CN106651609A - 一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统及方法。所述辅助信息系统包括以下功能模块：遥感影像处理模块，用于遥感影像处理，包括遥感影像的融合、镶嵌、裁剪和增强处理；遥感影像信息提取模块，包括二三维联动解译单元、人机交互解译单元和疑似违法图斑自动判识单元；综合分析模块，根据解译信息，结合野外核实，修改完善解译信息，用于综合分析矿产资源规划执行情况、矿产资源开发状况和矿山地质环境问题。本发明在建立了二三维联动解译机制，使解译的过程更加直观，提高了解译的准确性；依据矿业权和解译数据，结合属性数据，实现了疑似违法图斑的自动判识。所述系统可以大大提高工作效率和监测精度。

Description

一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统及方法

技术领域

本发明涉及矿产资源开发监测技术领域，尤其涉及一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统及方法。

背景技术

一直以来，我国矿产资源开发利用状况中存在着“越界开采”、“无证开采”、“以采代探”、“擅自改变开采矿种”和“擅自改变开采方式”等违法行为，这不仅浪费了国家资源，而且破坏了自然环境，引发一系列的矿山地质灾害、矿山环境污染、土地压占等自然环境问题，还常常威胁到人民的生命财产安全。为此，国务院曾在1995年和2005年两次下文开展了全国范围内的矿产资源开发秩序整顿工作，以图建立良好的矿产资源开发秩序，进而减少矿山地质灾害与矿难事件的发生。随后在2006年中国地质调查局启动了“矿产资源开发多目标遥感调查与监测”项目，实现了一年一次的动态监测，项目的实施，不仅有效的遏制了上述违法行为，保护了我国矿产资源；而且改善了自然环境，减少了社会问题。近年来，随着国产高分辨率遥感影像数据在国土部门的推广使用，这给全面、有效的矿产资源开发环境遥感监测提供了契机；在提高监测频次的同时，建立规范、高效的矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，实现矿产资源开发环境遥感监测过程的数字化和自动化，对提高矿产资源开发环境遥感监测的工作效率和监测精度有着重要的意义。

目前工作主要存在的问题：以上研究主要集中在矿产资源开发环境遥感监测的流程，对遥感影像进行信息的识别与提取技术，影像的处理技术和评价模型，矿山三维显示等方面。而对信息系统建设的研究和构建还相对较少，现行的系统主要是对煤矿开采造成的地形形变、水文状况的动态监测，或是通过遥感影像对比提取变化图斑以及实现对矿山三维显示。而当前矿产资源开发环境遥感监测工作中使用的“矿山遥感监测成果数据辅助生成软件”主要用于成果数据的统计及规范。综上所述，以上软件相对于矿产资源开发环境遥感监测各有侧重，但不能满足矿产资源开发环境遥感监测全过程的数字化、自动化的要求，主要表现在：

(1)现有软件在矿产资源开发环境遥感的实时监测和处理能力方面存在不足。在全国矿产资源开发环境遥感监测项目实践中，所涉及工作量大且复杂，往往需要多个应用软件平台共同完成工作，不同软件之间数据需要进行转换，导致数据的精度降低，且耗时，这大大降低了工作效率和监测精度。

(2)矿产资源开发环境遥感监测工作的自动化程度较低。表现在矿产资源开发环境遥感监测项目工作中的属性填充方面，如在采矿权界内的开采点、开采面相关的矿山信息填充中，需要挨个进行手动赋值；统计方面，如违法图斑的统计、矿山占地数据统计，需要利用其它软件手动制作统计图；在疑似违法图斑的判识方面，长期以来多依据经验进行目视识别，主观成分较为明显，影响判定精度的同时，效率也受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统及方法。所述辅助信息系统实现矿产资源开发环境遥感监测工作业务流程的数字化、自动化，可以大大提高工作效率和监测精度。

本发明技术方案如下：一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，所述辅助信息系统包括以下功能模块：

遥感影像处理模块：用于遥感影像处理，包括遥感影像的融合、镶嵌、裁剪和增强处理；

遥感影像信息提取模块：包括二三维联动解译单元、人机交互解译单元和疑似违法图斑自动判识单元，所述二三维联动解译单元和人机交互解译单元用于解译处理后的遥感影像，获取矿产资源开发环境、矿产资源开发状况以及矿产资源规划执行情况的解译信息；疑似违法图斑自动判识单元根据采矿权和探矿权数据，判定图斑的违法类型，根据二三维联动解译单元、人机交互解译单元和疑似违法图斑自动判识单元获得最终解译信息；

综合分析模块：根据最终解译信息结合野外核实，修改完善解译信息，再结合矿产资源规划数据，用于综合分析矿产资源规划执行情况、矿产资源开发状况和矿山地质环境问题。

所述辅助信息系统还包括以下功能模块：

辅助工具模块：所述辅助工具模块，用于地图坐标的定义与转换，地图量测，野外定位工具和线路规划；

数据动态维护模块：用于数据的导入、数据字典的编辑以及对遥感影像数据、矢量数据、文件资料进行管理与动态维护；

遥感监测专题图整饰、符号化与输出模块：用于对遥感监测专题图进行整饰与符号化和地图输出；

视图管理模块：用于对地图文档的管理、地图的操作、图层操作和版面管理。

所述二三维联动解译单元利用二维地图的视图区域和三维视图区域进行联动的，在二维地图处于编辑状态下，将二维地图编辑操作类型、编辑图层类型、位置信息通过变量和事件方法传递到三维地图中，实时构建解译对象，建立二三维的联动解译。

所述疑似违法图斑自动判识单元利用矿业权数据与解译数据的空间实体间的位置关系，结合属性数据，实现了疑似违法图斑的自动判识。

本发明结合矿业权数据与解译数据的空间实体位置关系，结合两者的属性数据，实现了疑似违法图斑的自动判识；基于二维与三维的ActiveView，实现了可视区域的联动，建立的二三维联动解译机制，实现了二三维联动解译。利用该系统开展了实验区的矿产资源开发环境遥感监测的相关工作，实现了该区的矿产资源开发环境遥感监测工作的数字化、自动化，并提高了工作效率和监测精度，实验结果表明，该系统能高效的获取实验区中项目所需的矢量及属性信息，并能自动、准确的判识出越界、无证开采等违法行为，可以很直观的提高工作的效率及结果的准确性。

二三维联动解译中矿山的地形地貌是识别和提取矿山地物、矿山地质灾害的一个重要参考因素，而对于一般解译人员来说，想要快速了解地形地貌有一定的难度，而在三维地图中绘制地物几何形态时，很不方便，现结合二维、三维的优势，在二维地图的基础上加入三维参考，在二维中绘制矿山相关地物的几何形态，实时在三维中展现位置、几何形态，实现二三维联动解译，可以大大提高解译速度和解译精度。

直接采集的遥感数据准确性高，展现效果比较好，但是三维地图编辑难度大、成本高，而采集二维遥感数据，成本低但是展现效果稍差，采用二、三维遥感数据都具有缺点。而在二维环境下，对三维数据进行编辑，可在较低成本和难度下，达到较好的效果和准确度，故本发明采用二三维解译。

本发明还提供所述矿产资源开发环境遥感监测方法，所述监测方法包括以下步骤：

步骤(1)充分收集监测区的遥感影像数据、矿业权数据、1：1万或更大比例尺地形图、DEM、矿产资源分布数据以及矿山地质环境问题的数据资料；

步骤(2)获得遥感影像后，对遥感影像进行几何纠正、融合、镶嵌、裁剪和增强处理，遥感影像处理后，对步骤(1)的数据与遥感影像进行叠加显示，辅助进行人工交互解译和二三维联动解译，提取矿产资源开发环境遥感监测所需的解译信息；

步骤(3)开展野外核查工作，结合野外核实，修改完善解译信息，对监测区进行综合分析与评价，进而形成综合分析评价报告。

提取矿产资源开发环境遥感监测所需的解译信息时依据矿产资源开发环境遥感监测的内容分别提取：

矿产资源开发状况遥感监测方面：依据遥感影像的光谱、空间和时间特征，结合地质矿产图、断头路矿产资源开采行迹，提取井口、硐口的位置，圈定露天采场的位置及几何形态，并判断其开采状态和开采矿种；圈定尾矿库的位置及几何形态，并判断矿种类型，估算体积；

矿山地质环境问题遥感监测方面：按界内和疑似违法矿山，结合正在开采、废弃矿山，分别提取井口、硐口和露天采场、矿山建筑、中转场地、固体废弃占地面积，矿种类型及占用土地类型的信息；提取矿山地质灾害及隐患的类型，规模，发生时间，发育特征，成因信息，判断其危害性，危害程度，危害对象并估算危害范围；提取水体污染，土壤污染的位置及污染范围，以及提取矿山地质环境恢复治理工程信息；

矿产资源规划遥感监测方面：通过采矿权与规划数据的分析，提取不符合规划的采矿权和开采图斑(禁止、小于规划最小开采规模的图斑)，或是在保护区一定范围内的开采图斑的位置。

所述二三维联动解译操作步骤如下：首先，向三维地图中添加DEM(数字高程模型)和遥感影像，并在二维地图中添加遥感影像、解译矢量、矿业权数据矢量及其它地名、道路和河流辅助矢量或是直接打开已有的二维或三维地图文档进行同步；对于三维显示可以从不同的角度去观察感兴趣位置或区域的地形地貌；然后进行解译，在二维地图处于编辑状态下，将二维地图编辑操作类型、编辑图层类型、位置信息通过变量和事件方法传递到三维地图中。

所述疑似违法图斑的自动判识操作流程如下：首先，在地图中添加采矿权和探矿权数据，选择开采点或开采面，开采点或开采面属性表中要求添加“图斑定性”字段，其次，检查记录图斑个数，如果为0，则不进行判识，然后根据开采点或开采面与矿业权数据的空间位置关系，结合采矿权、开采点、开采面的“矿山名称”和“许可证号”字段，初步判断“无证开采”、“越界开采”和“以采代探”；结合“开采方式”、“开采矿种”，判定“擅自改变开采方式”和“擅自改变开采矿种”；最后综合判定开采图斑的违法类型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在二维的基础上加入高程，表现矿山地形地貌，建立二三维联动解译机制，使解译的过程更加直观，而且提高了解译的准确性；依据矿业权和解译数据，利用实体的空间位置关系，结合属性数据，实现了疑似违法图斑的自动判识。该系统的建设，不但可以大大提高工作效率和监测精度，并且可以为实施单位在矿产资源开发环境遥感监测工作方面提供技术支持。

附图说明

图1为矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统的结构框图；

图2为视图管理模块的框图；

图3为数据动态维护模块的框图；

图4为遥感影像处理模块的框图；

图5为遥感影像信息提取模块的框图；

图6为辅助工具模块的框图；

图7为综合分析模块的框图；

图8为遥感监测专题图的制作与输出模块的框图；

图9为数据源的结构图；

图10为疑似违法图版自动判识流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。

以下实施例选取“楚雄-牟定-元谋煤及多金属矿矿集区”作为监测对象。

实施例1

矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统包括7大功能模块(如图1～图8所示)。

(1)视图管理模块是对地图文档、图层的管理，地图视图和版面视图的浏览操作。

地图文档是一个工程文件，保存着地图的空间参考、图层顺序、图层显示符号和各个图层文件的路径，地图文档的管理操作包括新建、打开、保存和另存为四种。下次打开地图文档，与上次保存的地图呈现一致，无需重新设置相关参数。地图的管理包括横向和纵向两个方面，横向是通过分幅来体现，纵向是通过图层来管理。

图层的管理包括新建图层、删除图层、添加图层和图层的可见性控制，其中新建图层除了默认必要字段外没有额外的属性字段。

地图浏览包括放大、缩小、漫游、全图、选择和刷新地图，地图版面浏览是对版面视图的操作，包括页面的放大、缩小、漫游、1：1显示和全图显示等操作。其中地图浏览对于数据视图有效，地图版面浏览是对版面视图的操作，在视图切换的时候，进行可用性变换。地图浏览是对数据视图而言，地图版面浏览是对版面视图进行操作，针对地图区域或打印内容进行全局或是局部查看。

(2)数据动态维护模块:所述数据的动态维护模块包括数据的动态管理，包括根据数据字典创建专题图层，数据字典的编辑，图形编辑与修改，属性及字段的编辑，基础及专题矢量数据的修编，镶嵌数据集创建等。对于遥感影像数据而言，小范围的数据可以进行数据库方式管理；对于州、县的一级的数据，利用镶嵌数据集进行“整片”动态显示和处理。矢量数据动态维护，包括对不同类型专题解译图层的图形数据和属性数据进行新建、编辑更新等，保持着矢量数据的现势性；矢量数据的修编是对不满足条件的图斑进行删除或是对于重要且面积较小的图斑以点来表示。文件资料的管理是对于收集到的研究报告、文字资料、数据表格等数据进行统一管理。

数据源大致分为基础地理数据、基础地质数据、专题数据三大部分，具体见图9数据源结构图。

1)基础地理数据。道路和水系矢量数据，该数据从1：1万地形图中获取或是从工作区遥感影像数据中提取；道路主要是用于野外核实路径的规划以及利用断头路辅助识别矿山地物，水系是辅助判别特定矿山水体污染。行政区划矢量数据从行政区划图中矢量化或从当地国土资源局获取，DEM数据从1：1万地形图中等高线生成或是购买现有的DEM数据。

2)基础地质数据。包含地层和地质构造的矢量数据，从区域地质图中矢量化或是从矿产资源分布图中获取，主要利用控矿构造或控矿地层了解矿产资源分布情况，进而帮助判识是否存在改变开采矿种等的违法行为。

3)专题数据。包含矿产资源规划数据、矿产资源分布数据、矿业权数据、监测区范围矢量数据和遥感影像数据。矿产资源规划数据现在主要用的是国土部的第二轮矿产资源规划(2008-2015年)，用于矿产资源规划遥感监测，查明开采图斑在不同规划区(限制、禁止开采区)的分布情况。矿产资源分布数据从省国土资源厅获取，主要用来查看矿产资源的分布情况；矿业权数据包括采矿权和探矿权数据，在判定是否违法过程中具有重要的作用。针对不同的工作目标和工作内容，对遥感影像数据的精度有不同的要求，对于开展1：25万比例尺的矿产资源规划遥感监测选用空间分辨率优于15m的影像数据；在重点矿区开展矿山地质环境问题、矿产资源开发状况和矿产资源规划执行情况等三方面的工作，采用空间分辨率优于2.5m的遥感影像数据；在滥采乱挖、矿山地质环境破坏严重的重点矿区采用空间分辨率优于1m的遥感影像数据。

(3)遥感影像处理模块遥感影像处理内容包含影像的融合、镶嵌、裁剪和遥感影像增强处理等。影像融合主要是对相同传感器的全色和多光谱进行融合。而由于西南地区遥感具有云覆盖和矿产资源开发环境遥感监测成果时间限制较强的特点，对于工作区内厚云覆盖的地区一般采用时相相差不大的遥感影像进行裁剪替换。为了进一步提高识别矿山相关地物的识别效果，对遥感影像进行适当的增强处理，遥感影像的增强处理包括亮度、透明度、对比度的调整和遥感影像的拉伸。

(4)遥感影像信息提取模块包括疑似违法图斑的自动判识单元、专题解译图层属性的自动填充单元和二三维联动解译单元。

信息提取有两种方式，一种是人机交互式解译，俗称“画圈”；另一种是通过监督分类或是非监督分类提取信息。本系统采用二三维联动、人机交互的方式进行矿产资源开发环境遥感监测信息提取。

矿产资源开发环境遥感监测信息提取对于地形地貌背景有着依赖性，对于非遥感专业的人员来说，从二维地图中看出地形地貌背景信息是有一定困难的，而三维地图具有表现地面起伏和形态直观性，使矿山相关地物信息提取更准确。在二维地图的基础上加入三维参考，在二维中绘制矿山相关地物的几何形态，实时在三维中展现位置、几何形态，使解译结果更精确，效率更高。

对于矿产资源开发利用状况来说，根据矿业权和开采图斑空间位置关系及解译和矿业权的属性信息，设置相应的误差范围，进行疑似违法图斑的自动判识，判识结果具有客观和效率高的特点。

对于解译图斑属性的自动填充来说，传统的工作方式是根据矿业权信息及其它辅助数据，手动填充解译图斑的属性信息，在解译图斑数量较多的情况下，准确率得不到保障，效率也不高。矿山相关信息的自动填充实现大部分解译图斑矿山相关属性信息自动填充，如矿山名称、许可证号等。

(5)综合分析模块矿产资源开发环境遥感监测综合分析包含矿产资源规划执行情况、矿产资源开发状况和矿山地质环境问题三方面。矿产规划执行情况通过分析不同类型的规划区块内的矿业权设置，开采规模等，分析得出矿产资源规划执行情况。矿产资源开发状况主要是从经济类型、开采方式、矿种、违规类型等不同角度去观测违规开采行为出现的主要原因，通过不同年份对比，研究违规开采行为的发展趋势和规律。矿山地质环境问题主要是从矿种、占地状态、地质灾害类型占地，了解矿区内矿业活动占地情况及地质灾害及发育情况。

(6)遥感监测专题图整饰、符号化与输出模块依据《矿产资源开发遥感监测技术规范》对遥感监测专题图进行整饰与符号化和地图输出。模板导出是相关文本报告通用模板的导出，模板包括地质环境简报、开发状况简报、成果报告和设计书。

(7)辅助工具模块坐标的定义与转换工具，将收集到的工作区相关图件，统一空间信息，叠加在一起，为工作区提供正确的信息。量测工具，包括距离、面积和角度量测，方便图斑与矿业权的相对位置定量化的描述。野外定位工具，根据GPS坐标信息，在地图中查看当前位置。线路规划，根据所设野外问题点和路网信息，生成野外观测线路；在野外进行出发地与目的地的线路规划，为野外提供利器。

空间数据库设计

按照矿产资源开发环境遥感监测的内容，空间数据库设计包含矿产资源开发状况、矿山地质环境问题和矿产资源规划三方面的数据库设计，各方面的图形数据的内容及表现形式见表1。矿产资源开发状况包含开采点、开采面和尾矿库；矿山地质环境问题包含矿山开发占地、矿山地质灾害、矿山环境污染和矿山环境恢复与治理以及矿产资源规划区块。

根据空间数据库设计的一般原则，矿产资源开发环境遥感监测空间数据库的设计包括3个阶段：概念模型设计、逻辑结构设计和物理设计。

(1)概念模型设计

概念模型是对复杂的现实世界的抽象。通过归纳矿产资源开发环境遥感监测的三方面内容，对其进行抽象加工，确定实体对象、属性以及它们之间的联系，形成E-R模型。

(2)逻辑结构设计

逻辑结构设计是将概念模型E-R图转换为数据库支持的逻辑结构。矿产资源开发环境遥感监测空间数据库由图形数据库和属性数据库两部分构成。

表1图形数据内容及表现形式

1)图形数据库。矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统图形数据库以图层的方式组织，主要包含矿产资源开发状况、矿山地质环境问题和矿产资源规划三个方面相关图层，采用Geodatabase地理数据库模型，以数据表的形式实现矢量图层在关系数据库中的存储。本文研究的图形库主要由开采点图层、开采面图层、尾矿库面图层、矿山开发占地面图层、占地变化面图层、煤田自燃点/面图层、煤矸石自燃点/面图层、地裂缝线图层、塌陷坑点/面图层、滑坡点/面层、崩塌泥石流点/面图层、矿山环境恢复与治理工程面图层、矿山环境恢复治理工程规划面图层和矿产资源规划区块面图层。

2)属性数据库。属性数据库是概念和度量的抽象，以属性数据表的形式存储在关系数据库中，通过关键字段与图形数据实现关联。矿产资源开发环境遥感监测属性数据库主要包含以上图层的信息表。将ID字段作为数据关联的主键，实现属性数据与图形数据的关联，其它表属性信息则作为外键。

实施例2

在充分收集监测区的遥感影像数据、矿业权数据等数据资料的基础上，开展矿产资源开发状况，矿山地质环境问题，矿产资源规划执行情况等三个方面的遥感监测工作。通过对数据的处理，结合人机交互解译的方式，获取矿产资源开发环境遥感监测所需的数据，开展野外核查工作，以及结合野外核实，修改完善解译信息，对监测区进行综合分析与评价，进而形成综合分析评价报告，并按时和按要求提交相关成果图件、报告和报表，以及所有原始数据和资料。

所述监测方法包括以下步骤：

步骤(1)充分收集监测区的遥感影像数据、矿业权数据、1：1万或更大比例尺地形图、DEM、矿产资源分布数据以及矿山地质环境问题的数据资料；

步骤(2)获得遥感影像后，对遥感影像进行几何纠正、融合、镶嵌、裁剪和增强处理，遥感影像处理后，对步骤(1)的数据资料与遥感影像进行叠加显示，辅助进行人工交互解译和二三维联动解译，提取矿产资源开发环境遥感监测所需的解译信息；

步骤(3)开展野外核查工作，结合野外核实，修改完善解译信息，对监测区进行综合分析与评价，进而形成综合分析评价报告。

所述二三维联动解译操作步骤如下：首先，向三维地图中添加DEM和遥感影像，并在二维地图中添加遥感影像、解译矢量、矿业权数据矢量及其它辅助矢量或是直接打开已有的二维或三维地图文档进行同步；对于三维显示可以从不同的角度去观察感兴趣位置或区域的地形地貌；然后进行解译，在二维地图处于编辑状态下，将二维地图编辑操作类型、编辑图层类型、位置信息通过变量和事件方法传递到三维地图中。

所述疑似违法图斑的自动判识操作流程如下：首先，在地图中添加采矿权和探矿权数据，选择开采点或开采面，开采点或开采面属性表中要求添加“图斑定性”字段，其次，检查记录图斑个数，如果为0，则不进行判识，然后根据开采点或开采面与矿业权数据的空间位置关系，结合采矿权、开采点、开采面的“矿山名称”和“许可证号”字段，初步判断“无证开采”、“越界开采”和“以采代探”；结合“开采方式”、“开采矿种”，判定“擅自改变开采方式”和“擅自改变开采矿种”；最后综合判定开采图斑的违法类型。

具体操作如下：

(1)设计的编制

1)资料收集与整理

资料收集内容包括遥感影像数据、矿业权数据、矿产资源规划相关数据、1:1万或是更大比例尺地形图、DEM、矿产资源分布数据以及矿山地质环境问题等有关的研究报告、图件、文字资料和表格数据，还应收集监测区的自然地理、人文、气候、地质环境、社会环境、交通资料等。将收集到的矢量数据进行数据类型和空间参考的统一，通过数据转换将数据类型统一为Mapgis或是Arcgis支持格式，通过空间参考的定义与转换，将所有矢量数据空间参考定义或转为高斯-克吕格投影，以便于之后的图层叠加与分析。将收集到的报告、表格等资料按类型或监测区进行整理与存储。

2)野外踏勘

选择不同类型矿种分布的集中区，通过野外踏勘，建立或完善矿山各类型地物目标的解译标志。

3)设计书编写

结合《矿产资源开发遥感监测技术规范》中设计书的编写内容编制矿产资源开发环境遥感监测子项目总体设计书。对编写好的设计书，先组织内部评审，通过后交由项目总实施单位进行审核。

(2)监测底图生产

主要是完成监测底图的编制，为后续的野外工作部署图及相关工作提供基础。

1)空间参考及工作尺度的确定

矿产资源开发环境遥感监测的大地坐标系采用1980西安坐标系，以1985国家高程基准作为高程系统，投影采用高斯-克吕格。一般对1：25万和1：5万采用高斯-克吕格6°分带，1：1万采用3°分带，对于跨带情况，可以以监测区中占区域大的投影带为准。依据监测工作需求，选择对应的工作尺度，具参见“矿产资源开发环境遥感监测工作尺度”。

2)数字图像处理

数字图像处理包含图像的预处理、几何纠正、影像融合、镶嵌、裁剪和增强。有时候接收到的遥感影像数据未进行任何处理，遥感影像数据存在噪声和条带等现象或辐射畸变较大，对此类影像首先进行去除噪声、条带及辐射纠正处理等的预处理。接着对未进行几何纠正的遥感影像进行几何纠正。对于全色和多光谱分离的影像数据进行影像融合，融合方法的选择应遵循突出矿山各类型等的预处理。接着对未进行几何纠正的遥感影像进行几何纠正。对于全色和多的原则，使矿山地物边界清晰。对由不止一景遥感影像覆盖的监测区，进行遥感影像的拼接即遥感影像的镶嵌。对于超出监测区一定范围外的遥感影像进行裁剪或是对厚云覆盖的区域进行裁剪替换。有时为了突出矿山各类型地物及边界的清晰显示，需进行遥感影像增强处理。

3)专题图的整饰与注记

专题图的整饰包含图廓和图面的整饰。图廓整饰指的是对内图廓、外图廓线和坐标的标注的规范显示，而图面整饰是指对图名、接幅表、比例尺进行规范化标注。专题图的整饰具体参数见《矿产资源开发遥感监测技术规范》的要求。

(3)信息提取

1)提取内容

依据矿产资源开发环境遥感监测的内容，分别提取相对应的信息。具体如下：

矿产资源开发状况遥感监测方面：依据遥感影像的光谱、空间和时间特征等，结合地质矿产图、断头路等矿产资源开采行迹，提取井口、硐口的位置，圈定露天采场的位置及几何形态，并判断其开采状态、开采矿种等信息；圈定尾矿库的位置及几何形态，并判断矿种类型，估算其体积。

矿山地质环境问题遥感监测方面：按界内和疑似违法矿山，结合正在开采、废弃矿山，分别提取井口、硐口和露天采场、矿山建筑，中转场地，固体废弃等占地面积，矿种类型及占用土地类型等信息；提取矿山地质灾害及隐患的类型，规模，发生时间，发育特征，成因等信息，判断其危害性，危害程度，危害对象并估算危害范围；提取水体污染，土壤污染的位置及污染范围等，以及提取矿山地质环境恢复治理工程信息。

矿产资源规划遥感监测方面：通过采矿权与规划数据的分析，提取不符合规划的采矿权和开采图斑(禁止、小于规划最小开采规模的图斑)，或是在保护区一定范围内的开采图斑的位置。

2)统计表格制作

依据监测内容，制作矿山地质环境问题、矿产资源开发状况和矿产资源规划遥感监测等三方面的表格，具体参见《矿产资源开发遥感监测技术规范》。

(4)实地调查

主要是核实有疑问图斑，完善统计表格和解译标志，补充遗漏信息，修改提取错误的图斑及信息。

(5)成果图编制

1)空间参考及尺度的确定

2)矿产资源开发环境遥感监测专题图的编制

包括矿产资源规划遥感监测图、矿产疑似违法图斑分布图、矿山地质环境问题遥感监测图和矿山地质环境问题变化遥感监测图。各张图的内容参见《矿产资源开发遥感监测技术规范》。依据监测区的工作尺度，对于地质矿产要素图面长度小于1cm的线体，矿山占地变化情况、矿产资源开发图斑占地面积、矿山环境污染图斑等图上面积小于4mm²的图斑不予以显示，矿产地质要素、开采图斑、矿山地质灾害(及隐患)等图上面积小于4mm²的图斑均以点表示。

(6)综合研究

以监测区为研究单位，从不同的角度对矿产资源开发状况遥感监测，矿山地质环境问题遥感监测和矿产资源规划遥感监测等三方面进行统计分析，并分析产生问题的原因，提出相对应的建议。

(7)成果编制

成果编制包含阶段成果报告和总成果报告，并提交相关的材料。

疑似违法图斑的目视判识的流程

疑似违法图斑目视判识是基于矿业权数据和开采图斑的空间位置关系，初步判断开采图斑是在采矿权内或探矿权范围内，或不在采矿权和探矿权范围内，或开采面与采矿权或探矿权相交等，结合矿业权数据和开采图斑的“矿山名称”和“许可证号”属性信息对比，判断图斑是否存在“无证开采”、“越界开采”和“以采代探”等疑似违法；接着结合矿业权和开采图斑的开采方式、开采矿种等的对比信息，判定是否存在“擅自改变开采方式”和“擅自改变开采矿种”等违法行为；最后综合判定开采图斑的违法类型，具体流程见图10疑似违法图斑自动判识流程图。

矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统应用示例

该系统应用示例选取2014年“楚雄-牟定-元谋煤及多金属矿矿集区”项目为测试对象，在验证系统的可行性、稳定性的基础上，说明系统的实用性。利用矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，结合矿产资源开发环境遥感监测的监测内容，辅助完成监测区矿产资源开发状况遥感监测、矿山地质环境遥问题感监测和矿产资源规划遥感监测三方面工作进行系统展示。

1.矿产资源开发状况遥感监测

依据工作区的地理位置，投影采用高斯-克吕格6度17带。

1.1矿产资源开发状况图层的创建

依据矿产资源开发状况遥感监测工作目标，创建开采点、开采面和尾矿库等三个解译图层，开采点是点类型图层、开采面和尾矿库是面类型图层，在创建图层的时候，对应的属性表结构同时创建。首先，切换功能选项卡到“信息提取”，在“创建解译图层”功能组中点击“开采点”功能按钮，接着选择创建文件的路径和空间参考，选择“是否添加到当前地图中”，设置好以上参数，最后点击“确定”即可完成“开采点”图层的创建。“开采面”和“尾矿库”图层的创建参见“开采点”图层的创建。

1.2矿产资源开发状况遥感影像解译

遥感影像解译除了创建的矿产资源开发状况解译图层外，需要添加解译的辅助数据，包括工作区的采矿权、探矿权、工作区范围和遥感影像数据。首先，切换功能选项卡到“实地调查”，在“核实后数据修改”功能组中点击“图形编辑”功能按钮，弹出图形编辑工具，然后点击“开始编辑”，接着通过下拉列表的形式“设置目标图层”为开采面，再设置编辑任务，该处设置为“创建新要素”，根据设置的目标图层，在地图视图中采用人机交互的方式进行解译。解译结束后，点击“结束编辑”，提示“是否保存当前编辑”，选择“是”以保存编辑结果。对“开采点”和“尾矿库”的解译，通过分别设置目标图层为“开采点”和“尾矿库”来进行解译。本次解译开采点31个、开采面365处和尾矿库13处。

1.3矿山相关属性自动填充

矿产资源开发状况的矿山相关信息自动填充主要是对开采点和开采面进行自动填充。对已解译好的工作区内的开采点和开采面的“许可证编号”、“矿山名称”、“开采方式”和“矿种类型”进行属性信息的自动赋值。首先，切换功能选项卡到“信息提取”，在“属性填充”功能组中点击“开采点矿山信息填充”功能按钮，接着通过下拉列表的方式选择“采矿权”、“探矿权”和需要自动赋值的“开采点”图层，点击“确定”按钮，显示“处理进度”。开采面属性自动填充参见开采点的属性自动填充。本次开采点成功赋值17个对象，开采面成功赋值158处。

1.4疑似违法图斑的自动判识

在属性补充正确、完整后，进行工作区内疑似违法图斑的判识。首先，切换功能选项卡到“信息提取”，在“属性填充”功能组中点击“疑似违法图斑自动判识”功能按钮，接着通过下拉列表的方式选择“采矿权”、“探矿权”和需要自动判识的“开采点”或“开采面”图层，再设置允许误差范围最大值，点击“确定”按钮，显示自动判识“处理进度”，打开属性表即可查看自动判识结果。

本次判定开采点疑似违法13个。其中越界开采9个，无证开采4个。判定开采面疑似违法259处。其中越界开采185处，无证开采69处，以采代探4处，擅自改变开采矿种1处。经野外核实，开采点违法共3个，均为越界开采，其余的已暂停、关闭或停产。开采面违法共108处，14处无证开采，88处越界开采。其中自动判识中3个越界开采被判定为无证开采，4处无证开采被判定为以采代探。

1.5矿产疑似违法图斑分布图的编制

首先切换功能选项卡到“视图管理”，在“图层管理”功能组中点击“添加图层”功能按钮，分别添加需要的工作区开采点、工作区开采面、采矿权、探矿权、开采点、村庄级乡镇级县级名称标注、采矿权矿山名称标注、探矿权名称标注、疑似违法图斑编号标注；接着将功能选项卡切换到“成果图编制”，在“矿产疑似违法分布图”功能组中点击“图层绑定”功能按钮，通过下拉列表的方式选择相对应的开采管理状况中的采矿权、探矿权、界内开采点、界内开采面以及疑似违法图斑和“注记”中矿山名称和镇级以上地名，分别点击“定义”，选择对于的符号。点击“确定”即可完成各个图层的绑定符号。

选项卡切换到“监测底图的生产”，在“监测底图整饰”功能组中，有“插入经纬网”、“插入方里网”、“插入图名”、“插入比例尺”和“纸张大小的设置”等功能按钮，用来辅助图面内容的整饰，并辅助完成疑似违法图斑分布图。

1.6矿产资源开发状况综合分析

本次矿产资源开发状况综合分析主要从经济类型、开采方式、开采矿种和违规类型四方面进行违法分析，结合2013年的数据，进行两年的变化情况分析。首先，选项卡切换到“综合研究”，在“矿产资源开发状况遥感监测”功能组中，点击“违规开采不同经济类型统计”功能按钮，在弹出的界面中以下拉列表选择“开采点”和“开采面”，点击“确定”，即可出来统计图和统计表的结果。点击“表格导出为Excel”功能按钮，根据选择的导出路径和名称，导出Excel表；点击“导出统计图”功能按钮，选择导出统计图路径、名称及格式，导出统计选择格式的统计图。从经济类型来看，主要集中在私营企业(170)，占总违法的81.08％；从开采方式来看，违法主要为露天开采(26001)，占总违法的96.40％；从开采矿种来看，主要集中在建材及其它非金属矿产；从违法类型来看，主要为越界开采，占总违法的87.39％。

“历年开采变化统计”的开采点对应的是下拉列表分别选择“2013年开采点”和“2014年开采点”，每次选择会在下面的列表中添加相对应的图层，开采面对应的是下拉列表中分别选择“2013开采面”和“2014开采面”，点击“确定”，导出Excel表和统计图。通过两年的变化可以看出，越界开采和无证开采有所上升，而擅自改变开采方式有所改善。

2.矿山地质环境问题遥感监测

2.1矿山地质环境问题图层创建

依据矿山地质环境问题遥感监测内容和实际工作需求，创建泥石流面类型图层、开发占地面类型图层和开发占地变化面图层。首先，切换功能选项卡到“信息提取”，在“创建解译图层”功能组中点击“地质灾害”功能按钮，接着选择灾害类型为“泥石流面”，再选择创建文件的路径和空间参考，选择“是否添加到当前地图中”，设置好以上参数，最后点击“确定”即可完成“泥石流面”图层的创建。“开发占地”和“开发占地变化”图层的创建参见“开采面”图层的创建。

2.2矿山地质环境问题遥感影像解译

本次矿山地质环境问题遥感监测解译包括泥石流、矿山开发占地和矿山占地变化。矿山开发占地和矿山占地变化解译参见“开采面”的解译步骤。本次解译矿山开发占地1093处和矿山占地变化118处。

二三维联动解译步骤如下：首先，切换功能选项卡到“信息提取”，在“二三维联动解译”功能组中点击“二三维联动解译”功能按钮，接着弹出二三维联动解译界面，点击“三维操作”菜单下的“添加DEM”、“添加影像”、“添加矢量”采矿权和探矿权至Globe，也可以直接添加三维地图文档。在二维菜单栏中，添加图层或是直接添加地图文档。二维、三维数据添加好以后，点击“视图联动”功能按钮，实现二三维视图区域的同步，通过三维操作下的工具调整视图的角度，接下来点击“二维操作”菜单下的“图形编辑”菜单按钮，弹出“编辑工具条”，“编辑工具条”的使用与开采面解译的使用一致。在二维上进行解译，同时三维也实时创建我们解译的对象，本次解译泥石流1条。

2.3矿山地质环境问题成果图编制

矿山地质环境问题遥感监测成果图包括矿山地质环境问题遥感监测图和矿山地质环境问题变化图编制，操作步骤与疑似违法图斑分布图的制作流程一致，此处不再赘述。

2.4矿山地质环境问题综合分析

本次矿山地质环境问题综合分析主要从矿种、开采状态两方面进行占地面积分析。首先，选项卡切换到“综合研究”，在“矿山地质环境问题遥感监测”功能组中，点击“不同矿种占地面积统计”功能按钮，在弹出的界面中以下拉列表选择“矿山占地”图层，点击“确定”，即可出来统计图和统计表的结果。点击“表格导出为Excel”功能按钮，根据选择的导出路径和名称，导出Excel表；点击“导出统计图”功能按钮，选择导出统计图路径、名称及格式，导出统计选择格式的统计图。“不同占地状态统计”操作参见“不同矿种占地面积统计”。监测区占地主要集中在建材及其它非金属矿产的砖瓦用页岩、建筑石料用灰岩、建筑用砂和砂岩，有色金属矿产的铜矿，能源矿产的煤，占地面积为597.07ha，占总占地的73.30％。从开采状态方面看，主要是正在开采的矿山的占地面积为722.46ha，占总占地的88.69％。

3.矿产资源规划遥感监测

首先，选项卡切换到“综合研究”，在“矿产资源规划遥感监测”功能组中，点击“规划执行情况统计”功能按钮，在弹出的界面中以下拉列表选择“规划区矢量”和“采矿权”图层，点击“生成表格”或“生成统计图”，即可出来统计图和统计表的结果。点击“表格导出为Excel”功能按钮，根据选择的导出路径和名称，导出Excel表；点击“导出统计图”功能按钮，选择导出统计图路径、名称及格式，导出统计选择格式的统计图。本次工作区设计4个规划区块，1个重点开采区、2个禁止开采区和1个鼓励开采区，3个矿产资源规划执行情况差，1个规划执行情况好，总体执行情况差。

综上，依照矿产资源开发环境遥感监测内容，选取“楚雄-牟定-元谋煤及多金属矿矿集区”项目为测试对象，利用矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统辅助完成“楚雄-牟定-元谋煤及多金属矿矿集区”的矿产资源开发状况、矿山地质环境问题和矿产资源规划等三方面的遥感监测相关工作。

Claims (8)

1.一种矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，其特征在于，所述辅助信息系统包括以下功能模块：

遥感影像处理模块：用于遥感影像处理，包括遥感影像的融合、镶嵌、裁剪和增强处理；

遥感影像信息提取模块：包括二三维联动解译单元、人机交互解译单元和疑似违法图斑自动判识单元，所述二三维联动解译单元和人机交互解译单元用于解译处理后的遥感影像，获取矿产资源开发环境、矿产资源开发状况以及矿产资源规划执行情况的解译信息；疑似违法图斑自动判识单元根据采矿权和探矿权数据，判定图斑的违法类型，根据二三维联动解译单元、人机交互解译单元和疑似违法图斑自动判识单元获得最终解译信息；

综合分析模块：根据最终解译信息结合野外核实，修改完善解译信息，再结合矿产资源规划数据，用于综合分析矿产资源规划执行情况、矿产资源开发状况和矿山地质环境问题。

2.如权利要求1所述的矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，其特征在于，所述辅助信息系统还包括以下功能模块：

辅助工具模块：所述辅助工具模块，用于地图坐标的定义与转换，地图量测，野外定位工具和线路规划；

数据动态维护模块：用于数据的导入、数据字典的编辑以及对遥感影像数据、矢量数据、文件资料进行管理与动态维护；

遥感监测专题图整饰、符号化与输出模块：用于对遥感监测专题图进行整饰与符号化和地图输出；

视图管理模块：用于对地图文档的管理、地图的操作、图层操作和版面管理。

3.如权利要求1所述的矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，其特征在于，所述二三维联动解译单元利用二维地图的视图区域和三维视图区域进行联动的，在二维地图处于编辑状态下，将二维地图编辑操作类型、编辑图层类型、位置信息通过变量和事件方法传递到三维地图中，实时构建解译对象，建立二三维的联动解译。

4.如权利要求1所述的矿产资源开发环境遥感监测辅助信息系统，其特征在于，所述疑似违法图斑自动判识单元利用矿业权数据与解译数据的空间实体间的位置关系，结合属性数据，实现了疑似违法图斑的自动判识。

5.一种矿产资源开发环境遥感监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：

步骤(1)充分收集监测区的遥感影像数据、矿业权数据、1：1万或更大比例尺地形图、DEM、矿产资源分布数据以及矿山地质环境问题的数据资料；

步骤(2)获得遥感影像后，对遥感影像进行几何纠正、融合、镶嵌、裁剪和增强处理，遥感影像处理后，对步骤(1)的数据与遥感影像进行叠加显示，辅助进行人工交互解译和二三维联动解译，提取矿产资源开发环境遥感监测所需的解译信息；

步骤(3)开展野外核查工作，结合野外核实，修改完善解译信息，对监测区进行综合分析与评价，进而形成综合分析评价报告。

6.如权利要求5所述的矿产资源开发环境遥感监测方法，其特征在于，提取矿产资源开发环境遥感监测所需的解译信息时依据矿产资源开发环境遥感监测的内容分别提取：

矿产资源开发状况遥感监测方面：依据遥感影像的光谱、空间和时间特征，结合地质矿产图、断头路矿产资源开采行迹，提取井口、硐口的位置，圈定露天采场的位置及几何形态，并判断其开采状态和开采矿种；圈定尾矿库的位置及几何形态，并判断矿种类型，估算体积；

矿山地质环境问题遥感监测方面：按界内和疑似违法矿山，结合正在开采、废弃矿山，分别提取井口、硐口和露天采场、矿山建筑、中转场地、固体废弃占地面积，矿种类型及占用土地类型的信息；提取矿山地质灾害及隐患的类型，规模，发生时间，发育特征，成因信息，判断其危害性，危害程度，危害对象并估算危害范围；提取水体污染，土壤污染的位置及污染范围，以及提取矿山地质环境恢复治理工程信息；

矿产资源规划执行情况遥感监测方面：通过采矿权与规划数据的分析，提取不符合规划的采矿权和开采图斑，或是在保护区一定范围内的开采图斑的位置。

7.如权利要求5所述的矿产资源开发环境遥感监测方法，其特征在于，所述二三维联动解译操作步骤如下：首先，向三维地图中添加DEM和遥感影像，并在二维地图中添加遥感影像、解译矢量、矿业权数据矢量及其它地名、道路和河流辅助矢量或是直接打开已有的二维或三维地图文档进行同步；对于三维显示可以从不同的角度去观察感兴趣位置或区域的地形地貌；然后进行解译，在二维地图处于编辑状态下，将二维地图编辑操作类型、编辑图层类型、位置信息通过变量和事件方法传递到三维地图中。

8.如权利要求5所述的矿产资源开发环境遥感监测方法，其特征在于，所述疑似违法图斑的自动判识操作流程如下：首先，在地图中添加采矿权和探矿权数据，选择开采点或开采面，开采点或开采面属性表中要求添加“图斑定性”字段，其次，检查记录图斑个数，如果为0，则不进行判识，然后根据开采点或开采面与矿业权数据的空间位置关系，结合采矿权、开采点、开采面的“矿山名称”和“许可证号”字段，初步判断“无证开采”、“越界开采”和“以采代探”；结合“开采方式”、“开采矿种”，判定“擅自改变开采方式”和“擅自改变开采矿种”；最后综合判定开采图斑的违法类型。