高光谱遥感技术在矿山生态修复治理中的应用

关晨

黑龙江源泉国土资源勘查设计有限公司 150056

摘要：随着科学技术迅速发展，在进行矿山开采工作的过程中，逐渐出现了土地资源问题、生态环境问题等多方面问题，同时也在一定程度上增加了地质灾害和安全问题的发生率。高光谱遥感技术作为一项现代化技术，能够针对矿山环境进行全面、高效的监测，并快速获取矿山环境信息，为矿山生态修复治理工作提供重要保障。在高光谱遥感技术持续发展的过程中，其中的空间分辨率、时间分辨率以及光谱分辨率均持续提升，应用效果也越来越好，所以将其应用于矿山生态修复治理工作当中，必然能够取得良好的应用效果。

关键词：高光谱遥感技术；矿山生态修复；应用

引言

中国矿产资源丰富，种类齐全，分布广泛，是国民经济建设发展的重要基础。随着矿产开发技术的提升和能源需求的与日俱增，矿山开发速度也在不断加快，在推动经济社会发展的同时，也给矿山及其周边带来了严峻的生态环境问题。矿山开采活动不仅破坏土地资源、污染地表水和地下水、产生粉尘扩散、改变地貌景观、加剧地质灾害、导致生物多样性丧失和生态系统功能退化等，也进一步威胁人类生产生活和生命财产安全，同时还会影响其碳汇功能。深入推进矿山生态修复工作，可恢复和强化矿山生态系统的碳汇功能，对于缓解全球气候变化，实现中国“双碳”目标具有重要意义。

1我国矿山生态修复的发展和挑战

1.1我国矿山生态修复的发展历程

我国矿山生态修复事业起步较晚,基础比较薄弱,在20世纪50年代到80年代,主要是个人零星的植树种草造田活动,政府无实质性要求与大规模统一部署;80年代到2000年,矿区的土地复垦成为建设重点,在此阶段,国家颁布了《土地复垦规定》,明确要求采取措施将损毁的土地恢复到可利用状态,首次提出了“谁破坏、谁复垦”的原则;2000-2015年,国家又颁布了《矿山地质环境保护规定》,并将原来的《土地复垦规定》上升为《土地复垦条例》,同期开始实行土地复垦费和矿山地质环境治理恢复保证金制度,生产建设矿山要求编制土地复垦方案和矿山地质环境保护与恢复治理方案;2016年之后,国家陆续开始实施“山水林田湖草”态保护修复工程试点(其中包含矿山生态修复)、重点区域露天矿山生态修复工程,并在2019年出台《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》,进一步明确了相关的政策精神,在矿山修复领域持续探索新模式、新办法。

1.2矿山生态修复的现状

(1)开采煤炭对动植物群落的影响。煤炭开采具有露天开采和井工开采2种方式,尤其是露天开采,需要剥离大面积的表层土壤,导致当地从根本上丧失了部分植物群落。而植物是生态系统中生产者的主体,具有重要的功能,植物本身具有的光合作用可以很好地固定太阳能,并且转化成为有机物,从物质循环的角度来说,煤炭开采行为也对动物的生存环境造成了很大困扰,食物来源变得稀少,这将会严重影响到动物种群的生存繁殖。(2)开采煤炭对土壤的影响。土壤主要是由矿物质和腐殖质组成,本身是一个疏松多孔体,土壤间隙由水分和气体充满。土壤是植物的生长载体,为植物提供了支持作用,植物通过根系固定在土壤中,避免了机械损伤;土壤是植物的养分和水分来源,土壤中丰富的营养物质为植物生长提供了必要的养分,水分的供应则保证了植物的正常生长。土壤为动物提供了栖息地,且土壤是物质分解的主要场所,物质分解是生态系统中物质循环的最后一环,绝大部分的分解者微生物生活在土壤中,承担着把有机物分解为无机物的重要责任。

2矿山生态环境存在的问题

2.1坏原始的地形地貌

矿山开采工作主要采用露天开采和地下开采2种形式，进行露天开采的过程中，需要大量砍伐地表植物，还需将地面表土剥离，所以地表植物会受到严重破坏，甚至完全消失。例如，河北地区矿山开采工作，进行露天开采时，不仅砍伐植物和剥离表土，还继续向下进行削坡和挖掘，导致其中诸多区域均形成了高陡边坡，使该区域的原始地形地貌受到严重破坏。并且在对矿山进行开采的过程中，还能产生大量的废石，工作人员随意堆积废石，导致相关区域的地形地貌进一步受到影响。

2.2诱发次生地质灾害

经过露天开采的废弃矿山，会受到既往开挖边坡过陡等因素的影响，导致山体斜坡的稳定性严重不足，在暴雨等因素的影响下，出现崩塌和滑坡的概率大幅度上升。根据相关统计结果显示，自21世纪初至今，当地共发生崩塌情况和滑坡情况27次，涉及土地规模在75.15万m3左右，其中崩塌情况发生23次，涉及的土石方体积在75.10m3左右，滑坡情况发生4次，涉及的土石方在710m3左右，形成的直接和间接财产损失超过200万元。

3高光谱遥感技术在矿山生态修复治理中的实际应用

3.1建设生态公园

矿山开采区域普遍具有面积较大、地形变化复杂且存在积水等特点，十分适合构建生态公园，将高光谱遥感技术应用于矿山生态公园的建设工作当中，可以提升生态公园规划设计的便捷性和可行性。例如，在我国河北唐山地区，因矿山开发较早，充填开采技术应用较晚，形成了大量的地下采空区和塌陷区，非常适合建设成为生态公园，所以首先应该针对场地进行整平处理，如唐山迁安某矿山地下采矿区涉及的区域约95,500m3，首先需将其中的硬化物拆除，再清理废渣，之后大部分区域根据其原本地形进行建设，小部分区域需根据整体规划进行适度的挖高填低处理。

3.2土壤基质改良

土壤基质改良是矿山生态修复的基石。矿山生态系统功能恢复的直接载体是矿山土地，因此要将损毁的土壤恢复成具有较高生产力的土壤，使得矿山土壤更适合植被生长和微生物生存。目前土壤基质改良主要采用物理改良技术、化学改良技术和生物改良技术这三种技术工艺，在较短时间内改善和恢复土壤的环境质量及生产力。土壤基质改良有利于植物的生长发育，可以直接增加植物碳储量，进而提升土壤中有机碳的含量。

3.3自然生态环境的恢复

根据目前的情况来看，北方矿山地区均具有干旱少雨的特点，所以植物的生长环境不好、存活率通常不高。在此基础上，在针对自然生态环境进行修复治理的过程中，相关工作人员应该注意使用高光谱遥感技术全面了解矿山环境的基本分布情况、土地利用情况、土壤结构情况、地质情况等，一方面可以为后续各项工作打下坚实基础，另一方面也有利于保障矿山生态修复治理工作的长期发展。通过应用高光谱遥感技术，可将影像上存在的大量绿色植物纹理进行观察，如果绿色较多，则表示矿山环境良好，如果空旷区域较多或是难以通过色彩辨认矿山情况，则应进行更加深入的分析工作，并合理调整治理方案。

结语

当前我国各个行业发展对于矿产资源的需求量均持续增加，为了提升采矿工作的质量和效率，需要针对矿山地质问题进行严格控制，并在其中积极使用先进技术。生态修复不仅仅是单纯的矿山植树造林种草的行为,其包含的内容非常丰富,涉及的专业也十分广泛,例如从前期规划就涉及到土地资源管理、国土空间规划、城乡规划等专业,到实施阶段又涉及到地质环境、水土保持、风景园林、生态学、林学、草业科学等专业,后期养护中遥感监测又是必不可少的手段。其中高光谱遥感技术可快速准确地获取矿山相关信息，从而更加有利于矿山生态的修复治理，也就可以促使矿山相关产业得到更加有效的发展。

参考文献

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