孫久虎，相恒茂，李浩，梁玉才

(山東省國(guó)土測(cè)繪院，山東 濟(jì)南　250102)

山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的研究與建設(shè)

孫久虎，相恒茂，李浩，梁玉才

(山東省國(guó)土測(cè)繪院，山東 濟(jì)南250102)

遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是提高礦產(chǎn)資源合理、有序開發(fā)的重要手段，根據(jù)山東省基巖地區(qū)露天礦山開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)狀，分析了遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作存在的問(wèn)題，提出了構(gòu)建遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，綜合采用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和移動(dòng)地理信息系統(tǒng)技術(shù)，開發(fā)了山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)“數(shù)據(jù)快速獲取、及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、快速查處、及時(shí)反饋”的快速反應(yīng)機(jī)制。

露天礦山開采；遙感；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；地理信息系統(tǒng)；山東省

引文格式：孫久虎，相恒茂，李浩,等.山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)的研究與建設(shè)[J].山東國(guó)土資源，2015，31(5)：57-61.SUN Jiuhu, XIANG Hengmao, LI Hao,etc. Research and Construction of Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System in Mineral Exploration in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：57-61.

0　引言

礦產(chǎn)資源是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì),95%以上的一次性能源、80%以上的工業(yè)原料、70%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料、30%以上的農(nóng)業(yè)灌溉用水和1/3人口的飲用水都取自礦產(chǎn)資源。但是,長(zhǎng)期以來(lái)，由于多種原因,我國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用比較粗放,礦產(chǎn)資源開發(fā)管理還存在一些突出問(wèn)題,礦山開發(fā)造成了嚴(yán)重浪費(fèi)[1]。黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)保護(hù)和合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源工作十分重視，全面開展了整頓和規(guī)范礦產(chǎn)資源開發(fā)秩序[2-3]。與常規(guī)手段相比,遙感技術(shù)用高空鳥瞰的形式進(jìn)行探測(cè),可以跨越交通的阻隔和視野的限制，遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可以快速、及時(shí)地為有關(guān)部門行使政府職能及整頓礦業(yè)開發(fā)秩序提供適時(shí)、客觀的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與決策依據(jù),能夠增強(qiáng)監(jiān)督管理中的高技術(shù)含量,提高監(jiān)督管理效益和管理質(zhì)量;同時(shí),對(duì)亂采濫挖等違法活動(dòng)亦具有一定的威懾作用,具有較好的推廣應(yīng)用前景[1]。

山東省自2006年起開展礦山開采遙感監(jiān)測(cè)試點(diǎn)工作，利用遙感技術(shù)先進(jìn)、面廣、時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn),為礦產(chǎn)資源監(jiān)管提供科學(xué)、可靠的信息，目前已經(jīng)形成了全省基巖地區(qū)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)機(jī)制，為國(guó)土資源部門進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開發(fā)管理、低成本快速高效打擊非法采礦行為,提供科學(xué)執(zhí)法依據(jù)。

1　山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

1.1基本情況

2006年，山東省在臨沂市蘭陵縣(原蒼山縣)開展了遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試點(diǎn)[1]，取得成功后先后在全省93個(gè)縣(市、區(qū))開展了多輪次監(jiān)測(cè)(圖1)。通過(guò)監(jiān)測(cè)和野外核查統(tǒng)計(jì)，查清了這些地區(qū)的無(wú)證在采、停采圖斑的分布現(xiàn)狀和屬性，查清了老坑、礦渣、尾礦庫(kù)等礦山環(huán)境圖斑的情況，為各監(jiān)測(cè)區(qū)國(guó)土資源管理和礦政執(zhí)法提供了全面、準(zhǔn)確的第一手資料和依據(jù)。

1.2監(jiān)測(cè)程序與技術(shù)路線

(1)由監(jiān)測(cè)單位收集礦業(yè)權(quán)登記數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)，收集最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)的影像處理，進(jìn)行內(nèi)業(yè)判讀，圈定疑似違法圖斑，填寫《礦產(chǎn)衛(wèi)片疑似違法圖斑登記表》。

(2)由各縣局進(jìn)行外業(yè)核查與合法性審查，填寫《礦產(chǎn)衛(wèi)片圖斑核查情況登記卡》。

(3)根據(jù)責(zé)權(quán)劃分由縣級(jí)礦政部門進(jìn)行整改查處，并填寫《礦產(chǎn)違法案件立案查處及落實(shí)情況登記卡》，逐級(jí)統(tǒng)計(jì)匯總上報(bào)執(zhí)法檢查數(shù)據(jù)。

(4)監(jiān)測(cè)單位根據(jù)實(shí)地抽查數(shù)據(jù)與各市上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，統(tǒng)計(jì)各市外業(yè)核查準(zhǔn)確率并匯報(bào)山東省國(guó)土資源廳，由山東省國(guó)土資源廳進(jìn)行階段性工作總結(jié)。

圖1　山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)范圍圖

1.3存在的問(wèn)題

由于全省范圍的遙感影像處理及圖斑解譯工作量較大，解譯后的成果采用打印地圖的方式下發(fā)給市、縣核查，導(dǎo)致了不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、核查疑似違法圖斑；外業(yè)核查與合法性審查由當(dāng)?shù)貒?guó)土資源部門負(fù)責(zé)，省級(jí)國(guó)土資源部門無(wú)法全部核實(shí)市、縣上報(bào)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，導(dǎo)致了不能有效監(jiān)督當(dāng)?shù)貒?guó)土資源部門，容易造成礦山管理的混亂。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)，依托省國(guó)土資源內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，構(gòu)建支撐系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)和軟硬件環(huán)境，基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)建立礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)、地上遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和核查數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)用山東省地理信息公共服務(wù)平臺(tái)提供的在線地理信息服務(wù)，開發(fā)山東省礦產(chǎn)勘查開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，提供地圖管理、數(shù)據(jù)發(fā)布、輔助管理、移動(dòng)數(shù)據(jù)核查、遙感監(jiān)測(cè)監(jiān)管和系統(tǒng)管理等功能，實(shí)現(xiàn)以二維及三維地圖為主要表現(xiàn)形式的地理信息服務(wù)，建立基于智能設(shè)備的核查與上報(bào)機(jī)制；按照現(xiàn)行國(guó)土資源管理體制，形成以縣(市)為基本單元(可以到鄉(xiāng)鎮(zhèn))，建立和健全礦產(chǎn)開發(fā)的發(fā)現(xiàn)及時(shí)、職責(zé)明確、處置有力、監(jiān)督有效、責(zé)任落實(shí)、服務(wù)到位的常態(tài)化的網(wǎng)格化管理體制(圖2)。

圖2　系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

項(xiàng)目使用ASP.NET和Silverlight進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle軟件進(jìn)行建庫(kù)，使用ArcGIS和Skyline地理信息系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行環(huán)境如表1所示。

表1　系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行環(huán)境

3　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一采用1980西安坐標(biāo)系，高斯-克呂格投影；高程采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)；采用地理坐標(biāo)。數(shù)據(jù)格式要求：數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為ArcGIS shape文件，導(dǎo)入到ArcSDE中進(jìn)行存儲(chǔ)管理。

3.2礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)

截至2013年，山東省共有3014個(gè)采礦權(quán)和872個(gè)探礦權(quán)，礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)包括以下內(nèi)容：

(1)采礦權(quán)數(shù)據(jù)：整合全省采礦權(quán)登記數(shù)據(jù)，包括部發(fā)證、省發(fā)證、市發(fā)證和縣發(fā)證采礦權(quán)。

(2)探礦權(quán)數(shù)據(jù)：整合全省探礦權(quán)登記數(shù)據(jù)，包括部發(fā)證和省發(fā)證探礦權(quán)。

(3)規(guī)劃和地質(zhì)數(shù)據(jù)：整合全省礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)和地質(zhì)數(shù)據(jù)，輔助主管部門設(shè)置或管理礦業(yè)權(quán)。

3.3遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)

項(xiàng)目集成全省歷年來(lái)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，主要包括以下內(nèi)容：

(1)遙感影像：項(xiàng)目集成每輪次動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)遙感影像。

(2)疑似圖斑：項(xiàng)目集成每輪次監(jiān)測(cè)圖斑，以及圖斑外業(yè)核查信息(包括核查情況登記卡和實(shí)地照片)。圖斑根據(jù)縣局核查與審查后，分為真圖斑和偽圖斑。

(3)查處及執(zhí)行情況：針對(duì)核查后的真圖斑，數(shù)據(jù)庫(kù)保存案件立案查處及執(zhí)行情況信息，包括立案查處、執(zhí)法結(jié)果和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等信息。

(4)圖片存放目錄：核查圖片以文件方式進(jìn)行存儲(chǔ)。圖片以圖斑為單位，按照行政區(qū)劃代碼進(jìn)行組織，采用“省代碼核查縣代碼圖斑編號(hào)圖片”方式(圖3)，圖片默認(rèn)以阿拉伯?dāng)?shù)據(jù)順序命名，圖片格式默認(rèn)為.jpg格式。

圖3　圖片存放標(biāo)準(zhǔn)

(5)其他數(shù)據(jù)：系統(tǒng)整合監(jiān)測(cè)區(qū)礦渣堆、尾礦庫(kù)等信息。

4　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

山東省礦產(chǎn)開采遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)基于全省重點(diǎn)地區(qū)露天礦山地上遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，建立判讀、發(fā)布、核查和查處的全業(yè)務(wù)流程，完善動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)“數(shù)據(jù)快速獲取、及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、快速查處、及時(shí)反饋”的快速反應(yīng)機(jī)制，不斷提高監(jiān)測(cè)效果和監(jiān)管質(zhì)量。系統(tǒng)包括地圖管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)、輔助管理子系統(tǒng)、遙感監(jiān)測(cè)監(jiān)管子系統(tǒng)、移動(dòng)數(shù)據(jù)核查子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)6個(gè)子系統(tǒng)。

4.1地圖管理子系統(tǒng)

提供常用地圖及GIS功能，包括地圖操作、空間測(cè)量、圖層管理、三維瀏覽、對(duì)比瀏覽、坐標(biāo)定位和地圖標(biāo)注等功能。

4.2數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)

改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)數(shù)據(jù)下發(fā)模式，由監(jiān)測(cè)單位將疑似圖斑及遙感影像在山東省國(guó)土資源廳進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速發(fā)布，統(tǒng)一提供給全省各市、縣使用，主要功能包括數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)預(yù)覽和服務(wù)編輯等功能。

4.3輔助管理子系統(tǒng)

基于全省礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)采礦權(quán)和探礦權(quán)的屬性查詢和空間查詢和統(tǒng)計(jì)分析等功能。

(1)屬性查詢：用戶可輸入查詢條件進(jìn)行查詢，例如，用戶查詢行政區(qū)劃為泰安市的采礦權(quán)，地圖上只顯示查詢結(jié)果，并彈出查詢列表，可以對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行定位。

(2)空間查詢：系統(tǒng)提供多種空間查詢方式，包括點(diǎn)擊查詢、矩形查詢和多邊形查詢3種方式，查詢對(duì)應(yīng)區(qū)域礦業(yè)權(quán)信息，可以對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行定位。

(3)統(tǒng)計(jì)分析：針對(duì)全省礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)，可以按照山東省國(guó)土資源廳管理需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.4移動(dòng)數(shù)據(jù)核查子系統(tǒng)

為便于當(dāng)?shù)貒?guó)土資源管理部門快速核查疑似違法圖斑，項(xiàng)目基于移動(dòng)GIS和GPS技術(shù)開發(fā)了移動(dòng)數(shù)據(jù)核查子系統(tǒng)[4-6]，使用智能移動(dòng)終端(基于Android或IOS系統(tǒng)的智能移動(dòng)設(shè)備)，將該區(qū)域遙感圖像和疑似違法圖斑打包到移動(dòng)終端上，基于GPS信息實(shí)現(xiàn)圖斑位置的快速定位，現(xiàn)場(chǎng)核查圖斑信息，填報(bào)《礦產(chǎn)衛(wèi)片圖斑核查情況登記卡》，拍攝實(shí)地照片(自動(dòng)記錄拍攝點(diǎn)坐標(biāo))，既方便用戶快速核查、查處違法圖斑，也為山東省國(guó)土資源廳監(jiān)管圖斑核查信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性(圖4)。

圖4　移動(dòng)數(shù)據(jù)核查子系統(tǒng)功能界面

4.5遙感監(jiān)測(cè)監(jiān)管子系統(tǒng)

以全省遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)圖斑管理、圖斑核查信息上報(bào)、落實(shí)情況反饋和匯總統(tǒng)計(jì)等功能。

(1)圖斑管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)圖斑的查詢管理，可以分為屬性查詢和空間查詢。①屬性查詢：用戶可輸入查詢條件進(jìn)行查詢，可以按照行政區(qū)域、圖斑屬性和主要礦種等進(jìn)行查詢，顯示查詢結(jié)果的屬性信息同時(shí)可以對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行定位。②空間查詢：系統(tǒng)提供多種空間查詢方式，包括點(diǎn)擊查詢、矩形查詢和多邊形查詢3種方式，查詢對(duì)應(yīng)區(qū)域監(jiān)測(cè)圖斑信息，對(duì)圖斑進(jìn)行定位。

(2)圖斑核查：系統(tǒng)提供圖斑核查信息上報(bào)功能，將用戶通過(guò)移動(dòng)數(shù)據(jù)核查子系統(tǒng)采集的信息導(dǎo)入到國(guó)土資源內(nèi)網(wǎng)中，填報(bào)《礦產(chǎn)衛(wèi)片圖斑核查情況登記卡》，上傳實(shí)地照片。然后進(jìn)行圖斑合法性審查，并填寫違法情況(圖5)。

(3)落實(shí)情況反饋：將圖斑核查及執(zhí)行落實(shí)情況快速反饋到系統(tǒng)中，便于山東省國(guó)土資源廳對(duì)全省進(jìn)行監(jiān)管。

(4)匯總統(tǒng)計(jì)：根據(jù)需要，自動(dòng)匯總統(tǒng)計(jì)違法勘查開采分類、立案查處及落實(shí)情況、礦產(chǎn)疑似違法圖斑實(shí)地偽變化等信息。

5　結(jié)論

系統(tǒng)緊緊圍繞山東省基巖地區(qū)露天礦山遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作實(shí)際應(yīng)用需求，綜合應(yīng)用地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新，成功研建了山東省礦產(chǎn)開發(fā)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的建成有效提高了全省遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，建設(shè)了“數(shù)據(jù)快速獲取、及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、快速查處、及時(shí)反饋”的快速反應(yīng)機(jī)制。

系統(tǒng)進(jìn)入業(yè)務(wù)化、常態(tài)化運(yùn)行后，將服務(wù)于山東省基巖地區(qū)露天礦山遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，將實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)人工監(jiān)管手段到信息化監(jiān)測(cè)手段的轉(zhuǎn)變，提高礦山開采執(zhí)法監(jiān)管效率，提升國(guó)土監(jiān)管部門信息化管理水平，對(duì)于全省建立良好的礦產(chǎn)開發(fā)秩序、促進(jìn)安全生產(chǎn)、保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

[1]聶洪峰.楊金中,王曉紅，等.礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)問(wèn)題與對(duì)策研究[J].國(guó)土資源遙感，2007，(4)：11-13.

[2]國(guó)務(wù)院.國(guó)務(wù)院關(guān)于全面整頓和規(guī)范礦產(chǎn)資源開發(fā)秩序的通知(國(guó)發(fā)[2005]28號(hào))[EB/OL].[2005-08-18].http://www.gov.cn/zwgk/2005-09/23/content_69361.htm.

[3]山東省人民政府.山東省人民政府關(guān)于貫徹國(guó)發(fā)[2005]28號(hào)文件全面整頓和規(guī)范礦產(chǎn)資源開發(fā)秩序的通知(魯政發(fā)[2005]144號(hào))[EB/OL].[2005-10-18].http://www.110.com/fagui/law_142533.html.

[4]曹洪松，宋寶國(guó).遙感與GIS技術(shù)在蒼山礦山開采動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].山東國(guó)土資源，2007，23(6-7)：43-47.

[5]趙小廠.基于移動(dòng)GIS和GPRS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究[D].華東師范大學(xué)，2011.

[6]張二鋼.基于移動(dòng)GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].安徽理工大學(xué)，2013.

Research and Construction of Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System in Mineral Exploration in Shandong Province

SUN Jiuhu, XIANG Hengmao, LI Hao, LIANG Yucai

(Shandong Mapping and Surveying Institute of Land and Resources, Shandong Jinan 250102, China)

Remote sensing dynamic monitoring is an important means to improve rational and orderly development of mineral resources. According to present condition of remote sensing dynamic monitoring work of open-pit mining in Shandong province, problems occurred in remote sensing dynamic monitoring work has been analyzed in this paper, and the design idea for building remote sensing dynamic monitoring information system has been put forward. By using remote sensing, global positioning systems, geographic information systems and mobile geographic information system technology, Shandong Provincial Mining Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System has been established, and rapid response mechanism of "obtain data quickly, timely detection of targets, fast investigation, and timely feedback" can be realized.

Open-pit mining；remote sensing；dynamic monitoring；geographic information system; Shandong province

2014-08-17；

2014-11-18；編輯：曹麗麗

孫久虎(1983—)，男，山東濟(jì)寧人，工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用和國(guó)土資源信息化建設(shè)；E-mail：sunjhgis@126.com

P208

B