矿山地表要素遥感特征提取与用地动态监测研究

矿山地表要素遥感特征提取与用地动态监测研究矿产资源是人类社会的发展和国民经济的建设中不可缺少的物质资源。

矿产资源的形成历时漫长,资源储量有限,不可再生,矿产资源的保护及可持续性发展是我国矿产资源既定的发展方向。

20世纪以来,我国的矿产资源开发得到飞速发展,由此也引发了许多生态环境问题,因此矿产资源的开发利用现状备受人们关注。

利用遥感影像,采用一系列提取手段进行矿山地表要素特征提取,对矿产开发利用状况调查具有重大意义。

目前对矿山开发状况和地物分布提取研究,多采用高分辨率影像进行人工目视解译,需消耗大量的人力物力。

因此研究矿山地表要素遥感特征的快速提取及用地动态监测,为矿山开发情况的实时监测提供科学依据,对矿山开发环境的保
护及优化管理具有重要意义。

本文研究内容为“地表采矿系统多要素分层遥感信息提取与自动识别方法研究”国家自然科学基金面上项目(4117134)的子项目。

文中以湖南省花垣县锰、铅锌矿集中区作为研究区,以为中分辨率Landsat影像和高分辨率IKONOS影像为基础数据,寻求矿山开发状况和地物分布情况信息提
取的有效方法,展开了分析研究工作,主要有以下内容:(1)结合实地调查分析,构建矿山地表要素的遥感解译标志。

在研究区,进行野外抽样调查研究,分析总结出花垣县锰、铅锌矿现状地表特征状况;依据野外调查所得地表要素特征及先验知识,分别构建矿山地表要素在
中分辨率Landsat影像和高分辨率IKONOS影像中的遥感影像解译标志,为矿产开发情况的调查和矿山地表要素特征提取提供参考。

(2)以花垣县铅锌矿化集中区为例,对矿山占地情况的时空变化及驱动力进行分析研究。

在解译标志建立的基础上,选取5幅1990~2014年之间影像清晰的Landsat影像,运用RS决策树分类和GIS空间分析技术,使用采矿用地动态变化模型、地物转移矩阵及质心迁移的方法,研究花垣县铅锌矿矿化集中区近25年采矿用地数量变化、空间格局演变以及驱动力分析。

研究表明:1)自1999年建成三个矿山以来,铅锌矿采矿用地呈持续增长趋势。

2)铅锌矿矿山用地的扩张方向和范围受成矿地质条件约束,为东北西南延伸。

3)矿山用地增长情况则受经济社会因素和政府政策的双重影响,1999-2003、
2003-2009、2009-2014三个阶段的变化状态呈现先加速后减速的过程,其增长速
率呈“?”态势。

4)矿产资源开发根本驱动力是利益;政府政策作为宏观调控的手段,能够推动矿山开发走向合理利用和有序开发,是最具执行力、最有效的方式。

(3)以芭茅寨铅锌矿区为典型矿区示例,进行高分遥感影像矿山地表要素的特征提取研究。

以2012年8月IKONOS遥感影像为基础遥感数据。

通过采集地物样本,分析矿山地表要素的光谱、纹理特征,使用面向对象分层分割的方法,建立芭茅寨铅锌矿区地表要素分类规则,根据知识规则进行矿山地表要素的分层提取。

对比分析了面向对象分层提取与基于像元的分类的效果,结果表明,面向对象分层分类的方法能够较之更好的提取出典型矿区的矿山要素。

最后借助人机交互解译的方法,修改完善分类结果,最终得到芭茅寨铅锌矿区地表要素分布图。

(4)以C#为开发环境,采用ENVI/IDL和ArcGIS Engine的二次开发手段,通过多种语言混编,实现功能模块的构建。

包括基于传统分类方法的矿山占地信息提取模块、基于面向对象分类的矿山地表要素提取模块、以及基于人工交互解译的辅助矿山要素提取模块。

为后续矿山地表要素信息提取系统的建立,提供功能支持。