季科敏，趙 陽(yáng)

（江蘇綠巖生態(tài)技術(shù)股份有限公司，江蘇 蘇州 215600）

結(jié)合以往的礦山發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)在開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中更重視人為操作，在利用人為地質(zhì)環(huán)境調(diào)查方式中，主要是利用人為獲取區(qū)域內(nèi)大部分野外離散點(diǎn)，隨后對(duì)應(yīng)不同的地質(zhì)環(huán)境和平面信息情況，可以將真實(shí)的地質(zhì)環(huán)境呈現(xiàn)出來(lái)，隨后通過(guò)軟件繪制成圖。但是在以上的人為地質(zhì)環(huán)境調(diào)查過(guò)程中，為了更加準(zhǔn)確的完成調(diào)查工作，不但會(huì)耗費(fèi)大量的人力和材料，而且調(diào)查周期較長(zhǎng)，作業(yè)難度較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)概面，也容易引發(fā)信息采集環(huán)節(jié)中的遺漏問(wèn)題。為此，通過(guò)3S技術(shù)的引入，可以對(duì)整個(gè)礦山廢棄地的生態(tài)發(fā)展情況進(jìn)行系統(tǒng)化分析，并且制定科學(xué)的修復(fù)方案，提高礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)效果。

1 礦山廢棄地發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 廢棄礦山的危害

（1）直接環(huán)境污染。礦山的原礦物質(zhì)自身攜帶放射性物質(zhì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染；礦山開(kāi)采的選礦環(huán)節(jié)中，化學(xué)物質(zhì)和廢棄物成分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)環(huán)境污染；在堆放區(qū)域內(nèi)，受到長(zhǎng)期風(fēng)化的影響，導(dǎo)致物質(zhì)改變，從原本無(wú)污染的成分轉(zhuǎn)化成污染成分。當(dāng)完成礦山的開(kāi)采工作后，廢棄的礦山會(huì)進(jìn)行閉礦，同時(shí)在很長(zhǎng)一段時(shí)間沒(méi)有人對(duì)廢棄礦山進(jìn)行看守，而其中殘留大量的重金屬礦物質(zhì)元素也會(huì)造成水環(huán)境污染。在礦山開(kāi)采完成后，尾礦庫(kù)中還會(huì)殘留大量礦粉層以及碎石，在受到雨水的沖刷與滲透過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)流通現(xiàn)象，導(dǎo)致礦物質(zhì)大面積擴(kuò)散，從而對(duì)水環(huán)境污染范圍更廣。對(duì)于礦山的探測(cè)采樣過(guò)程中，礦井中水的毒性比較大，在礦井周?chē)?0km范圍內(nèi)，水中礦物質(zhì)中含有大量超過(guò)人們正常上限的有害物質(zhì)，人們?nèi)绻L(zhǎng)期接觸這種污染的水源，會(huì)對(duì)人們的身體健康造成危害，甚至引發(fā)死亡。

（2）安全隱患：廢氣礦山的廢物對(duì)房企業(yè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的崩塌與滑坡現(xiàn)象，由于廢棄礦山一般都具有較高的海拔，同時(shí)臨空面也比較陡峭，在長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)污水浸潤(rùn)以及雨水沖刷過(guò)程中礦山的表面土層，巖石碎塊等都會(huì)發(fā)生松動(dòng)，從而在一定程度上發(fā)生滑坡或者崩塌等現(xiàn)象。由于礦山的高度不同，還會(huì)引發(fā)滑坡等較大的危險(xiǎn)。倘若廢棄礦山比較陡峭，那么出現(xiàn)滑坡或者崩塌后，便會(huì)對(duì)周?chē)霓r(nóng)田、村落等造成嚴(yán)重的而危害，甚至危及人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 國(guó)內(nèi)礦山廢棄地的處理現(xiàn)狀

隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源的大范圍開(kāi)采，我國(guó)現(xiàn)階段礦山資源也逐漸面臨枯竭狀態(tài)，而常見(jiàn)的廢棄礦山修復(fù)方式是將這些廢棄礦山改造成礦山公園，而這種方式也成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)廢棄礦山最常見(jiàn)的生態(tài)修復(fù)以及景觀重建方式，通過(guò)開(kāi)發(fā)礦山廢棄區(qū)域，實(shí)現(xiàn)其價(jià)值的發(fā)揮，通過(guò)第三產(chǎn)業(yè)來(lái)取代原本第一產(chǎn)業(yè)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。所以，以下針對(duì)我國(guó)當(dāng)前成果的幾個(gè)廢棄礦山改造公園薪資進(jìn)行分析，了解礦山公園的生態(tài)修復(fù)模式、現(xiàn)狀以及景觀布局等具體情況為礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)提供指導(dǎo)。

（1）黃石礦山公園：黃石礦山公園是我國(guó)早期比較成功的廢棄礦山改造工程，黃石礦山公園是我國(guó)湖北省較大的廢棄鐵礦區(qū)改造而成，該礦區(qū)總面積23平方公里，興建于2007年，并且也成為我國(guó)最早的一座國(guó)家級(jí)礦山改造公園，從黃石礦山的生態(tài)修復(fù)技術(shù)中，采用了換土技術(shù)以及坑植與填充技術(shù)進(jìn)行改造，并且通過(guò)抗旱耐貧瘠的植被品種選擇，提高黃石礦山公園的綠化效果，同時(shí)也將雨水用作露天采坑收集中，通過(guò)過(guò)濾、暴曬以及修復(fù)景觀水體，達(dá)到良好的生態(tài)修復(fù)效果。黃石礦山公園的生態(tài)環(huán)境修復(fù)更注重于景觀美化工作，其間引入了大量的人工造景來(lái)取代綠植、山石和水體等自然環(huán)境因素，對(duì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)場(chǎng)所產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至也會(huì)對(duì)引發(fā)二次破壞。而園林道路的布局在改造中也缺乏生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，存在干擾廊道的現(xiàn)象，而且景觀設(shè)計(jì)人工創(chuàng)造感強(qiáng)烈，過(guò)于華麗的都市風(fēng)缺少了自然生態(tài)風(fēng)光，因此該礦山廢棄地的生態(tài)環(huán)境修復(fù)狀態(tài)并不理想。

（2）開(kāi)灤礦山公園：開(kāi)灤康山公園是唐山地區(qū)的主要廢棄礦山改造工程，該工程整體規(guī)劃面積達(dá)到了30平方公里，也是我國(guó)早期興建的礦山廢棄地改造公園，而這座礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)主要采取生態(tài)養(yǎng)殖場(chǎng)改造、塌陷區(qū)植被改造、矸石填充及建設(shè)以及生態(tài)園林綠化等修復(fù)模式。開(kāi)灤礦山公園在生態(tài)修復(fù)中，由于植被層次小隊(duì)單一，主要是以喬一草結(jié)構(gòu)為主，缺乏一定的層次感，而且道路的規(guī)劃也不合理，導(dǎo)致使用率下降，并且沒(méi)有充分考慮景觀生態(tài)廊道的形成，景觀設(shè)計(jì)也不重視歷史文化。

2 礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境改造中3S技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 地質(zhì)環(huán)境信息技術(shù)方法

隨著我國(guó)3S技術(shù)的全面推廣與應(yīng)用，在地質(zhì)環(huán)境勘察中也得到了廣泛應(yīng)用。其中以GIS技術(shù)為例，在通過(guò)GIS地理信息技術(shù)應(yīng)用中，也逐漸從原來(lái)的認(rèn)為調(diào)查手段轉(zhuǎn)向信息技術(shù)提取方式，而在3S技術(shù)引入初期，首先利用二維GIS技術(shù)開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境信息調(diào)查，但是起初這種二維的GIS技術(shù)應(yīng)用也存在一定的局限性，并不能展現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。隨著三維GIS技術(shù)的引入，主要是以原本的二維GIS為基礎(chǔ)，通過(guò)該技術(shù)與高程軸向的有效融合，構(gòu)建全新的連續(xù)空間內(nèi)容，從整體應(yīng)用來(lái)看，三維GIS技術(shù)的應(yīng)用，可以更加直觀的呈現(xiàn)出地理環(huán)境的空間特征，也使調(diào)查數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

為了進(jìn)一步開(kāi)展研究，也推進(jìn)GIS技術(shù)的全面應(yīng)用，對(duì)礦山廢棄地的三維生態(tài)環(huán)境景觀進(jìn)行呈現(xiàn)，同時(shí)也可以利用GIS技術(shù)獲取地質(zhì)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建DEM的礦山3D立體表面圖形，為后續(xù)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供可靠支持。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害的提取

對(duì)于礦山廢棄地的開(kāi)發(fā)和生態(tài)修復(fù)工作中，也包含了地質(zhì)災(zāi)害、人為干擾以及自然環(huán)境等諸多因素的影響。通常情況下，對(duì)于礦山資源開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會(huì)受到自然地質(zhì)以及人為工程所產(chǎn)生的共同影響，而最終給礦山帶來(lái)不可逆的地質(zhì)災(zāi)害影響。

從整體來(lái)看，礦山資源開(kāi)發(fā)中包括豐富的活動(dòng)內(nèi)容，同時(shí)也會(huì)引發(fā)各類(lèi)災(zāi)害，其中的影響因素和防治都十分復(fù)雜。所以，在開(kāi)展3S技術(shù)應(yīng)用研究中，主要是以調(diào)查時(shí)間為主導(dǎo)，對(duì)未經(jīng)治理的礦山廢棄地進(jìn)行深入調(diào)查，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)環(huán)境的變化情況，呈現(xiàn)出完整的地質(zhì)災(zāi)害信息。為后續(xù)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供可靠支持。

3 礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)中利用3S技術(shù)的設(shè)計(jì)方法

3.1 確定礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)指數(shù)

通過(guò)3S技術(shù)在礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)中的運(yùn)用，可以先利用3S的數(shù)字化模型優(yōu)勢(shì)，對(duì)待修復(fù)的礦山廢棄地現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展遙感測(cè)量，并且對(duì)生態(tài)環(huán)境指數(shù)建立3D模型，同時(shí)也結(jié)合該礦山廢棄地的環(huán)境溫度、濕度綠度以及熱度進(jìn)行全方位分析，在這幾個(gè)維度的數(shù)據(jù)模型構(gòu)建中，能夠準(zhǔn)確地判斷出礦山廢棄地區(qū)域的生態(tài)環(huán)境污染程度。為了便于準(zhǔn)確地判斷礦山廢棄地生態(tài)優(yōu)劣情況，需要通過(guò)以上維度提取最具代表的參數(shù)，其中包括裸土指數(shù)、濕度指數(shù)、地面溫度以及植被覆蓋情況等量化參數(shù)。然后通過(guò)遙感技術(shù)構(gòu)建的生態(tài)環(huán)境模型，呈現(xiàn)出礦山廢棄地的生態(tài)景象全貌，從圖像中獲取數(shù)據(jù)信息，具體計(jì)算公式如下：

從上述公式中來(lái)看，wet為礦山廢棄地的土壤環(huán)境濕度；anpn為生態(tài)指數(shù)模型內(nèi)各波段的反應(yīng)率；NDSI為礦山廢棄地中裸土參與，其中SI與BI也分別為礦山廢棄地的干度和建筑等參數(shù)。T為礦山廢棄地的地表溫度，gain為礦山廢棄地的增益參數(shù)；DN為礦山廢棄地的灰度指數(shù)，bias則為礦山廢棄地的偏置參數(shù)；NDVI代表礦山廢棄地植被覆蓋率；px為遙感生態(tài)指數(shù)；pr為紅外波段反射率?？偟膩?lái)看，通過(guò)公式對(duì)礦山廢棄生態(tài)修復(fù)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，將礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)指數(shù)設(shè)為K，那么k的數(shù)值為上述所有指標(biāo)總和。結(jié)合礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)指數(shù)的計(jì)算，為后續(xù)礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境修復(fù)和治理提供可靠依據(jù)。

3.2 礦山廢棄地生態(tài)治理中3S技術(shù)的治理方案

結(jié)合當(dāng)前礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境的實(shí)際問(wèn)題來(lái)看，通過(guò)3S技術(shù)的全面運(yùn)用，利用ArcGIS軟件，實(shí)現(xiàn)礦山廢棄地實(shí)地環(huán)境的數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，實(shí)現(xiàn)圖幅打印功能。

在完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化處理后，還需要利用MapXtremeJava軟件對(duì)地理信息通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，同時(shí)也構(gòu)建B/S結(jié)構(gòu)的微生物復(fù)墾檢測(cè)與評(píng)價(jià)體系，在完成后也要對(duì)礦山廢棄地的所有微生物復(fù)墾信息進(jìn)行科學(xué)管理和統(tǒng)計(jì)，最后把結(jié)果公布出去。在開(kāi)展礦山廢棄地環(huán)境恢復(fù)研究的方案中，還可利用地理現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行廢棄地的環(huán)境設(shè)計(jì)優(yōu)化科學(xué)研究，首先建立了礦山廢棄地環(huán)境恢復(fù)的信息管理系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上利用DTM模型軟件，對(duì)采礦廢棄地的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行了可視化模擬構(gòu)建，同時(shí)還要利用土壤特性數(shù)據(jù)分析，最后建立在虛擬環(huán)境下的采礦廢棄地恢復(fù)模型。利用GIS技術(shù)的數(shù)字模式與遙感技術(shù)影響的結(jié)合，通過(guò)將其運(yùn)用于采礦廢棄地環(huán)境的測(cè)量和3D仿真技術(shù)中心，并把排土場(chǎng)作為最主要的監(jiān)測(cè)目標(biāo)，根據(jù)景觀環(huán)境理論進(jìn)行了采礦廢棄地環(huán)境恢復(fù)研究，在進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，還要根據(jù)礦山廢棄地的植被覆蓋率與地理特征進(jìn)行修復(fù)，對(duì)于建立的數(shù)字化模型中的板塊進(jìn)行有效對(duì)比，并且找出模型中存在的缺陷區(qū)域和實(shí)際問(wèn)題，以此為依據(jù)對(duì)礦山廢棄地生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行修復(fù)，從而達(dá)到精準(zhǔn)修復(fù)的作用。

3.3 建立礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償機(jī)制

結(jié)合礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境綜合治理情況，構(gòu)建礦山廢棄地的修復(fù)補(bǔ)償制度，針對(duì)上述開(kāi)展的修復(fù)指數(shù)測(cè)量為依據(jù)，按照綜合治理方案進(jìn)行修復(fù)，獲得修復(fù)后的廢棄生態(tài)修復(fù)指數(shù)，對(duì)修復(fù)指數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果數(shù)值為正，那么表示修復(fù)方法有效，而修復(fù)方案也可以對(duì)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)起到良好的效果，但是如果修復(fù)數(shù)值為負(fù)數(shù)，那么表示修復(fù)方案并不理想，需要對(duì)礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)方案進(jìn)一步優(yōu)化。通過(guò)虛擬環(huán)境下的治理方案模擬，可以避免過(guò)多的消耗修復(fù)成本，提高礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)的合理性，并構(gòu)建可行性的生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案，將生態(tài)修復(fù)技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際工作中，可以起到良好的修復(fù)作用，也能夠選擇出最佳的礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)方案，避免盲目修復(fù)而造成的資金浪費(fèi)。

4 礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)中3S技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 生態(tài)敏感度分析

在開(kāi)展礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工作中，利用3S技術(shù)可以達(dá)到良好的應(yīng)用效果，其中最主要的就是可以實(shí)現(xiàn)礦山廢棄地生態(tài)敏感度的準(zhǔn)確分析。

從礦山廢棄地角度來(lái)看，敏感度作為表達(dá)生態(tài)環(huán)境的主要特征，當(dāng)?shù)V山廢棄地區(qū)域內(nèi)的生態(tài)敏感度越強(qiáng)烈，那么表示環(huán)境水平也就越差。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，在針對(duì)礦山廢棄地的生態(tài)敏感度分析過(guò)程中，其核心點(diǎn)在于礦山廢棄地區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源的量化評(píng)估，同時(shí)也要掌握礦山廢棄地生態(tài)單元的恢復(fù)能力。利用3S技術(shù)開(kāi)展生態(tài)敏感度的精確分析，能夠?qū)ΦV山廢棄地的區(qū)域進(jìn)行敏感度等級(jí)劃分，并且將礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工作集中在敏感度較高的區(qū)域下，對(duì)于一些生態(tài)敏感度較低的區(qū)域可以主要以開(kāi)發(fā)為主，構(gòu)建良好的生態(tài)景觀重建方案。此外，利用GIS技術(shù)與層次分析，相關(guān)人員要做好生態(tài)敏感度因素的合理規(guī)劃，并且利用層次分析手段，對(duì)每一個(gè)因素所占的比重進(jìn)行分析，并且結(jié)合礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況，將GIS剩余所有生態(tài)敏感因子的權(quán)重進(jìn)行有效疊加，對(duì)生態(tài)敏感度進(jìn)行綜合分析，在廢棄地敏感度狀態(tài)呈現(xiàn)后，工作人員也要對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行全面劃分，并且與生態(tài)修復(fù)理論和技術(shù)手段進(jìn)行融合，了解實(shí)際設(shè)計(jì)需求，并且和生態(tài)修復(fù)理論技術(shù)融合起來(lái)，明確礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)方案的實(shí)際需求，為后續(xù)的改造技術(shù)實(shí)施提供可靠支持。

4.2 改造效果預(yù)期和持續(xù)監(jiān)測(cè)

通過(guò)RS在礦山廢棄地生態(tài)治理工作的應(yīng)用中，將礦山廢棄地的植被修復(fù)情況和滯后性等問(wèn)題進(jìn)行全面分析，為礦山廢棄地的常見(jiàn)工作提出有效的治理措施，確保整個(gè)礦山廢棄地的管理和維護(hù)更加合理。

在確定礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)方案以后，作業(yè)人員也要針對(duì)實(shí)際情況，做好相關(guān)地形的修復(fù)工作，摒棄而基于DOM技術(shù)，掌握礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境的實(shí)際情況，包括植被的紋理，為構(gòu)建3D立體模型提供可靠支持，從而滿(mǎn)足預(yù)期礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)效果。在生態(tài)環(huán)境改造后，相關(guān)人員也可以利用RS技術(shù)，對(duì)整個(gè)礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且制定完善的監(jiān)測(cè)周期，以自然年為主，通常情況下，自然植被中最茂盛的季節(jié)為夏季，而在這個(gè)季節(jié)中也要通過(guò)高分辨率的多普遙感影響來(lái)建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，并且采用不同周期獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維立體模型，實(shí)時(shí)掌控礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境修復(fù)狀態(tài)。

4.3 常見(jiàn)的改造技術(shù)應(yīng)用

在礦山廢棄地的土壤恢復(fù)手段應(yīng)用中，要以客土技術(shù)為核心，在礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要通過(guò)土壤和人工基質(zhì)為主要選擇方向，通過(guò)噴播機(jī)的有效運(yùn)用，使客土操作更加精準(zhǔn)。另外，施工人員也要對(duì)土壤書(shū)畫(huà)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)用，保障回填土中有機(jī)質(zhì)和水分符合環(huán)境修復(fù)要求，有效改善土壤肥力，為植被的生長(zhǎng)提供優(yōu)越的生長(zhǎng)環(huán)境。另外，通過(guò)綠化修復(fù)技術(shù)，可以將藤本護(hù)坡和掛網(wǎng)噴播相結(jié)合的方式有效運(yùn)用，體現(xiàn)出攀援植物的綠化優(yōu)勢(shì)，并且在覆蓋巖體的綠化中達(dá)到良好的效果，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)固網(wǎng)技術(shù)在崖壁上進(jìn)行掛網(wǎng)，構(gòu)建草本植物生長(zhǎng)支架，并且在外側(cè)種植懸垂植物，達(dá)到礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境改造效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采范圍的不斷擴(kuò)大，礦山廢棄地也越來(lái)越多，而礦山廢棄地往往都會(huì)受到各類(lèi)因素的影響，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重受損，不利于該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

為此，人們積極探索生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)，對(duì)礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)中運(yùn)用3S技術(shù)，可以達(dá)到準(zhǔn)確的環(huán)境狀態(tài)分析和后期監(jiān)測(cè)效果，為環(huán)境修復(fù)設(shè)計(jì)和方案選擇提供參數(shù)支持，從而達(dá)到良好的生態(tài)修復(fù)經(jīng)濟(jì)效益。