基于遥感技术的矿山地质环境评价应用研究

摘要:矿山开发能造福人类,同时也会造成生态环境破坏,影响恶劣的会危及人类的生命安全。矿山开发引起的环境污染是一个复杂、系统的变化,任何单一因素和瞬时指示指标都无法给出整个环境系统的变化趋势。遥感数据具有区域性与周期性的特点,利用遥感技术进行矿山环境监测具有很强的优势,是人们研究的重点之一。本文利用时间序列的遥感数据,提取矿山环境相关指标,并结合实际工作，建立完备的指标体系,并利用层次分析法确定指标权重,结合综合评价模型对实验区域进行研究,取得了良好的效果。

关键词：遥感，矿山地质，环境评价，层次分析法

Abstract: the mine development can benefit mankind, but also can cause ecological environmental damage, the impact of poor would endanger human life safety. The mine development of the environment caused by the pollution is a complex, system changes, any single factor and the instantaneous instructions are unable to provide the whole environment index trend of the system. Remote sensing data has regional and cyclical characteristics, the use of remote sensing technique to the mine environment monitoring has the very strong advantage, it is people the emphasis of research. This paper using time series of remote sensing data, extract the mine environment related indicators, and combining with the actual work, establish a complete index system, and by using analytic hierarchy process in the index weight, combined with the comprehensive evaluation model of the experimental research area, and good effects were obtained.

Key words: remote sensing, mine geology, environmental assessment, analytic hierarchy process (ahp)

中图分类号： TP7 文献标识码：A 文章编号：

1、概况

双鸭山市位于黑龙江省东北部，地处完达山支脉低山丘陵地带，东经130°56′00″—131°38′49″，北纬46°21′00″—46°46′00″。煤种齐全，煤质优良是黑龙江省重要的产煤基地良。近年来，随着煤炭的大规模开采,加速了生态环境的恶化。所以该区要开展针对性强的矿山环境地质评价,但是矿区环境地质问题是多种因素综合作用的结果,不仅每一种因素对适宜性的影响是复杂的,而且因素之间是相互联系相互制约。以往,通常用专家评分法等主观赋值法来确定它们各自的影响系数(权重)。为了提高评价结果的科学性、客观性,降低主观性,本次评价采用AHP法确定权重。取得了有价值的成果,为该类项目的调查与评估提供了一种科学的、行之有效的方法。

2、利用遥感数据进行指标提取并建立指标体系

2.1 遥感数据提取指标

遥感数据，由于其本身的成像特点具有区域性与周期性的特点，可以对一个特定区域进行周期性的观测，将其利用在矿山地质环境监测与评价中可以使评价数据获取更为简单可行，尤其是在大尺度，周期性的数据上遥感数据更具有明显的优势。本次研究采用了2009年的SPOT5卫星影像，对其进行处理之后，取得土地利用类型，与土地压占破坏的数据，并利用LAI，NDVI的指数获取植被污染信息。

2.1 指标体系的建立

矿山作为一个复杂的系统，其指标体系必须考虑几个原则即①区域特殊性原则；②系统协调原则；③综合性原则；④层次性原则；⑤可操作性原则。根据上述原则，结合研究区域的区域地质环境背景特点及调查统计情况，选取影响程度突出的指标进行评价，构建矿山地质环境评价体系。其包括两个层次：①一级指标，即区域地质环境背景、资源损毁、地质灾害和环境污染4个要素；②二级指标，即每一要素包括若干指标，其中矿山地质环境背景条件，指标层共选取了包括地貌条件、土地压占破坏、崩塌、水源污染等16项指标。质量评价指标体系框架见(表1)：

表1 矿山地质环境评价指标体系

Tab .1 Evaluation indicators of mineral environmental assessment

3、利用层次分析法计算各因子的权重

3.1建立递阶层次结构模型

递阶层次结构模型一般分为三层,最上面为目标层, 最下面为方案层,中间是准则层或指标层。这种自上而下的支配关系所形成的层次结构称之为递阶层次结构。如图1。

图1 递阶层次结构模型

Figure 1 Step-up stratification structural model

3.1.1最高层（目标层）

这一层次中只有一个元素,一般它是分析问题的预定目标或理想结果,即实现对矿山现状环境地质的评价。

3.1.2中间层（准则层）

这一层次包括了为实现目标所涉及的中间环节,包括所需要考虑的准则,即环境因子(水土流失、土地沙漠化、地下水富水性、矿山开发)的选取。

3.1.3最底层（方案层）

这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等。即某一区域矿山环境地质质量的级别(优、良、中等、较差、差)。

3.2构造成对比较矩阵并求特征向量（权重）和最大特征根

3.2.1判断矩阵

在建立递阶层次结构以后,上下层元素间的隶属关系就被确定,中间层次两级指标为准则,所支配的下一层次的元素为矿山现状环境地质质量优、良、中等、差,目的是按照准则层的相对重要性赋于方案层中相应的权重。当准则层对于方案层的重要性可以直接定量表示时,它们相应的权重量可以直接确定,但对于此类矿山环境地质评价问题,元素的权重不容易直接获得,这时就需要通过适当的方法导出它们的权重,AHP所用的方法就是两两比较的方法。

在这一方法中,决策者要反复地回答问题,针对准则层,任意两个元素那一个更重要,重要程度如何?这一过程中可以利用专家评分的办法来得出各因子的重要程度,并按表5的比例标度对重要性程度赋值,表2列出了1～9标度的含义,这样对于准则层,元素通过两两比较构成一个判断矩阵A。