论文部分内容阅读
【摘 要】3S技术在矿山地质灾害评估与监测的应用中所受的重视程度越来越高，这与我国矿业的快速发展与相关产业更新服务的支持密不可分的。本文从3S技术与地质灾害的内涵着手，结合3S技术的特点分析了各自在矿山地质灾情评估、监测与防治中的作用，对矿山具体处理和分析地质灾害具有指导意义。
【关键词】矿山地质灾害；地理信息系统；全球定位系统；遥感技术；空间地理信息
1.3S技术概况
3S技术是地理信息系统、全球定位系统和遥感技术的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。随着3S技术的发展，将全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术紧密结合的“3S”一体化技术已显示出广阔的应用前景。
1.1地理信息系统
地理信息系统（GIS）是基于计算机系统平台，以数据库作为数据储存和使用的数据源，在计算机支持下对空间地理数据进行管理、处理、分析并由计算机程序模拟常规的专业性的全球空间分析即时技术，以解决矿山地质灾害信息查询、处理和预测等相关技术问题的信息系统。该系统从属性数据和空间数据信息的有效获取、储存、查询和处理入手，提供矿山地质灾害的动态信息顯示、对地质环境做出相应的评价、区划，以及地质灾害的预测，从而为国家矿山相关部门提供决策服务。
1.2全球定位系统
全球定位系统（GPS）是由空间部分、地面控制系统和用户设备部分3部分组成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其邻近者的这种信息。它具有全天侯作业、定位精度高、实时定位、功能多、用途广、观测时间短、无需通视、可提供三维坐标等特点。
1.3遥感技术
遥感技术（RS）是以航空摄影技术为基础，以目标物，传感器和测量方法为因素，利用机载遥感、星载遥感和地面遥感传感器，根据不同物体对波谱产生不同响应的原理。从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物，探测地面物体性质和周边环境的空间探测技术。具有探测范围广、采集数据快、能动态反映地面事物的变化、获取的数据具有综合性、获取信息的手段多，信息量大、成图速度快等特点。
2.矿山地质灾害的类型
根据矿山地质灾害的成因和空间分布将矿山地质灾害分为四类：①岩土体变形导致的灾害，包括矿山地面、采空区塌陷、地面塌陷、地表沉降、采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩、坑内岩爆、场库失稳等、地表环境恶化采矿诱发地震；②不合理开采引起的环境地质灾害问题，如土地资源的占用和破坏、粉尘及酸性水污染等；③地下水位改变引起的灾害问题，如矿坑突水涌水、坑内溃沙涌泥、环境污染；④矿体内因引起的灾害问题，如矿坑火灾、地热和煤矿常见的瓦斯爆炸。
3.3S技术在矿山地质灾害评估、监测与防治中的应用
3.1 GIS地质灾害信息管理、评估、监测与防治中的应用
针对过去数据存储和管理方式在分析地质、水文等信息与模型存在的缺陷，GIS以强大的空间数据管理系统为平台以有效获取、处理与查询数据信息作为手段，实现了地质灾害分析的及时性与准确性。
（1）地质灾害的危险等级区划评估。GIS技术通过构建矿山地质环境评价模型来评估地质灾害的危险性级别，并采取多种方法分析地质灾害危险性指数，因此能够有效地管理和预警和防治灾害的发生。例如通过矿山形态与地貌特征分析可评判对周边环境的影响，通过几何与力学方法分析可预测灾害形成的内外因，此外，通过对历史数据分析可预测未来地质灾害发展趋势。
（2）地质灾害危险性评价。通过分析地质灾害活动程度与形成条件，并结合空间与时间联系方法，可大致确定灾害的发生概率、位置和范围。GIS对灾害危险性评价精度高、效率高、采有制图的方法后结果更具有说明性与直观性。
（3）GIS在地质灾害监测与防治中的应用。利用空间统计分析方法将地质灾害历史数据、测绘空间数据、气象资料等数据在万维网地理信息系统中汇总成灾情数据库，从而实现对地质灾害实时监测与预警，并对未来灾害发展趋势进行预测。GIS还可以与RS相结合共同发挥其在地质灾害监测与防治中的作用。
3.2遥感技术（RS）的应用
遥感技术为GIS提供信息源，具有经济性、动态多时相收集空间信息等特点。
（1）遥感技术在滑坡、泥石流、地裂缝、崩塌等地质灾害调查和监测应用。通过研究滑坡与地应力形变的关系，可预测和划分滑坡发生区域，从技术上克服了地形等条件的限制，在防治矿山滑坡的应用上，“数字滑坡”RS技术成效明显，它充分利用了GIS数据分析与管理功能；矿区泥石流多与气候有关，通过泥石流形成要素（即固体物质松散、地形陡峭、暴雨或水溃突发）的分析研究，或直接破译泥石流。RS技术可直观显示供给区、通过区、和沉积区的情况，因而能够实现快速识别、重点防治泥石流灾情。此外，遥感技术在动态监测地裂缝、崩塌方面具有十分广阔的前景，高分辨遥感图像与统计数据的结合可对地裂缝、崩塌实时监测。
（2）遥感技术在灾前预测和灾后评估的应用。遥感技术在此方面的应用分为两个阶段，即灾中实时评估与灾后恢复重建评估。通过灾前与灾后的影像数据分析对比，以受灾图表及灾情评估报告的形式来综合反映受灾情况、灾情影响、灾情控制等评估内容。由于RS技术具有动态多时相收集空间信息的特点，因此能够准确反映常见地质灾害特征，从而绘制灾情分布图并划定灾害危险等级，以便及时做好应急预案使灾情所造成的影响与损失控制在最小程度。
3.3全球定位系统的应用
所有的地质灾害关非一触即发，其形成与发展与时间密切相关，在力学上表现为蠕变过程。一般而言，蠕变的规模与速率都比较小，一旦发生力学失衡，地质灾害则表现为根本的质变过程。运用全求定位系统可以对地质灾害的形成与发展全程进行动态监测，它的差分精度可控制在1mm以下，因而能够准确分析、预测灾情的演变。GPS技术在地质灾害四大类中都有所应用，但主要用于分析与防治由岩土体变形所导致的灾害。为了准确分析此类灾害的变化与发展趋势，GPS技术采用点、线、面的结合技术，形成了监测与警报的综合信息处理平台，为及时捕捉灾情信息提供了可靠依据，且观测精度准，勘测效率高，为地质灾害监测与防治带来了革命性的影响。
4.结语
近年来3S技术日趋成熟，利用GIS技术可对空间地理数据进行处理与管理，利用RS技术可从高分辨遥感图像中采集基础数据并进行调查分析，利用GPS技术可全程监控地质灾害的发展过程与趋势从而能防灾于未然。3S技术的结合可在全国范围内建立网络数据共享平台，因而能够发挥各自的优势在矿山地质灾害预测与防治中起到非凡的作用。
【参考文献】
[1]孙娅林.高分辨率遥感技术在地质灾害监测中的应用[J].科技信息，2011（20）.
[2]杨军，李瑞军.3S技术在地质灾害监测中的应用[J].科技信息，2008（33）.
[3]李阜馨.浅析矿山地质灾害类型与防治措施[J].科技信息，2011（10）.
[4]谢谟文，李鹏飞，黄洁慧.遥感技术在地质灾害中的应用[J].矿山测量，2011（03）.
【关键词】矿山地质灾害；地理信息系统；全球定位系统；遥感技术；空间地理信息
1.3S技术概况
3S技术是地理信息系统、全球定位系统和遥感技术的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。随着3S技术的发展，将全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术紧密结合的“3S”一体化技术已显示出广阔的应用前景。
1.1地理信息系统
地理信息系统（GIS）是基于计算机系统平台，以数据库作为数据储存和使用的数据源，在计算机支持下对空间地理数据进行管理、处理、分析并由计算机程序模拟常规的专业性的全球空间分析即时技术，以解决矿山地质灾害信息查询、处理和预测等相关技术问题的信息系统。该系统从属性数据和空间数据信息的有效获取、储存、查询和处理入手，提供矿山地质灾害的动态信息顯示、对地质环境做出相应的评价、区划，以及地质灾害的预测，从而为国家矿山相关部门提供决策服务。
1.2全球定位系统
全球定位系统（GPS）是由空间部分、地面控制系统和用户设备部分3部分组成。此系统用于在任何时间，向地球上任何地方的用户提供高精度的位置、速度、时间信息，或给用户提供其邻近者的这种信息。它具有全天侯作业、定位精度高、实时定位、功能多、用途广、观测时间短、无需通视、可提供三维坐标等特点。
1.3遥感技术
遥感技术（RS）是以航空摄影技术为基础，以目标物，传感器和测量方法为因素，利用机载遥感、星载遥感和地面遥感传感器，根据不同物体对波谱产生不同响应的原理。从中获取信息，经记录、传送、分析和判读来识别地物，探测地面物体性质和周边环境的空间探测技术。具有探测范围广、采集数据快、能动态反映地面事物的变化、获取的数据具有综合性、获取信息的手段多，信息量大、成图速度快等特点。
2.矿山地质灾害的类型
根据矿山地质灾害的成因和空间分布将矿山地质灾害分为四类：①岩土体变形导致的灾害，包括矿山地面、采空区塌陷、地面塌陷、地表沉降、采矿场边坡失稳、滑坡与岩崩、坑内岩爆、场库失稳等、地表环境恶化采矿诱发地震；②不合理开采引起的环境地质灾害问题，如土地资源的占用和破坏、粉尘及酸性水污染等；③地下水位改变引起的灾害问题，如矿坑突水涌水、坑内溃沙涌泥、环境污染；④矿体内因引起的灾害问题，如矿坑火灾、地热和煤矿常见的瓦斯爆炸。
3.3S技术在矿山地质灾害评估、监测与防治中的应用
3.1 GIS地质灾害信息管理、评估、监测与防治中的应用
针对过去数据存储和管理方式在分析地质、水文等信息与模型存在的缺陷，GIS以强大的空间数据管理系统为平台以有效获取、处理与查询数据信息作为手段，实现了地质灾害分析的及时性与准确性。
（1）地质灾害的危险等级区划评估。GIS技术通过构建矿山地质环境评价模型来评估地质灾害的危险性级别，并采取多种方法分析地质灾害危险性指数，因此能够有效地管理和预警和防治灾害的发生。例如通过矿山形态与地貌特征分析可评判对周边环境的影响，通过几何与力学方法分析可预测灾害形成的内外因，此外，通过对历史数据分析可预测未来地质灾害发展趋势。
（2）地质灾害危险性评价。通过分析地质灾害活动程度与形成条件，并结合空间与时间联系方法，可大致确定灾害的发生概率、位置和范围。GIS对灾害危险性评价精度高、效率高、采有制图的方法后结果更具有说明性与直观性。
（3）GIS在地质灾害监测与防治中的应用。利用空间统计分析方法将地质灾害历史数据、测绘空间数据、气象资料等数据在万维网地理信息系统中汇总成灾情数据库，从而实现对地质灾害实时监测与预警，并对未来灾害发展趋势进行预测。GIS还可以与RS相结合共同发挥其在地质灾害监测与防治中的作用。
3.2遥感技术（RS）的应用
遥感技术为GIS提供信息源，具有经济性、动态多时相收集空间信息等特点。
（1）遥感技术在滑坡、泥石流、地裂缝、崩塌等地质灾害调查和监测应用。通过研究滑坡与地应力形变的关系，可预测和划分滑坡发生区域，从技术上克服了地形等条件的限制，在防治矿山滑坡的应用上，“数字滑坡”RS技术成效明显，它充分利用了GIS数据分析与管理功能；矿区泥石流多与气候有关，通过泥石流形成要素（即固体物质松散、地形陡峭、暴雨或水溃突发）的分析研究，或直接破译泥石流。RS技术可直观显示供给区、通过区、和沉积区的情况，因而能够实现快速识别、重点防治泥石流灾情。此外，遥感技术在动态监测地裂缝、崩塌方面具有十分广阔的前景，高分辨遥感图像与统计数据的结合可对地裂缝、崩塌实时监测。
（2）遥感技术在灾前预测和灾后评估的应用。遥感技术在此方面的应用分为两个阶段，即灾中实时评估与灾后恢复重建评估。通过灾前与灾后的影像数据分析对比，以受灾图表及灾情评估报告的形式来综合反映受灾情况、灾情影响、灾情控制等评估内容。由于RS技术具有动态多时相收集空间信息的特点，因此能够准确反映常见地质灾害特征，从而绘制灾情分布图并划定灾害危险等级，以便及时做好应急预案使灾情所造成的影响与损失控制在最小程度。
3.3全球定位系统的应用
所有的地质灾害关非一触即发，其形成与发展与时间密切相关，在力学上表现为蠕变过程。一般而言，蠕变的规模与速率都比较小，一旦发生力学失衡，地质灾害则表现为根本的质变过程。运用全求定位系统可以对地质灾害的形成与发展全程进行动态监测，它的差分精度可控制在1mm以下，因而能够准确分析、预测灾情的演变。GPS技术在地质灾害四大类中都有所应用，但主要用于分析与防治由岩土体变形所导致的灾害。为了准确分析此类灾害的变化与发展趋势，GPS技术采用点、线、面的结合技术，形成了监测与警报的综合信息处理平台，为及时捕捉灾情信息提供了可靠依据，且观测精度准，勘测效率高，为地质灾害监测与防治带来了革命性的影响。
4.结语
近年来3S技术日趋成熟，利用GIS技术可对空间地理数据进行处理与管理，利用RS技术可从高分辨遥感图像中采集基础数据并进行调查分析，利用GPS技术可全程监控地质灾害的发展过程与趋势从而能防灾于未然。3S技术的结合可在全国范围内建立网络数据共享平台，因而能够发挥各自的优势在矿山地质灾害预测与防治中起到非凡的作用。
【参考文献】
[1]孙娅林.高分辨率遥感技术在地质灾害监测中的应用[J].科技信息，2011（20）.
[2]杨军，李瑞军.3S技术在地质灾害监测中的应用[J].科技信息，2008（33）.
[3]李阜馨.浅析矿山地质灾害类型与防治措施[J].科技信息，2011（10）.
[4]谢谟文，李鹏飞，黄洁慧.遥感技术在地质灾害中的应用[J].矿山测量，2011（03）.