卫星遥感在采矿业中的应用

卫星遥感越来越多地用于多个行业，包括采矿业。目前已被实施，用于绘制和规划矿山，并帮助为安全协议和自动化工作提供信息，从而创建更加互联的可持续采矿作业。还用于提供开发日益减少的资源所不可或缺的数据。

由于广泛的监测覆盖范围以及准确定义指示矿床和跟踪与采矿相关的景观变化的地表特征的机会，卫星对地观测在行业中越来越受欢迎。

采矿业中使用的遥感器类型包括卫星、无人机、飞机和陆基变体。对采矿方面使用的卫星系统包括 Landsat-7 和 8，ASTER 和 Sentinel-2。卫星遥感系统的分辨率不等，覆盖的地理区域从不到一米到几百米不等。在 2016 年退役之前，Hyperion 的高光谱传感器设备为监测采矿作业提供了关键数据。

其他基于卫星的系统将在未来几年内推出，包括 EnMAP（环境测绘和分析计划）。卫星、机载和地面系统中使用的遥感器类型包括热红外热像仪以及光谱传感器。机载系统可以安装在无人驾驶或有人驾驶飞机上。地面传感器可以是手持式、机器安装式或固定式。

遥感是采矿业向绿色未来转变的关键技术。该技术一直是遏制碳排放、降低污染水平的核心，现在，遥感已经用于绘制矿山对周围环境的物理影响。

01、遥感在采矿业中的应用方式如何？

用卫星对地球表面进行远程观测适用于矿场生命周期的所有阶段。

卫星图像是支持矿藏探矿项目的重要手段。它们的应用范围非常广泛。可以为地质学家和现场工作人员提供有关道路、土路、围栏等存在的信息。换句话说，卫星图像是制作土地覆盖图的基础。这对于绘制探索区域的潜在通道以及考虑重大项目对环境的影响至关重要。

基于卫星的远程监控简化并加快了难以到达的地方的地质勘探。例如，在欧洲，高质量的矿山几乎耗尽，因此专家只能在偏远地区寻找新的矿床。

卫星地图还可用于检测露头和风化岩层以及监测勘探区域的植被。

在提取过程中监测露天坑（位于地面）是卫星数据的另一个用例。例如，我们分析了 Sentinel 1 的雷达图像，以跟踪边坡稳定性和活跃采矿的景观部分的每月变化（即，确定库存的规模。这种监测的目的是通过及时发现潜在问题并将其报告给矿山管理层，以便在导致事故发生之前采取措施，从而确保工人的安全。

多光谱卫星图像用于山区的复性化（将采矿后的土地恢复到类似于自然的状态），因为它们可以监测植被状况和所谓的酸性排水（铁矿石和煤矿酸性水的流出）。

获得的数据使得以高时间和空间分辨率监测植被对压力因子的响应成为可能。因此，影像数据是改进自然化管理的基础。卫星遥感和图像分析也很有用，因为采矿后有可能在土地上进行农业或其他经济活动。

02、卫星图像如何绘制矿藏领土地图？

地球上有 4000 多种矿物。特定矿物由于其化学成分而反射、透射和散射的太阳辐射量是独一无二的。它类似于人类指纹，被称为光谱签名。矿物的光谱特征可以通过在卫星的帮助下测量电磁波长度的微小波动从太空确定。

这些机器允许从太空拍摄感兴趣的区域，并解释在可见范围之外的部分光谱中拍摄的图像。例如，红外和短波辐射数据用于识别地球表面的结构特征。

借助光谱图像和专题制图，研究人员可以获得有关土壤吸收和反射特性、岩石成分和植被的信息。这些数据可以检测粘土和氧化物的沉积物，并确定卫星图像上的土壤类型。

在 2021 年发表在《非洲地球科学杂志》上的一项研究中，一个团队利用遥感来绘制和量化南非韦尔科姆-弗吉尼亚金矿区随时间推移的土地覆盖变化。该研究分析了 1988 年至 2018 年的 Landsat 图像，间隔为 5 年。

该研究使用地理空间指数，包括归一化差异植被指数（NDVI），全球环境监测指数（GEMI）和归一化差异水指数（NDWI）来区分不同类型的土地覆盖。通过使用最大似然法（一种基于观测数据估计假设概率分布参数的统计方法）以及监督分类，将图像分类。

研究结果表明，这些指数对于绘制和监测土地利用变化和覆盖与采矿有关的变化是可靠的。准确度极高，高达 96%。利用卫星遥感和地理空间指数绘制土地和用途变化图将有助于监测采矿对自然生态系统和城市 / 居民区的影响。

03、为什么绘制采矿业的土地和覆盖变化很重要？

虽然采矿是人类最重要的商业活动之一，但它存在一个巨大的问题：全球采矿活动造成严重的生态破坏。碳排放、污染、重要生态系统的土地清理都是持续资源开采的有害后果。耕地和植被覆盖率受到露天采矿的影响。居住在采矿作业附近的社区受到直接和间接的影响。

绘制采矿作业引起的土地和覆盖变化图有助于规划、恢复工作和关闭矿山。通过监测工作收集的数据有助于为采矿业的未来提供信息，识别任何问题，并保护脆弱的生态系统和社区。

在矿山开发和运营周期的所有阶段，监测和绘制植被覆盖率至关重要。植被地图有助于评估该地区的生物多样性，因此，在矿山的规划阶段通常需要植被地图。它们有助于为矿山结构的最佳放置提供信息，并且信息可以建立环境破坏的基线。运行期间植被覆盖率的变化表明污染物水平。关闭后，它有助于告知康复进度并识别残留的污染。

采矿活动也改变了景观，不仅由于矿山本身或污染，还由于基础设施和重型机械的材料运输。这可能会在短时间内导致周围地理环境发生重大物理变化。可能导致自然防洪系统的侵蚀、土地滑坡和扰动，影响更广泛的地理区域。

还可以使用遥感监测植被压力。压力包括水、昆虫、颗粒物和重金属污染、酸雨和矿物质缺乏的短缺或过剩。植被胁迫导致生长迟缓，叶片色素沉着和植物结构发生变化，植物死亡，以及植被类型向更耐受的物种变化。

监测和测绘采矿活动直接或间接导致的土地和地表变化对于限制造成的损害至关重要。遥感在这些努力中发挥着至关重要的作用。

本文来自微信公众号：出新研究 （ID：chuxinyanjiu），作者：唐诗

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