矿山环境高光谱遥感监测研究进展
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收稿 日期 :2014—12—12;修订 日期 :2015—02—13 基金项 目:中国地质调查局项 目“地质勘查遥感系统集成与综合 应用示范 ”(编号 :121201 1 120226)和高分 国土资源遥感应用示范系统
1期项 目(编号:04一Y30B01—9001—12/15)共同资助。
我 国矿 山环境 遥感调 查 大多采 用 多光谱 遥 感数 据 J,但 因其光 谱 分辨 率较 低而影 响 了矿 山 环境 要素 的识 别 精度 。在 21世 纪初 ,我 国 曾采 用 Hype— rion星 载高 光谱 遥感 数据 对 江西 德 兴铜 矿 矿 山污 染 进行 了直 接识别 与研 究 _1 。另 外 在 黑 龙 江 大 兴 安 岭地区,也 曾利用航空高光谱 PHI数 据开展 了植被 地化信息 异常探测 和植被 理化信 息提取研究 _l 。
矿 山环 境 高光 谱 遥 感 监 测 研 究 进 展
李万伦 ,甘 甫平
(1.中国地质 图书馆 ,北 京 100083;2.中国 国土 资源航 空 物探遥 感 中心 ,北 京 100083)
摘要 :在综合分析大量文献 的基础上 ,归纳 了高光谱技术 在矿 山次 生矿物识别 、重金 属浓度反演 、pH值定量 估算 、 污染植被 信息提取 等方 面的应用 ,总结 了基于高光谱遥感 提取有关 氧化 和脱水状 态动态 分析 、气候 变化追 踪等信 息的研究 进展 ,展示 了高光谱技术在矿山环境调查监测 领域 的广阔应用 前景 。研 究表 明 ,含 铁硫化 物及其 氧化 矿 物标 准光谱库 的建立具有重 大意义 ,推动了酸 性矿山环境高光谱遥感 研究 ;对矿 山环境地质作 用与光谱 响应之 间 关系的认识逐渐深入 ,促进 了高光谱地质应用模型的开发 ;高光谱数据蕴含着 丰富的矿 山环境地 学信 息 ,具备提取 多方 面重要信 息的潜力 。最后结合 当前欧美发达 国家开发高光谱小卫 星的实际 ,指 出今后矿 山环境高光 谱遥感研 究将从矿 物及矿物成分识别转 向矿物形成 时的物理化学性质反演 、从短期调查 向长期监测 、从航 空向航天 、从单一 矿 山向成矿 区带或大型矿集 区转变 。 关键 词 :矿山环境 ;高光谱 ;遥感监 测 ;进展 中 图 法分 类号 :TP 79 文 献 标 志码 :A 文 章 编 号 :1001—070X(2016)02—0001—07
早期的高光谱矿 山环境调查是从废弃物开始 , 首先关注的是次生矿物 ,如含铁氧化物和含铁氢氧
化物等的分布特征 J,尤其是使环境呈 酸性的矿 物 ,它们 可快 速溶 解 于矿 山排 出 的废 水 中 ,并 具有 很 强 的迁移 与 扩散 能 力 。例 如 黄 铁 矿 和 硫 酸盐 ,其 光 谱特征和溶解特性都 与氧化有关 ,利用高光谱遥感 数 据可对 其 沉淀 过程进 行 跟踪 监 测 _6 J,为 环 境 污 染治理等提供依据。近年来 ,国外发达 国家或地 区 联盟已经采用高光谱遥感技术进行矿 山环境调查监 测 与定量 评估 ,如 欧 盟 PECOMINES二 期 项 目,将 高 光谱 技术 对 西班牙 安 达卢西 亚地 区的矿 山环境 监 测 作为其核心 任务之一 ;加拿大 KamKotia矿 山在 实 施矿山复垦计划的同时,采用航空高光谱遥感 技术 进行 了跟 踪监 测 ;美 国也将 高光 谱 遥感 技 术 应用 于危 险性 废弃 物处 置 场 地 的植 被 修 复 系 统 监 测 j。 这些 研究 均体 现 了高光谱 技 术对 矿 山环境 要素 具有 明显 的识 别能 力和 较好 的定 量反 演效 果 。
国 土 资 源 遥 感
无论 是地 下开采 ,还是 露 天开采 ,酸性 矿 山排水 (acid mine drainage,AMD)、有毒 物质 和重金 属 排放 等 _2 都会 引起许 多环 境 问题 ,给 当地 环 境 和居 民健 康 带来严 重影 响 。我 国正 处于 国 民经 济高 速发 展 时 期 ,对矿产资源需求量大 ,矿业活动活跃 ,不仅需要 对 矿 山开 发 现状进 行 有效 监 管 ,也 需 要 对 矿 山生 态 治 理情况 进行 实时评 估 。但常 规手段 耗 时费力 且成 本 高 。为此 ,如何快 速获取 矿 山污染 的分 布特征 ,以 及对 矿 山环境 污染治 理状 况等进 行评 价 和跟踪 监测 是国内外矿山环境调查监测的一项紧迫任务。
0 引言
高光谱 图谱 合一 的特 征 ,可 以直 接识 别 与 矿 山 环 境相 关 的污 染 物 ,比如 “三 废 ”(废 水 、废 气 和废 渣 )的组 成成 分 、浓 度 等 ,定量 分 析 其分 布 的范 围 及 变 化趋 势 ,评 价矿 山开发 活动 对环境 的影 响 ,以及 资 源 环境 的承 载力 ,并 为 治理 、复垦 、规 划 等 提供 决策 支撑。自 1988年 AVIRIS高光谱仪 出现以来 ,高光 谱遥感技术不断完善 ,并 已逐渐发展 为环境调查与 评 价 的一种 重要技术 手段 。
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2016年 06月
REM OTE SENSING FOR LAND & RESOURCES
Jun.,2016
doi:10.6046/gtzyyg.2016.02.01
引用格式 :李万伦 ,甘甫平.矿 山环境高光谱遥感监测研究进展 [J].国土资源遥感 ,2016,28(2):1—7.(Li W L,Gan F P.Pro— gress in hypempectral research and monitoring in mine environment[J].Remote Sensing for Land and Resources,2016,28(2):1—7.)