地方，避免不必要的现场勘查工作。同时高光谱遥感能提供的大容量的光学信息可以帮助识别特殊的矿石，这对于预测矿物的存在提供一定的标准。该高清晰度在很大程度上保证了观察工作的效率，提高了得到结果的准确度。

2.2 大范围覆盖

航空测量遥感技术作为一项广泛运用的先进技术具有收集 地区内众多信息在高空中运用卫星、地面无人驾驶飞机的优点，该技术具有广泛分 地方，这样与传统的实地工作方式相比增加了工作速度快、人力物力、时间成本低的优势。 例如 资源评价过程中，航空器飞行一遍可以获得整个矿场以及周边地区内广泛的图片信息，为后期的研究以及决定的做出提供了全面的依据。

2.3 多时相观测

航测遥感的另外一个优势便是多时相观测，通过固定时间周期内重复观测遥感影像，实现对地面动态变化长时间跟踪。在开展地质资源勘探的过程中，通过多时相数据能够实现对矿区开采工作对生态环境影响的观测，如植被覆盖率、水质污染等，另外在开展寻找矿物资源过程中，通过多时相观测工作也可实现对地表小变化以及存在可能的矿物异常区域的检测。该持续跟踪，可实现对地质资源的开发形成科学的依据，亦可实现对矿区环境管理。

2.4 非接触性、智能化与自动化

由于它是无接触、智能化的，所以其应用方式在航空测量遥感的发展过程中，已经取代了人工现场勘察，成为现在获取地质资源最普遍的方法之 信息而不需要操作，因而节约人力物力，也能减少一些安全隐患的发生 为恶劣的区域；第二，利用智能化以及自动化能够使遥感数据处理的速率 工智能的技术自动化完成整个过程（数据采集和解析），减少人主观因素带来的误差，大大提高 准确度，这项技术的优势正在将地质资源的研究变成一个高效和精准的过程。

3 航测遥感技术在矿产资源勘探中的应用

3.1 基于航测遥感技术获取矿山地质勘探影像

应用遥感卫星影像图进行地质解读时，其本质要点在于运用卫星图片上呈现的岩石的色泽、反射光谱差异等确定岩石类型。岩石因生成的过程和形成的受力不同，在形态和特征上具有各自的特点，即它是区分岩石的关键点。岩石因所含有的矿物元素不同，其反射的光谱也随之有所不同，如影像呈现浅色区域面积较大，即可判断该位置是浅色矿物较多的地方；如出现的深色较大，则可推测此处的岩石是由较深色的物质组成。航空测量遥感同时运用遥感卫星技术以及遥控飞机的遥测可获得矿区的地质图像，但遥感数据的来源对遥感图像处理和遥感信息的抽取及解译具有影响，因此，需选取合适遥感地图资料作为底图。再运用基准控制法降低飞行过程中风力和方向对航摄遥感造成的误差。

遥感图像资料由于其来源广泛而形态各不相同，为更好地了解特定地区中的矿业开采情况及其地理环境，选择该次矿区为 1 ∶ 50000 的地质调查测区，通过遥感对测区进行全境扫描测绘，了解测区地形构造以及自然资源的分布情况，然后，以这些基础站点为基础，为了得到更准确的分析结果，则应该采用更高分辨率的遥感影像资料，如IKONOS 等卫星输送的高分辨率的清晰图片和无云影像，目标清晰、目标色彩饱和、图像无偏振现象、目标信息易于辨识。

3.2 矿山地质遥感图像处理

由于大气环境和空中存在的各种扰源因素的影响，遥感影像会受多种自然因素的影响而产生质量问题，如畸变、变形等问题以及边界不清楚等问题。因此，遥感获取到影像资料之后，就要对其相关影像资料数据进行处理，以克服遥感影像因大气因素与其他的光线影响的观察能力带来的物体反射变化现象。将遥感的彩色与多光谱资料进行单独处理，然后借助数字高程模型对相关的彩色与多光谱数据进行正射校正处理，最后采用大气校正的方法。但是，由于部分遥感影像的正射校正效果并不理想，此时，还可以利用上面提到的收集得到的地形基础资料数据再对其进行正射校对，并将可能存在较大辐射度值的相关初始数据进行处理，之后就是对目标图像进行匹配处理，即将拥有相同特征的地理分布不尽相同的相关图像资料相互进行匹配处理，最后对经过校正处理后的各类遥感影像进行拼接处理，以形成一张完整的影像地图，保证其包含了所有的观测对象且不会出现明显的人工作缝痕迹。

将其通过选取合适的色调使观察到的地理事物的差别更明显，然后对其进行分类与观察，是否清晰，色彩对比是否清楚，是否有连贯的过渡的色调。同时要确保这些地图在色彩上要基本与现实相符。对于同一块区域内数据，对其所观察事物的空间进行校验，方便组合数据的收集，并生成新的数据资料。当我们需要将不同时间段的图像合成在一起时，目的在于将被观测的主体及其周围的特征信息显现出来，并要清晰、明确边界的轮廓线。

3.3 矿山地质航测遥感信息提取与解译

对于遥感图像本身而言，其中蕴含的光谱特征和空间特征都是解析图像的重要来源。在有效提取矿山地学信息的过程中，有必要制定出合理的遥感图像解译标志。结合矿山信息特点会受到诸多自然因素的综合影响，因此，根据观察的目标对象的不同设置相应的解译标志。运用计算机对遥感图像目标地物之间的光谱差异进行识别，以此实现矿山地物形态的准确划分。将计算机与人机解析的方式结合来实现解译，在图像中存在的无法准确归类的属性信息，则将标签出来的地图单元解析信息予以分析，并做好遥感图像强化工作，使其中的矿山地质环境信息更易于提取及解析。本文研究得到的矿山地质信息包括矿区的地质资源使用状况和地质环境等，其中有矿产资源开采的使用情况以及地质矿产挖掘点所在的方位和面上的位置，同时还涉及调查研究地区内所发现的地质灾害，如地裂缝、地面沉陷区等地质环境。通过对分割测试区域的多次实验分析，用肉眼来识别彩色图像即可准确解译出50 个像素的矿山地物的使用用途，并对解译结果予以现场核实和精确评价。

3.4 地质灾害评估

航空摄影测量和遥感技 例如通过合成孔径雷达（SAR）和差分干涉测量（DInSA 对地表滑坡的发生和危险区域进行有效识别并对其 能发生的滑坡灾害，采取行动杜绝了人员伤亡和经济损 态特性、植被茂密、降水等因素，通过航测遥感技术和无 感图像的识别分析手段，对泥石流险情等级区域进行划分，并制 灾害的发生，改善生态环境。

3.5 矿区环境监测

3.5.1 水体污染监测

在矿产资源开采加工的过程中，可能造成尾矿库溃坝或者废弃岩体流失的现象，可能会造成周边水域发生重金属污染，危害生态环境及人体健康。通过航天摄影测量与遥感技术，能够快速勘测出污染源，并对污染程度进行评价。例如，在锡矿开采区一项研究中，研究人员持续利用高分辨率的卫星影像监测该区域周边的水质状况，发现在尾矿库附近水中呈现出非正常的黄色 取样化验证明含有过量的砷。当地政府对其制定了若干措施，如建造污水处理器、提高尾矿 通过对持续的高分辨率卫星影像进行观测分析，发现水中砷含量，由最初的 0.12m /L 开始下 降， 后期降至治理后 0.03mg/L 的水平，说明治理举措发挥了良好的作用。通过这个例子说明了航天摄影测量与遥感技术准确性高，污染源的定位精度高。

3.5.2 植被覆盖度分析

在矿产资源开采过程中往往会严重破坏环境植被，对生态系统平衡及物种多样性产生影响。可通过航空摄影测量与遥感技术结合其标准化植被指标（NDVI）来准确表征矿区植被覆盖的变化情况，作为生态修复的技术基础。例如针对铅锌矿产开采对环境植被的影响，学者利用无人航空器获得的高精度图像获取数据，对其中NDVI 进行了研究，以便于观察矿区植被覆盖的变化过程。由于矿区长时间露天采掘，该区域的植被覆盖率逐步减小，其天然环境遭受极大损害，故在此区域实施了一个生态保护计划，具体项目为种植植被、改良土壤质量及坡面绿化的修复。经过不间断的空中影像和遥感技术观察，可知植被覆盖在植被修复后第 1 年恢复到原来植被状况的0.42，以此可表明该技术能够准确反映植被覆盖的变化情况并可以促进生态修复工作的开展。

3.6 数据矿山的建设

为了确保对矿区生 程购 典新 化处理矿产资源、自然环境与地理信息等方面的 常测量的方式却难以完成对这些数据的 用价值的同时也会造成重复劳动，质检结果 功能，数据可长久保存，后期修改、整理、 无人机是可以贴近区域附近环境获得高分解 机进行测量，利用无人机飞行监测方式， 对新 所有情况起到了更为全面、更为精准的作用。

3.7 保护利用矿山资源

在地下矿产普查测量项目中， 为地下矿产资源的保护提供 新的途径。因为 开发利用是人类社会可 践行科学发展可实现实时对地及时的应对举措，确保地下矿 的作用。另外，这些矿物质 质以获利的；所以我们要合 对某一些矿山采取全程监控是不 现实的， 行监控，达到保护矿产资源的目的。

结论

在科技创新发展的新形势下，无人机航空摄影技术也呈现出相关的变化和技术发展，已经成为矿业公司最主要的作业形式。在此过程中，能够充分地结合自身优势，通过高效率的方式服务于矿业公司的经营需求，能够充分地提升矿业公司测量工作的效率性，降低人为因素所造成的误差程度，明显降低测量成本，从而获得较高的经济收益。在未来的发展过程中，我们将继续借助先进的无人机技术工具，实现高水准的矿业测绘，更科学地助力矿业测量。

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