朱俊鳳，王耿明

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州　510080)

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廣東省典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查研究

朱俊鳳，王耿明

(廣東省地質(zhì)調(diào)查院，廣東 廣州510080)

摘要：以多期遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互解譯方法提取了廣東省大寶山多金屬礦、云浮硫鐵礦、石菉銅礦3個(gè)典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠的位置、面積、變化趨勢(shì)，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，查明了礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠現(xiàn)狀，結(jié)果表明：大寶山多金屬礦共有3個(gè)生態(tài)復(fù)綠區(qū)，生態(tài)復(fù)綠面積總計(jì)約10.08萬m2；云浮硫鐵礦生態(tài)復(fù)綠區(qū)主要位于東南部采場(chǎng)，面積總計(jì)約65.21萬m2；石菉銅礦總計(jì)有生態(tài)復(fù)綠區(qū)25.4萬m2，其中已復(fù)綠區(qū)15.4萬m2，正在復(fù)綠區(qū)10.0萬m2，還有大片區(qū)域急需復(fù)綠。最后總結(jié)了3個(gè)礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠措施和效果，并提出值得借鑒的地方和存在的不足。該文采用的技術(shù)方法能夠?yàn)槠渌V區(qū)特別是大范圍礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠的快速提取提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：大寶山多金屬礦；云浮硫鐵礦；石菉銅礦；生態(tài)復(fù)綠；廣東省

引文格式：朱俊鳳，王耿明.廣東省典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查研究[J].山東國(guó)土資源，2016,32(6)：66-70.ZHU Junfeng，WANG Gengming. Remote Sensing Survey of Ecological Greening in Typical Mines in Guangdong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(6)：66-70.

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求量不斷加大，開發(fā)利用程度不斷提高。然而，礦產(chǎn)資源開發(fā)的同時(shí)也導(dǎo)致了一系列礦山地質(zhì)環(huán)境問題，如土地占用、植被破壞、水體污染等[1-3]，不斷惡化的礦山地質(zhì)環(huán)境已成為制約礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。因此，整治礦山環(huán)境，加強(qiáng)礦山環(huán)境復(fù)墾綠化和生態(tài)恢復(fù)治理，走可持續(xù)發(fā)展之路顯得尤為重要和緊迫。

國(guó)外早在20世紀(jì)初就開始對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)[4，5]，國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)五、六十年代開始對(duì)礦區(qū)土地進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕種為目標(biāo)的土壤修復(fù)工作，此后又相繼注重礦區(qū)土地修復(fù)生態(tài)學(xué)問題以及礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康與環(huán)境安全[6]。已有研究對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的法規(guī)、監(jiān)管機(jī)制、修復(fù)技術(shù)方面論述較多，而對(duì)礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)狀況的調(diào)查較少或僅僅是個(gè)別礦區(qū)的案例研究[7，8]。遙感技術(shù)具有宏觀、動(dòng)態(tài)、客觀等優(yōu)點(diǎn)[9]，隨著遙感數(shù)據(jù)源的不斷增多，相比實(shí)地野外調(diào)查，遙感在大面積礦山地質(zhì)環(huán)境快速調(diào)查和監(jiān)測(cè)方面具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，已成為礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)方法[10-12]。礦區(qū)退化土壤的修復(fù)方法有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和以植物修復(fù)為主的生物修復(fù)[6]，該文的“生態(tài)復(fù)綠”主要指采用植物修復(fù)方法進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理。以廣東省3個(gè)典型礦區(qū)為研究區(qū)，以多期遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互解譯方法快速提取了研究區(qū)內(nèi)生態(tài)復(fù)綠的位置、面積、變化趨勢(shì)，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，查明了研究區(qū)生態(tài)復(fù)綠現(xiàn)狀，并總結(jié)了研究區(qū)生態(tài)復(fù)綠措施和效果，提出值得借鑒的地方和存在的不足，以其能夠?yàn)槠渌V區(qū)特別是大范圍如廣東省的礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠的快速提取提供有益的參考。

1研究區(qū)和遙感數(shù)據(jù)源

1.1研究區(qū)概況

廣東省是我國(guó)具有豐富礦產(chǎn)資源的省份之一，有色金屬、化工原料等礦產(chǎn)資源優(yōu)勢(shì)明顯。《廣東省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008—2015)》根據(jù)歷史遺留、新建和生產(chǎn)礦山分布狀況和各個(gè)礦山的地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重程度，在全省礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理重點(diǎn)區(qū)域布局的基礎(chǔ)上，劃分出重點(diǎn)治理區(qū)12個(gè)。該文選取其中的3個(gè)典型礦區(qū)作為研究區(qū)，分別是曲江大寶山多金屬礦、云浮硫鐵礦、陽春石菉銅礦。

曲江大寶山多金屬礦地處韶關(guān)曲江區(qū)和翁源縣交界處，是一座開采半個(gè)多世紀(jì)的大型鐵多金屬伴生礦床，礦床上部為風(fēng)化淋濾型褐鐵礦床，中部為層狀菱鐵礦床，下部為銅、鉛、鋅、硫鐵礦礦床以及斑巖型鉬礦床和矽卡巖型鉬鎢礦床，并伴生有金、銀等有色金屬和多種微量毒害元素[13]。云浮硫鐵礦位于廣東省西部的云浮市內(nèi)，是國(guó)家“六五”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，于1979年開始大規(guī)模興建，1988年1月建成投產(chǎn)，是我國(guó)最大的硫鐵礦礦山，硫鐵礦儲(chǔ)量達(dá)2.08億t,居世界第一,年采礦能力為300萬t,開采年限可達(dá)45年,是國(guó)內(nèi)最大的現(xiàn)代化礦山之一，素有“東方硫都”之美譽(yù)[14]。陽春石菉銅礦位于陽春市城區(qū)西側(cè)約17km處，由東段次生礦和西段次生礦組成，東段次生礦因資源枯竭等原因于1998年停采，西段次生礦于2010年開采。東段次生礦的原有露天采礦場(chǎng)形成礦湖，目前礦湖邊坡失穩(wěn)、周圍地面塌陷，大量廢石廢土排放形成的巨大排土場(chǎng)造成附近水土污染，急需進(jìn)行生態(tài)環(huán)境治理[15，16]。3個(gè)礦區(qū)的地理位置如圖1。

圖1　典型礦區(qū)地理位置

1.2遙感數(shù)據(jù)源

采用的遙感數(shù)據(jù)為2012年、2013年、2014年的廣東省礦產(chǎn)衛(wèi)片遙感數(shù)據(jù)。廣東省礦產(chǎn)衛(wèi)片遙感數(shù)據(jù)來源于全國(guó)土地變更調(diào)查與監(jiān)測(cè)遙感數(shù)據(jù)，覆蓋全省，每年一期，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為每年的10—12月，為正射校正數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)種類多樣，包括Pleiades 1(P1)、WorldView1(WV1)、WorldView2(WV2)、WorldView3(WV3)、GeoEye1(GE)、QuickBird (QB)、Ikonos(IK)、SPOT5、SPOT6、高分1(GF1)、資源3(ZY3)、天繪(TH1)、資源1號(hào)02C(02C)、RapidEye(RE)、遙感2(YG2)、遙感8(YG8)、遙感14(YG14)等。3個(gè)研究區(qū)3年的遙感數(shù)據(jù)類型也多樣，具體如表1，數(shù)據(jù)整體無云或少云，空間分辨率優(yōu)于2.5m，紋理清晰，地理位置精確。WV1為全色數(shù)據(jù)，空間分辨率0.5m，TH1為模擬真彩色影像或全色數(shù)據(jù)，空間分辨率2m，WV2為模擬真彩色影像，空間分辨率0.5m，YG2為全色數(shù)據(jù)，空間分辨率2.5m，IK為模擬真彩色影像，空間分辨率1m，GF1為模擬真彩色影像，空間分辨率2m。

表1　研究區(qū)遙感數(shù)據(jù)源

2生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查方法

采用遙感數(shù)據(jù)與其他多源數(shù)據(jù)相結(jié)合、目視解譯與人機(jī)交互解譯相結(jié)合、野外實(shí)地調(diào)查與室內(nèi)綜合研究相結(jié)合的方法來開展礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查。具體包括資料收集、生態(tài)復(fù)綠區(qū)提取、野外調(diào)查驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)分析和綜合研究。

2.1資料收集

資料收集主要包括收集礦區(qū)遙感數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)，如自然地理、開采工藝、開采狀況等數(shù)據(jù)，以及廣東省采礦權(quán)、探礦權(quán)、地質(zhì)礦產(chǎn)、礦產(chǎn)規(guī)劃等資料。

2.2生態(tài)復(fù)綠區(qū)提取

該文的生態(tài)復(fù)綠主要指采用植物修復(fù)方法進(jìn)行礦區(qū)環(huán)境治理，因此生態(tài)復(fù)綠區(qū)的提取主要為礦區(qū)植被覆蓋區(qū)的提取。植被覆蓋區(qū)的提取主要通過遙感影像色調(diào)、紋理等信息進(jìn)行提取。采用的多光譜遙感數(shù)據(jù)為模擬真彩色數(shù)據(jù)，植被覆蓋區(qū)一般呈現(xiàn)淺綠、綠和深綠等綠色調(diào)。生態(tài)復(fù)綠區(qū)在植被種植之前一般要進(jìn)行土地平整，這時(shí)遙感影像上的紋理規(guī)整，人工種植植被一般也為規(guī)則排列，因此生態(tài)復(fù)綠區(qū)可以通過遙感影像上紋理的規(guī)整來進(jìn)行判別(圖2)。

圖2　大寶山生態(tài)復(fù)綠區(qū)遙感影像

2.3野外調(diào)查驗(yàn)證

室內(nèi)初步解譯以后，對(duì)礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠狀況進(jìn)行野外調(diào)查驗(yàn)證，達(dá)到檢驗(yàn)、修改、補(bǔ)充遙感初步解譯結(jié)果的目的，并做好文字記錄和拍照記錄，進(jìn)一步完善解譯標(biāo)志。

2.4統(tǒng)計(jì)分析和綜合研究

野外驗(yàn)證后，對(duì)各類生態(tài)復(fù)綠區(qū)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠狀況和存在問題等進(jìn)行綜合分析、研究，提出相應(yīng)對(duì)策、建議。

3典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查結(jié)果與分析

根據(jù)2012年、2013年、2014年3年的遙感數(shù)據(jù)，提取各典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠位置、面積和狀況，并根據(jù)2014年11月野外調(diào)查驗(yàn)證結(jié)果，得到3個(gè)礦區(qū)的生態(tài)復(fù)綠位置、面積、復(fù)綠狀況等。

3.1大寶山多金屬礦

根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果，大寶山多金屬礦共有3個(gè)礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)復(fù)綠區(qū)，分別為東北部堆土場(chǎng)、中東部堆土場(chǎng)和南部排土場(chǎng)，生態(tài)復(fù)綠面積分別為24091m2,30981m2，45704m2，總計(jì)約10.08萬m2。東北部堆土場(chǎng)是礦山開采過程堆放棄石棄土場(chǎng)所，西-西北有礦山道路、北部為尾礦庫上游、東部有臨時(shí)廠房倉庫。從3年的影像對(duì)比分析，東北部堆土場(chǎng)生態(tài)復(fù)綠區(qū)2012年已進(jìn)行削坡整地、修筑擋土墻和排水溝、覆土復(fù)綠等措施，2013年繼續(xù)進(jìn)行土壤改良與種植綠化，影像上部分區(qū)域呈現(xiàn)綠色斑點(diǎn)狀，表明生態(tài)復(fù)綠取得一定成效，2014年進(jìn)入綠化養(yǎng)護(hù)期，影像上呈現(xiàn)大塊成片綠色調(diào)，表明生態(tài)復(fù)綠成效顯著。中東部堆土場(chǎng)也是礦山開采過程堆放棄石棄土的場(chǎng)所，東部-東南部有礦山道路、東北部為銅選廠、西北部為鐵礦露天采場(chǎng)，堆土場(chǎng)現(xiàn)已停止堆放棄石棄土。從3年的影像對(duì)比分析，中東部堆土場(chǎng)生態(tài)復(fù)綠點(diǎn)2012年從南部開始進(jìn)行削坡整地,然后逐漸向北部擴(kuò)展，2013年已完成全部生態(tài)復(fù)綠區(qū)的土地平整工作，修建了擋土墻和排水溝，部分區(qū)域在真彩色影像上呈現(xiàn)綠色調(diào)，生態(tài)復(fù)綠取得初步成效，2014年影像上生態(tài)復(fù)綠區(qū)基本全部呈現(xiàn)綠色調(diào)，生態(tài)復(fù)綠效果明顯。南部排土場(chǎng)西邊為采場(chǎng)，東邊有礦山道路。從3年的影像對(duì)比分析，南部排土場(chǎng)2012年、2013年進(jìn)行了土地平整和修建排水溝，但復(fù)綠不明顯，2014年影像上呈現(xiàn)明顯的綠色調(diào)，植被綠化取得明顯成效。以2014年TH1遙感影像為底圖，大寶山多金屬礦生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查圖如圖3。

圖3　大寶山多金屬礦生態(tài)復(fù)綠區(qū)遙感調(diào)查圖

3.2云浮硫鐵礦

云浮硫鐵礦在大力發(fā)展生產(chǎn)的同時(shí)，狠抓環(huán)境保護(hù)工作，以節(jié)能減排為主線，積極推行清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排和資源綜合利用，進(jìn)行土地復(fù)墾與綠化，將云硫建成一座花園式礦山，云浮硫鐵礦成為第二批國(guó)家級(jí)綠色礦山試點(diǎn)單位。根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果，云浮硫鐵礦主要在東南部采場(chǎng)進(jìn)行土地復(fù)墾與生態(tài)復(fù)綠工作，生態(tài)復(fù)綠面積總計(jì)有65.21萬m2。土地復(fù)墾與生態(tài)復(fù)綠采用臺(tái)階式復(fù)綠方法，即對(duì)廢棄采場(chǎng)進(jìn)行削坡減載、邊坡整治，將采場(chǎng)開挖成臺(tái)階式，然后在平臺(tái)上通過覆土等方式種植成行的植被[17]，達(dá)到復(fù)綠和防治地質(zhì)災(zāi)害的效果，覆土來源于前期采場(chǎng)剝離產(chǎn)生的廢土。通過3年的影像對(duì)比分析，2012年、2013年，受影像色彩(全色影像)和空間分辨率影響(2.5m)，從影像上只能解譯臺(tái)階式采場(chǎng)，植被較難解譯，2014年，從IK遙感影像上能清晰地分辨臺(tái)階式采場(chǎng)和平臺(tái)上種植的綠色植被，從植被的有無和稀疏程度能夠判別生態(tài)復(fù)綠的進(jìn)展程度。以2014年IK影像為底圖,云浮硫鐵礦生態(tài)復(fù)綠區(qū)遙感調(diào)查圖如圖4。

圖4　云浮硫鐵礦生態(tài)復(fù)綠遙感調(diào)查圖

3.3石菉銅礦

石菉銅礦礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)復(fù)綠任務(wù)主要為位于原有東段次生礦采場(chǎng)東面的巨大排土場(chǎng)，排土場(chǎng)占地面積約78.4萬m2。根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果，石菉銅礦排土場(chǎng)總計(jì)有生態(tài)復(fù)綠區(qū)25.4萬m2，其中已復(fù)綠區(qū)15.4萬m2，正在復(fù)綠區(qū)10.0萬m2，還有大片區(qū)域急需復(fù)綠。正在復(fù)綠區(qū)主要采取削坡減載、土地平整、覆土方法，然后對(duì)排土場(chǎng)坡頂和坡面進(jìn)行植被復(fù)墾、植樹造林，防治水土流失。通過3年的影像對(duì)比分析，2012年影像上能明顯識(shí)別已復(fù)綠區(qū)，正在復(fù)綠區(qū)和未復(fù)綠區(qū)邊界不明顯，2013年影像上同樣只能識(shí)別已復(fù)綠區(qū)，正在復(fù)綠區(qū)和未復(fù)綠區(qū)邊界不明顯，2014年影像上能識(shí)別已復(fù)綠區(qū)、正在復(fù)綠區(qū)、未復(fù)綠區(qū)，已復(fù)綠區(qū)植被濃密，綠色色調(diào)較深，正在復(fù)綠區(qū)綠色色調(diào)較淺，未復(fù)綠區(qū)呈現(xiàn)灰白色調(diào)(圖5)。

圖5　石菉銅礦生態(tài)復(fù)綠區(qū)遙感調(diào)查圖

4結(jié)論與討論

該文以多期遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用人機(jī)交互解譯方法提取了廣東省3個(gè)典型礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠的位置、面積，并分析了變化趨勢(shì)，結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，查明了礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠現(xiàn)狀，結(jié)果表明遙感是調(diào)查礦山生態(tài)復(fù)綠行之有效的方法，采用的技術(shù)方法能夠?yàn)槠渌V區(qū)特別是大范圍礦區(qū)生態(tài)復(fù)綠的快速提取提供參考。總結(jié)3個(gè)典型礦區(qū)的生態(tài)復(fù)綠措施和效果，有值得借鑒的地方，也還存在一些不足，具體如下：

(1)根據(jù)實(shí)地調(diào)查，大寶山多金屬礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程綠化養(yǎng)護(hù)期為3年，保證植被成活率為90%。而根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果，大寶山礦區(qū)從2012年就已經(jīng)開始治理，到2014年已滿3年，但從2014年實(shí)地調(diào)查的結(jié)果看，生態(tài)復(fù)綠區(qū)植被還較為稀疏，樹木較小，植被長(zhǎng)勢(shì)不夠好，生態(tài)復(fù)綠效果有待加強(qiáng)。

(2)云浮硫鐵礦將開采前期的剝土集中堆放，然后作為生態(tài)復(fù)綠所需的覆土使用，做到邊開采邊治理，減少了廢石廢土的產(chǎn)生，節(jié)約了資源，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，其生態(tài)復(fù)綠措施值得借鑒。

(3)石菉銅礦東段已停采多年，采場(chǎng)東面的排土場(chǎng)也已停止使用多年，但從遙感調(diào)查結(jié)果看，排土場(chǎng)的生態(tài)復(fù)綠面積還大約只有整個(gè)排土場(chǎng)面積的32%，還有大片面積急需植樹造林、生態(tài)綠化，生態(tài)復(fù)綠的進(jìn)度緩慢，要加強(qiáng)生態(tài)復(fù)綠資金匹配[18]和整個(gè)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理工程進(jìn)度，努力將整個(gè)礦區(qū)打造為市民休閑娛樂的礦湖公園。

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Remote Sensing Survey of Ecological Greening in Typical Mines in Guangdong Province

ZHU Junfeng，WANG Gengming

(Guangdong Geological Surveying Institute，Guangdong Guangzhou 510080，China)

Abstract：Setting multi temporal remote sensing data as the data sources, by using man-machine interactive interpretation method, the location, size, changing trend of ecological greening in Dabaoshan polymetallic deposit, Yunfu pyrite deposit and Shilu copper deposit in Guangdong Province have been extracted. Combining with field investigation, present condition of ecological greening in mines have been identified. It is showed that there are three ecological greening areas in Dabaoshan polymetallic deposit with the total area about 100,800 square meters. The ecological greening areas of Yunfu pyrite mine mainly located in southeastern stope with a total area of about 652,100 square meters. The ecological greening areas of Shilu copper mine is 254,000 square meters, which including 154,000 square meters already greening areas and 100,000 square meters being greening areas, as well as large areas in urgent need of greening. In this paper, ecological greening measures and effect in three areas have been summarized, and the existing problems have been put foward. The technical route and method used in this paper could provide useful references for rapid extraction of ecological greening in the mining area, especially in large mining area.

Key words：Dabaoshan polymetallic deposit; Yunfu pyrite mine; Shilu copper mine; ecological greening; Guangdong province

收稿日期：2016-01-04；

修訂日期：2016-02-17；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“廣東省礦山環(huán)境監(jiān)測(cè)”(編碼：1212011220081)

作者簡(jiǎn)介：朱俊鳳(1985—)，女，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)、資源、環(huán)境遙感解譯和研究工作;E-mail：308960259@qq.com

中圖分類號(hào)：X87;X321

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B