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矿山遥感动态监测系统

内蒙古阿拉善盟是一个矿产资源较为丰富的地区，矿产资源开发给当地经济带来了繁荣，同时也对生态环境造成一定的破坏，特别是一些地区特定的矿产资源乱采滥挖引起环境污染、资源破坏等一系列问题。如何及时发现这些问题，并对其实施有效监管，是当前进行矿产资源开发管理所面临的重要课题。

国遥万维公司应用遥感技术、地理信息技术和全球定位技术搭建可视化平台，以矿产资源的非法开采监测为主题，利用遥感技术手段，采用形象的图形图像语言和简便的计算机表达方式，可以为阿拉善盟市国土资源部门进行矿产资源的开发管理、低成本快速高效地打击非法采矿行为提供科学执法依据。

利用多种遥感平台获取的多种类、多时相遥感数据，或者是高分辨率的无人机航拍数据，采用多种遥感图像处理方法，通过室内对比，提取出矿产资源开发地采矿活动痕迹的影像信息，发现其不同时段采矿活动痕迹的变化信息。然后在野外实地建立采矿活动痕迹遥感解译标志，再对影像进行全面解译分析。以采矿权登记信息为合理开发依据，将采矿活动痕迹解译成果与采矿权登记范围进行叠合分析，以便筛选、界定出非法盗采区域。最终形成监测成果图像、图件、统计分析成果，提供进一步执法检查，并能通过矿产遥感动态监测系统展示给相关管理部门。

“阿拉善盟市矿产资源开采状况遥感动态监测系统”是以由图形、图像、统计数据及调查研究成果等数据所构成的数据库为基础，在地理信息系统的平台上建立的可视化监测系统。该系统的基础数据主要包括地形数据、多时相和多比例尺的遥感数据（航飞、卫星遥感）、基础地质矿产图、矿产开发利用现状图、矿产资源规划图、探矿权和采矿权登记范围图和登记表等。主要功能包括系统初始化、查询浏览、对比监测、专题制图、滥采预警、虚拟现实、系统维护等功能。

1、矿山属性查询

在遥感解译结果的基础上，采用面向对象方法，以矿井（坑）为对象建立数据库属性表包括采矿范围、采矿许可证号、矿产种类、矿山建筑名称及尾矿种类等内容，以用户的采矿许可证为主键，把其它解译内容的采矿许可证字段作为外键关联到矿山数据库中。在矿山遥感监测信息系统中就可以通过点查询、多边形

查询等方式显示矿山属性。

图1 矿山属性查看图

2、对比监测

系统可以用左右或上下的方式显示历史影像和现状监测影像。利用对比方法提取矿产资源开发地采矿活动痕迹的影像信息，发现其不同时段采矿活动痕迹变化信息。以采矿权登记信息为合理开发依据，将采矿活动痕迹解译成果与采矿权登记范围进行叠合分析，以便筛选、界定出非法盗采区域。

图2 对比监测图

3、矿区管理

（1）结合三维可视化软件C-Tech，构建三维虚拟矿区场景；

（2）实施矿区场景信息的数字化和网络化；

（3）构建矿区生产和管理业务的数字化流程；

（4）构建“主控机房—移动终端”模式的矿区生产监控系统和生产管理信息系统；

（5）矿区生产和管理预案（含各种应急预案和救援预案）模拟和辅助决策。

图3 某矿区的三维地质层效果图

4、矿区储量分析

利用遥感监测系统并结合三维地质建模软件C-Tech，通过少量的钻孔数据，模拟出矿层分布情况，进而计算出矿产的储量。具体应包括如下功能：矿山的构成、矿产储量计算、生产矿量计算、储量变动统计、矿石贫化与损失计算等。

图4某矿区铜矿储量计算（得出该矿铜矿储量为：18304立方米）

C-Tech是一套完整的可视化分析系统，该系统能够很好的解决复杂的地质三维建模问题，具有海量的数据处理能力，强大的计算机图形重构能力。可以为阿拉善盟市国土部门勘察管理矿产资源提供科学依据，有利于进一步合理开发阿拉善盟矿产资源。

图5C-Tech三维可视化效果图

C-Tech软件具有如下特征：

➢钻井数据和采样点数据的加载、处理和分析；

➢数据的体绘制和等值线绘制；

➢利用专家系统对参数进行评价，使空间kriging算法达到最优的效果；

➢可以对浓度、矿物质、污染等属性进行彩色赋值，以实现更逼真的现实效果，提高对地质体的三维可视化能力。并且可以实现对于土壤、

地下水肿污染物的体积和土石方计算的能力；

➢钻井的定址、已有的钻井和测量数据的分析；

➢定点场所的地质观测；

➢三维建筑的定址和轮廓的勾绘；

➢道路选址、地形分析等；

➢航空影像的处理分析；

➢土壤的污染分析；

➢地下水的污染分析；

➢地下水流分析；

➢湖泊、河流和海洋数据的处理分析；

➢空气和噪音污染的等级分析；

➢3D功能可实现模块化操作，简单直观；

➢隧道挖掘；

➢高级纹理工具；

➢坑槽建模；

➢交互式构造分析；

➢工程量算；

➢利用已有的数据分析，选取最优的钻井位置，定位矿物含量较高的地点；

➢探矿工程、矿产资源评价。

5、利用雷达卫星进行地面沉降监测

煤炭的开采和利用，产生巨大的经济和社会效益，同时也给矿区生态环境带来了一系列损害，宏观表现为：开采后在地面形成的沉陷盆地，所造成的地面沉降使农田、建筑物、道路等受到影响和破坏。这种由地下开采引起的损害不仅仅是环境问题，而且影响到矿区城市的社会稳定与可持续发展。

通过雷达差分干涉测量技术可以对地下采矿造成的沉陷盆地及以外的地表沉降进行监测。

利用雷达卫星数据，通过差分干涉测量处理，获取了澳大利亚悉尼东南部一矿区的沉降结果，矿区沉降量达到5cm。

利用雷达卫星数据获取的同一矿区的24小时内沉降结果，其结果与水准测量结果十分吻合。

同时，随着城市建设的发展，人类工程经济活动引起日益严重的城市问题。其中，城市地面沉降直接影响区域经济的可持续发展并威胁人民的生命安全，从而成为人们日益关注的问题。

利用雷达数据干涉技术获取的天津市区地面沉降结果，并与水准沉降图叠加对比，结果吻合。