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基于GIS技術(shù)的礦山區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險研究與應(yīng)用

文檔作者：陳定材文檔來源：成都理工大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年08月05日
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第53卷第12期
2017年12月
甘肅水利水電技術(shù)
GANSU WATER RESOUlR傀S AND HYDROPOWER T1￡CI礬0LOGY
V01．53．No．12
Dec．．2017
·設(shè)計與研究·
基于GIs技術(shù)的礦山區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險研究與應(yīng)用
陳定材
(成都理工大學(xué)，四川成都610059)
摘要：結(jié)合礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價的研究現(xiàn)狀，同時面對現(xiàn)有的礦山災(zāi)害風(fēng)險研究的突出問題，基于GIs技術(shù)，針對礦
山地質(zhì)災(zāi)害的研究進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并相應(yīng)地對GIS的發(fā)展趨勢和工程應(yīng)用進(jìn)行了初步概述。
關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)(GIS)；礦山地質(zhì)災(zāi)害：風(fēng)險評估
中圖分類號：P694 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095一0144(2叭7)12—0020—03
1 前言
我國是一個富裕遼闊、資源豐富的國家，由于工
業(yè)化快速發(fā)展的需求，對資源的需求巨大，尤其是礦
產(chǎn)資源的利用開發(fā)需求急劇上升。自1980年以后，
中國改革開放在市場經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)烈沖擊下，我國的經(jīng)
濟(jì)發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求量急劇上升，同時國有企
業(yè)初期落后的生產(chǎn)工具和落后的安全管理、環(huán)保意
識的欠缺加上市場經(jīng)濟(jì)的沖擊，全國大部分的礦產(chǎn)
資源開發(fā)地區(qū)為追求片面的經(jīng)濟(jì)效益，出現(xiàn)無節(jié)制
的私自開采、隨意開采及胡亂開采等極為惡劣的礦
產(chǎn)資源開采現(xiàn)象，這些不合理行為使得我國大部的
礦產(chǎn)資源開采地區(qū)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患，
進(jìn)一步造成礦產(chǎn)資源開發(fā)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化，從
而表現(xiàn)為災(zāi)變現(xiàn)象更加突出和礦山開采地區(qū)的地質(zhì)
災(zāi)害頻發(fā)現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，國家對礦產(chǎn)資
源的依賴陛也在不斷減弱，但是過去的許多年里，部
分企業(yè)的混亂開采使得近幾年的礦山地質(zhì)災(zāi)害頻
發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害危害程度也越來越嚴(yán)重，這種混亂開采
的后期結(jié)果導(dǎo)致的蝴蝶效應(yīng)，促使相關(guān)部門對該類
災(zāi)害的重視程度與日提高。同時，也了解到礦山地
質(zhì)災(zāi)害的重要起因均來自于部分企業(yè)不合理的胡亂
開采，這些短期的行為造成了重大的后期環(huán)境破壞
和當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全問題。礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)
象主要表現(xiàn)為開山棄石，其可能導(dǎo)致地面坍塌、局部
水土流失、礦區(qū)周邊地下水水位下降及枯竭等常見
災(zāi)害，同時可能造成露天開采時礦壩漏塌、排土場嚴(yán)
重失穩(wěn)現(xiàn)象。隨著近年重大地質(zhì)災(zāi)害事故的不斷出
現(xiàn)，以及國家對環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)，如何快速有效
地對礦山地質(zhì)災(zāi)害的處理及風(fēng)險分析成為一個重要
的技術(shù)課題。
2 GlS技術(shù)的發(fā)展趨勢
自20世紀(jì)60年代誕生第一臺GIS以來，其技
術(shù)發(fā)展存在著不同的分支領(lǐng)域同時也出現(xiàn)了許多可
以看見的現(xiàn)實問題，使得相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域還存在不同
的聲音。通常從GIs技術(shù)集成方面來看，主要表現(xiàn)在
“3s”集成分析過程。目前對于“3s”技術(shù)的闡述，其主
要內(nèi)容包括GIs、Rs和GPs這三個主要方面，將這
三個方面合理有效地結(jié)合起來就是目前統(tǒng)稱的“3s”
集成技術(shù)。目前，對于“3S”集成技術(shù)的方法研究主要
介于兩兩結(jié)合的方式上，這是最基本最簡單的集成
方法，但是仍然存在著眾多的問題。
區(qū)別于其他常見的滑坡地質(zhì)災(zāi)害研究而言，在
礦山地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險分析評價研究過程中，通常需
要借助電腦技術(shù)將現(xiàn)有的空間遙感數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行輸
入、儲存、查找、運(yùn)行、研究、呈現(xiàn)成果的技術(shù)要求，這
一系統(tǒng)要求同樣可以用到其他相似系統(tǒng)的動態(tài)描述
方面，并且通過時間一空間方面的構(gòu)建模型，研究
分析該系統(tǒng)的未來發(fā)展深化過程，進(jìn)而為地理信息
學(xué)探討、研究、進(jìn)一步發(fā)展提供相應(yīng)服務(wù)技術(shù)。
進(jìn)一步研究表明，GIs空間技術(shù)除具有數(shù)據(jù)搜
集、整理、分析、運(yùn)用和顯示等常見功能外，還表現(xiàn)以
收稿日期：2017一12—16
作者簡介：陳定材(1982一)，男，四川威遠(yuǎn)人，高級工程師，碩士研究生，主要從事巖土工程及地質(zhì)災(zāi)害方面的研究，E—mail：
147148205@qq．com。
·20·
萬方數(shù)據(jù)
第12期陳定材：基于GIs技術(shù)的礦山區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險研究與應(yīng)用第53卷
下五種特殊的部分(圖1)。
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隨著相關(guān)部門對地質(zhì)災(zāi)害及CIS技術(shù)的重視程
度不斷提高，GIs技術(shù)的發(fā)展前景變得越來越光明，
其現(xiàn)有的發(fā)展趨勢可以明晰地表現(xiàn)在很多方面。
(1)針對于GIS技術(shù)的空間數(shù)據(jù)庫建立趨勢更
加偏向于對影像及圖形的一體化協(xié)同上面。
(2)數(shù)據(jù)庫信息的建立趨勢偏向于全方面、多角
度的三維空間可視化研究領(lǐng)域。
(3)面對數(shù)據(jù)庫空間信息的建立及其分析要求，
其主要是對有利于GIS技術(shù)發(fā)展的方向進(jìn)行挖掘探
索，以求找到更好的更有價值的數(shù)據(jù)信息。
3 GIS技術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價研究
3．1 RS與GIS技術(shù)用于災(zāi)害風(fēng)險評價的重要特點
隨著我國對生態(tài)環(huán)境的不斷重視，GIS技術(shù)的
發(fā)展在環(huán)境監(jiān)測與評價中受到越來越廣泛的運(yùn)用，
同時隨著衛(wèi)星精度及遙感影像圖分辨率的飛速提升
也促使礦區(qū)監(jiān)測技術(shù)的準(zhǔn)確性得到保障。由于GIS
技術(shù)較為完整的空間區(qū)域分析能力可以為礦區(qū)地質(zhì)
災(zāi)害風(fēng)險分析和監(jiān)測方法提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，
因此，將GIS技術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方面為
獲取礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的生態(tài)環(huán)境、動態(tài)監(jiān)測及動
態(tài)評價的數(shù)據(jù)信息提供了重要的實際應(yīng)用手段。同
時這種多元化的結(jié)合方法具有許多突出的優(yōu)點。
(1)運(yùn)用高空無人機(jī)航拍及低軌道衛(wèi)星觀測手
段，可以對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實時同步監(jiān)測，進(jìn)一步獲
取相關(guān)環(huán)境區(qū)域信息，其手段方法受到地區(qū)地形、人為
干擾因素小，同時該手段的信息覆蓋面積范圍更大。
(2)運(yùn)用遙感技術(shù)能夠快速獲取礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害
區(qū)域及環(huán)境監(jiān)測的動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，由于獲取的數(shù)據(jù)
具有可比性和綜合性，其準(zhǔn)確性更高、更準(zhǔn)。
(3)遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)量巨大、更新速度迅
速，通過運(yùn)用GIs技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，建立和管
理有關(guān)的環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫。
(4)GIs技術(shù)可以對研究區(qū)域的結(jié)果進(jìn)行圖形
圖像化顯示和輸出，使得輸出結(jié)果更加專題化和立
體化。例如在礦區(qū)泥石流災(zāi)害的研究中，通過運(yùn)用遙
感影像的三維可視化功能可以清晰且直觀地監(jiān)測到
泥石流的物源區(qū)、扇區(qū)和受害區(qū)域，同時該技術(shù)的可
視化重點在于將影像圖和高精度的DEM數(shù)據(jù)結(jié)合
起來呈現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果。
(5)在生態(tài)環(huán)境動態(tài)信息獲取方面，遙感技術(shù)在
處理手段和大數(shù)據(jù)方面具有速度快、周期短等特點，
這可以在很大程度上節(jié)省人力、財力、物力和時間，
為礦山地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險評價和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提高了
社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
3．2 GIS技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價中的應(yīng)用
礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)域作為中國特色的一個特殊社會經(jīng)
濟(jì)區(qū)域，其開發(fā)過程受到區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條
件、礦巖的穩(wěn)定性、礦區(qū)地形地物以及氣候條件等自
然因素的制約，同時與當(dāng)?shù)丨h(huán)境緊密相連。礦區(qū)的生
態(tài)環(huán)境越來越受到人們的重視，隨著我國環(huán)境污染
進(jìn)一步加劇，我國在礦產(chǎn)資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)方面
加大了調(diào)控力度，其目的在于構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)
濟(jì)模式。在實施礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過程中，
必須處理好資源開采與環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境
治理的之間關(guān)系(圖2)。
3．2．1礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價存在的問題
通過對礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價的研究，可在相
當(dāng)程度上了解礦山地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)理和把握其未
來發(fā)展趨勢，從而制定對應(yīng)的防范或治理措施。這對
我國礦產(chǎn)資源開采行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重大意
義。近年來，國內(nèi)學(xué)者針對礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了一系
列的研究，也取得了一定的成就，但是大部分忽略了
礦山地質(zhì)災(zāi)害方面，同時研究時間較短，缺乏持續(xù)
性。研究過程中還存在以下幾個主要問題。
(1)礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域研究內(nèi)容狹窄，無法突
破現(xiàn)有的研究行業(yè)及研究內(nèi)容，對于現(xiàn)實問題的解決大
·2l·
萬方數(shù)據(jù)
2017年第12期甘肅水利水電技術(shù)第53卷
圖2地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險分析系統(tǒng)工作流程
部分局限于當(dāng)前問題的解決，沒有長遠(yuǎn)的系統(tǒng)化發(fā)展。
(2)各地礦山地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)變狀況未得到全面
的調(diào)查與剖析，遏待建立一個囊括全國范圍的礦山
地質(zhì)災(zāi)害資料庫。
(3)多數(shù)礦山企業(yè)對礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害工作不夠上
心，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)時，才尋求科研單位進(jìn)行研究合
作，合作的目的也只是短期地解決災(zāi)害問題，而對后
續(xù)的研究工作不上心，這種普遍現(xiàn)象導(dǎo)致了礦山地
質(zhì)災(zāi)害的研究工作大多數(shù)淪為短期的商業(yè)行為，研
究時間短，研究得不夠深入、不夠透徹。
(4)礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防與治理都需要投入大
量的資金與人力，企業(yè)的投入短期內(nèi)是看不到回報
的，而且得到的經(jīng)濟(jì)收益往往是隱性的，這就導(dǎo)致了
企業(yè)寧愿選擇災(zāi)后進(jìn)行治理，而不提前進(jìn)行防范。
3．2．2礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價應(yīng)對措施
要想解決礦區(qū)生態(tài)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害的問題僅從
技術(shù)角度去解決是不夠的，依舊發(fā)生的礦山地質(zhì)災(zāi)
害與日益惡化的礦山生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境已經(jīng)足以說明
這一切。要想解決問題，還需要政府部門發(fā)揮自己
的職能和和企業(yè)規(guī)范自己的行為。
政府相關(guān)部門要發(fā)揮自己的主導(dǎo)作用，加大對
礦山環(huán)境與災(zāi)害的監(jiān)管力度，把礦山防災(zāi)減災(zāi)工作
與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合，樹立防災(zāi)減災(zāi)工作在q礦山經(jīng)
濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中的重要地位，提高人們對礦山地質(zhì)
災(zāi)害的認(rèn)知以及重視程度。主動和引導(dǎo)企業(yè)開展對
礦山地質(zhì)災(zāi)害的研究工作，積極開展礦區(qū)災(zāi)害識別、
·22·
類型劃分、成因機(jī)理及發(fā)展趨勢等方面的研究，為建
立全國性礦山地質(zhì)災(zāi)害資料庫起到帶頭作用，為以
后礦山地質(zhì)災(zāi)害的防治提供研究資料和理論依據(jù)。
不僅政府要發(fā)揮自己的職能，礦山企業(yè)更要規(guī)范
自己的生產(chǎn)行為，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)要合理，企業(yè)發(fā)
展要從長遠(yuǎn)出發(fā)，不追求短期利益，走長期的可持續(xù)
健康發(fā)展的道路。礦山企業(yè)的日常工作計劃必須包含
防災(zāi)減災(zāi)，要依靠先進(jìn)科技加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害的防治工
作，力爭以預(yù)防為先，防治結(jié)合。對礦山地質(zhì)災(zāi)害的防
治工作投入更多的資金與人力，把礦山地質(zhì)災(zāi)害的防
治放在開采工作之前?？傊?，對礦山地質(zhì)災(zāi)害的研究，
要充分引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，研究災(zāi)害的成因機(jī)理及災(zāi)變過
程，建立監(jiān)測、預(yù)報和評估為一體的綜合信息系統(tǒng)。
4結(jié)語
隨著我國環(huán)境問題日益突出，人民環(huán)保意識不斷
覺醒，國家對環(huán)境問題的擔(dān)憂與日俱增，礦山地質(zhì)災(zāi)
害及環(huán)境污染作為環(huán)境治理方面的一大難題，如何更
好處理礦山地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境方面的問題成為GIs技
術(shù)應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的一個重要推動作用。同
時，GIS技術(shù)的運(yùn)用在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域具有成本低、時
間短、精度高等優(yōu)點；想要建立基于GIs技術(shù)的礦山
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，就要各個相關(guān)部門精誠合
作，跨越行業(yè)間的界線，實現(xiàn)資源共享的合作狀態(tài)，這
對于推動發(fā)展基于GIs技術(shù)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的利益最
大化至關(guān)重要。實現(xiàn)GIS技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)
域的應(yīng)用與研究的現(xiàn)代化、自動化，這對維護(hù)環(huán)境的
穩(wěn)定和可持續(xù)性發(fā)展具有重要和深遠(yuǎn)意義。
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