楊文芳，楊 明，劉春娥

(1. 青海省地質(zhì)調(diào)查院，青海 西寧 810012； 2. 青海省青藏高原北祁連地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810012； 3. 青海齊鑫地質(zhì)礦產(chǎn)勘查股份有限公司，青海 西寧 810012)

工作區(qū)位于亞歐大陸中部，地處中國(guó)西北邊陲新疆中南部地區(qū)，歸屬于天山南麓—西昆侖阿爾金成礦帶，涉及40個(gè)縣級(jí)行政區(qū)。調(diào)查內(nèi)容包括礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查、礦山地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查。

1 調(diào)查區(qū)概況

工作區(qū)煤礦區(qū)地表巖石破碎，植被覆蓋度極低，大規(guī)模的開采易產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷以及沙質(zhì)荒漠化問(wèn)題。金屬礦山廢渣隨意堆積，且未進(jìn)行任何邊坡護(hù)理，易發(fā)生崩塌，個(gè)別礦山甚至堆積于河道，形成泥石流隱患。而且，根據(jù)以往監(jiān)測(cè)結(jié)果，新疆南部礦區(qū)環(huán)境治理程度極低，隨著開采力度的進(jìn)一步加大，溫宿縣煤礦開采集中區(qū)、拜城煤礦開采集中區(qū)、庫(kù)爾勒煤礦開采集中區(qū)、阿圖什北鉛鋅礦區(qū)、庫(kù)車煤礦開采集中區(qū)、輪臺(tái)陽(yáng)霞煤礦開采集中區(qū)等地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題勢(shì)必會(huì)有所加重[1]。因此，在本次工作中展開全區(qū)范圍遙感調(diào)查時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注上述礦業(yè)開發(fā)重點(diǎn)區(qū)域及礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重區(qū)，并適當(dāng)加大遙感調(diào)查及野外調(diào)查的力度。

2 工作區(qū)采取的技術(shù)路線

全國(guó)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)重要的礦情調(diào)查工作，總體思路是在前期工作的基礎(chǔ)上，以先進(jìn)的遙感技術(shù)為調(diào)查手段，以滿足國(guó)家、國(guó)土資源部的管理需求為目標(biāo)，以滿足中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)政府業(yè)務(wù)支撐的需求為根本要求，統(tǒng)一規(guī)劃，合理部署，利用全國(guó)正射影像圖數(shù)據(jù)開展天山南麓—西昆侖阿爾金成礦帶礦產(chǎn)資源開發(fā)利用狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境狀況、礦山環(huán)境恢復(fù)治理(含復(fù)綠工程)、礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況等本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查工作，分成礦帶、縣編制礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系列成果圖件[2]。

3 工作方法

工作方法主要包括資料收集與質(zhì)量檢查、監(jiān)測(cè)底圖精度檢查及遙感數(shù)據(jù)處理、解譯標(biāo)志建立、信息提取、野外調(diào)查、成果圖件編制、統(tǒng)計(jì)報(bào)表填制、礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)、綜合分析研究、成果數(shù)據(jù)整理與入庫(kù)和成果報(bào)告編寫等。

3.1 基礎(chǔ)資料收集與質(zhì)量檢查

收集工作區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境、礦產(chǎn)資源分布有關(guān)圖件、文字資料、數(shù)據(jù)表格、工作區(qū)歷年礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況調(diào)查成果資料等；獲取中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心提供的2015年度和2016年度遙感影像數(shù)據(jù)及用于判釋的礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)、2015年和2016年礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)等。

對(duì)所收集的遙感數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)資料進(jìn)行質(zhì)量檢查，并填制相關(guān)的檢查記錄表，待各個(gè)檢查項(xiàng)目復(fù)核通過(guò)后進(jìn)入下步工作。

3.2 圖像處理及監(jiān)測(cè)底圖精度檢查

遙感影像數(shù)據(jù)統(tǒng)一由中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心制作并提供，由于該遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)融合，其影像通常亮度偏低、灰階分布動(dòng)態(tài)范圍小，色彩不夠豐富。因?yàn)橥恋刈兏{(diào)查與監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)主要用于土地疑似違法圖斑的提取，在遙感數(shù)據(jù)處理過(guò)程中更側(cè)重于建筑物、道路及其耕地等目標(biāo)信息的增強(qiáng)處理。所提供的遙感影像上的礦山地物很可能存在高亮或黑暗、內(nèi)部紋理信息損失等現(xiàn)象。必要的時(shí)候在局部地區(qū)需做反差增強(qiáng)等處理。增強(qiáng)可采用線性、非線性反差增強(qiáng)法，視具體情況而定。最終目的是壓縮干擾信息，提高目標(biāo)識(shí)別效果，保證在其已有的分辨率下能夠提取目標(biāo)信息(圖1)。

圖1 GF-1影像增強(qiáng)前后對(duì)比圖

3.3 建立解譯標(biāo)志

不同類型礦種的影像特征也各不相同，同一類型礦種開采方式不同其影像特征也有差異。通過(guò)以往遙感調(diào)查成果和資料收集，根據(jù)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)GF-1建立了以下幾類礦山地物的目視解譯標(biāo)志，在今后具體工作過(guò)程中，將根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)一步細(xì)化和完善相關(guān)解譯標(biāo)志[3]。

1)開采點(diǎn)：地下開采煤礦在模擬真彩色影像上以黑色顯示，井口周圍有工業(yè)場(chǎng)地，開采規(guī)模越大的礦山工業(yè)場(chǎng)地及礦山建筑越規(guī)則。開采硐口與礦石堆之間一般都有出礦通道(運(yùn)礦軌道)相連，且該通道為斷頭路，斷頭路的終點(diǎn)為開采硐口的位置。硐口附近一般有礦石堆積。開采硐口若在陡峭的上坡或山脊上，周圍沒(méi)有礦山公路，一般有鐵索從硐口附近直通山谷公路旁中轉(zhuǎn)場(chǎng)地。

2)開采面：開采面一般是由露天開采礦形成的，在地形地貌上，由于開采面的不斷開挖，礦區(qū)一般要低于周圍地形，活動(dòng)開采的地方容易形成陡坎。在影像特征方面，開采面紋理密集、清晰，與周圍邊界較為明顯；活動(dòng)開采面其色調(diào)光亮，若色調(diào)呈暗色調(diào)，且可看到綠色雜草發(fā)育，說(shuō)明此礦山已經(jīng)停采。

3)固體廢棄物：主要包括尾礦庫(kù)、廢石堆、排土場(chǎng)以及煤矸石堆等。尾礦庫(kù)一般由金屬礦山開采產(chǎn)生的，多在礦山浮選廠附近，形狀有一定的規(guī)則性，一般有尾礦庫(kù)壩。廢石堆、排土場(chǎng)、煤矸石堆等一般在礦山附近，近期產(chǎn)生的固體廢棄物沒(méi)有植被覆蓋，早期的固體廢棄物有少量的植被覆蓋，人工堆積地形特征明顯。

4)礦山建筑物：如井架、豎井、礦石選場(chǎng)、礦部、職工宿舍等。大型礦山地表建筑物相對(duì)較大且規(guī)則排列，大多為小平房；非法礦山地表建筑物相對(duì)簡(jiǎn)陋，隨意搭建，規(guī)模小，一般為臨時(shí)小工棚?？梢詮纳{(diào)、形狀上加以區(qū)分。

3.4 信息提取及調(diào)查

在正確建立解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取與人機(jī)交互解譯相結(jié)合，以人機(jī)交互解譯為主的方法，按照建立的各類解譯標(biāo)志，借助三維顯示及多期遙感影像對(duì)比手段，在arcgis軟件平臺(tái)下利用遙感圖像所提供的影像特征(色調(diào)或色彩，即波譜特征)和空間特征(形狀、大小、陰影、紋理、圖形、位置和布局)進(jìn)行信息提取，并填制相應(yīng)的開發(fā)狀況解譯記錄表和礦山地質(zhì)環(huán)境解譯記錄表[4]。

現(xiàn)將礦產(chǎn)資源開發(fā)與礦山地質(zhì)環(huán)境狀況(含礦山環(huán)境恢復(fù)治理)信息提取及礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況的調(diào)查詳細(xì)介紹如下。

3.4.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況

1)圖斑類型分類

根據(jù)項(xiàng)目調(diào)查內(nèi)容礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況解譯圖斑類型的分類如下。

按照礦產(chǎn)開采狀態(tài)，提取的圖斑類型可分為正在開采和關(guān)停廢棄；

針對(duì)礦產(chǎn)開發(fā)秩序，疑似違法開采圖斑按照違法類型可分為無(wú)證勘查、越界勘查、擅自改變勘查對(duì)象、以采代探、無(wú)證開采、越界開采、擅自改變開采對(duì)象、擅自改變開采方式等；

按照礦產(chǎn)資源開采方式，提取的圖斑類型有地下井采、地下硐采、露天開采圖斑；

按照尾礦庫(kù)的賦存狀況，尾礦庫(kù)可分為正在生產(chǎn)使用的尾礦庫(kù)、廢棄的尾礦庫(kù)和已閉庫(kù)的尾礦庫(kù)；北山成礦帶內(nèi)的尾礦庫(kù)主要為正在生產(chǎn)使用的尾礦庫(kù)。

按照尾礦庫(kù)類型可分為山谷型、傍山型、平地型、截河型。天山南麓—西昆侖阿爾金成礦帶內(nèi)的尾礦庫(kù)類型主要為山谷型、傍山型和平地型。

2)信息提取方法

本項(xiàng)目工作中主要應(yīng)用以國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主的正射影像圖進(jìn)行相關(guān)礦山地物信息的提取，該數(shù)據(jù)類型呈多樣化，空間分辨率也不盡相同，通過(guò)以往工作可以看出所使用的遙感數(shù)據(jù)類型有空間分辨率達(dá)到2 m的ZY3、YG-2、TH-1等的圖像、空間分辨率達(dá)5 m的RE、YG-8等圖像。在不同的空間分辨率下遙感解譯精度不同，如空間分辨率達(dá)到2 m的ZY3、YG-2、TH-1等的圖像對(duì)露天開采面、尾礦庫(kù)等地物特征明顯的礦山地物可以直接根據(jù)各地物形狀、顏色、紋理等特征真接提取其信息，但對(duì)于礦產(chǎn)開采井口、硐口的判讀相對(duì)困難，不能完全根據(jù)影像準(zhǔn)確的推斷井口和硐口的位置，要通過(guò)道路、礦山建筑、廢石堆或礦石堆等間接判斷。

該類圖斑的勾繪應(yīng)在正確建立解譯標(biāo)志的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)提取與人機(jī)交互解譯相結(jié)合，以人機(jī)交互解譯為主的方法，借助三維顯示及多期遙感影像對(duì)比手段，結(jié)合礦權(quán)等數(shù)據(jù)，在Arcgis平臺(tái)上以增強(qiáng)處理好的2016年度最優(yōu)分辨率遙感影像上將工作區(qū)劃分為數(shù)量不等的正方形網(wǎng)格，采用從上到下，從左到右的順序逐一對(duì)各四方形內(nèi)礦山目標(biāo)根據(jù)遙感圖像所提供的影像特征(色調(diào)或色彩，即波譜特征)和空間特征(形狀、大小、陰影、紋理、圖形、位置和布局)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖、礦權(quán)數(shù)據(jù)等多種非遙感信息資源組合，通過(guò)斷頭路、排土場(chǎng)等采礦行跡進(jìn)行勾繪，并在后期輔助于野外實(shí)地調(diào)查，進(jìn)一步提高圖斑勾繪的精度(見圖2)。

圖2 礦產(chǎn)資源開發(fā)信息提取技術(shù)流程

在室內(nèi)解譯過(guò)程中，對(duì)于難以直接勾繪的圖斑，可以借助遙感三維可視化手段，再現(xiàn)礦區(qū)地形的立體顯示，有助于對(duì)礦山地物的識(shí)別，在很大程度上提高了地物邊界的可分辨程度；此外通過(guò)多期影像數(shù)據(jù)的對(duì)比，顯示礦區(qū)地物的變化情況，亦有助于圖斑邊界的勾繪工作。

3)圖斑類型界定

結(jié)合工作區(qū)的地層巖性、礦產(chǎn)資源分布圖和采礦權(quán)資料對(duì)解譯提取的開采點(diǎn)、開采面的種類進(jìn)行礦種歸屬分類；結(jié)合礦權(quán)資料，以解譯提取的開采點(diǎn)、開采面的影像特征和解譯標(biāo)志判定開采狀態(tài)；以采礦權(quán)、探礦權(quán)資料為依據(jù)結(jié)合野外工作，判定解譯提取的開采點(diǎn)、開采面的開采秩序(界內(nèi)、疑似違法開采、廢棄)。

其中，疑似違法圖斑的主要界定方法如下。

未依法取得勘查許可證擅自進(jìn)行勘查的，判定為無(wú)證勘查。

礦業(yè)權(quán)人超越批準(zhǔn)勘查的區(qū)塊范圍進(jìn)行的勘查活動(dòng)，判定為越界勘查。

未按勘查許可證載明的對(duì)象，擅自勘查其他工作對(duì)象的，判定為擅自改變勘查對(duì)象。

探礦權(quán)人未經(jīng)批準(zhǔn)擅自進(jìn)行邊探邊采或在未取得采礦許可證的情況下擅自采礦的，判定為以采代探。

未依法取得采礦許可證擅自采礦的，及未經(jīng)批準(zhǔn)在礦產(chǎn)資源規(guī)劃禁止開采區(qū)開采礦產(chǎn)資源的，判定為無(wú)證開采。

采礦權(quán)人超越批準(zhǔn)的礦區(qū)范圍進(jìn)行的采礦活動(dòng)，判定為越界開采(不包括地下越界)。

未按照采礦許可證載明開采方式開采礦產(chǎn)資源的，判定為擅自改變開采方式。

未按照采礦許可證載明的礦種，擅自開采其他礦種的，判定為擅自改變開采礦種。

礦權(quán)過(guò)期、正在辦理礦權(quán)(礦權(quán)無(wú)編號(hào))、工程用土/砂、煤火治理采煤、治水采礦、各類工程名義采礦、河道采砂/磚瓦粘土等均界定為疑似無(wú)證開采。

地下開采硐口在礦權(quán)之外的按越界開采界定[5]。

4)變化信息表達(dá)

通過(guò)2016年礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況的遙感調(diào)查，對(duì)比2015年度調(diào)查成果，調(diào)查礦山開采狀態(tài)和礦業(yè)開發(fā)秩序的變化情況。其中：查明礦山開采狀況中新增、減少、不變等開采點(diǎn)/面分布位置、數(shù)量等信息，查明礦山開發(fā)秩序中疑似違法圖斑、尾礦資源的分布位置、數(shù)量等及變化情況。通過(guò)對(duì)比2015年度調(diào)查成果，疑似違法圖斑的變化情況可分為持續(xù)違法、新增違法、關(guān)停轉(zhuǎn)違法、合法轉(zhuǎn)違法、違法轉(zhuǎn)關(guān)停、違法轉(zhuǎn)合法等6種情況，該變化信息在“礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法疑似違法圖斑匯總表”中予以表達(dá)，對(duì)解譯的圖斑編號(hào)按照省級(jí)、地市級(jí)、區(qū)縣級(jí)行政區(qū)劃分別填制。

4 結(jié) 語(yǔ)

2011-2016年來(lái)利用重點(diǎn)礦集區(qū)高分遙感數(shù)據(jù)與土地變更調(diào)查遙感成果數(shù)據(jù)，在新疆與重點(diǎn)礦集區(qū)開展了礦產(chǎn)資源開發(fā)利用狀況、礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題、礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況等遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作，獲取各年度客觀基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為保持礦產(chǎn)資源的可持續(xù)開發(fā)與利用，維護(hù)礦業(yè)秩序及綜合整治礦區(qū)環(huán)境等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與決策依據(jù)。連續(xù)多年的礦山遙感調(diào)查工作的逐步深入以及工作技術(shù)手段的不斷提高，取得了較為顯著的遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)成果，應(yīng)用成效明顯。與此同時(shí)，也存在一些不足、問(wèn)題，有待進(jìn)一步開展礦山遙感監(jiān)測(cè)工作。

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