馬世斌，張焜，皮英楠，王佳，劉錦秀

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧 810012；2.青海省青藏高原北祁連地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點實驗室，西寧 810012；3.青海省遙感大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心，西寧 810012)

0 引言

眾所周知，礦產(chǎn)資源開采是一個不斷變化和發(fā)展的動態(tài)過程，僅通過某一時間點的開發(fā)狀態(tài)及開采程度的調(diào)查，只能反映其開采過程中的某一狀態(tài)值，不能切實掌握礦產(chǎn)資源開采的發(fā)展趨勢問題。礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度的提出能夠較好地詮釋礦產(chǎn)資源開采的動態(tài)過程，它包含了礦產(chǎn)資源開采時的速度、開采規(guī)模的尺度、開采的頻度、相關(guān)資源的變化等動態(tài)變化的過程，能夠反映出區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源開采的集中分布情況、開發(fā)程度及變化情況等。通過對礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化的分析研究，可以為新疆維吾爾自治區(qū)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用規(guī)劃、統(tǒng)籌區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供重要決策數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

目前，國內(nèi)外對于資源開發(fā)強(qiáng)度的研究主要集中在國土開發(fā)與城市土地規(guī)劃方面，多數(shù)以礦山開發(fā)對周邊環(huán)境的分析評價為主[1-9]，對礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度方面的研究報道較少。雖然路云閣等[10]從礦權(quán)、開采點(面)和礦山開發(fā)占地三方面的指數(shù)構(gòu)建對西藏東部地區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行了評價研究，但評價指數(shù)中權(quán)系數(shù)的賦值主觀性很強(qiáng)，并且實際操作比較復(fù)雜；王海慶等[11]對西藏自治區(qū)各區(qū)縣2016、2017年礦產(chǎn)開采強(qiáng)度以及開采強(qiáng)度變化情況進(jìn)行了評價，雖然方法簡單，較易實現(xiàn)，但該方法只針對不同行政區(qū)的開采強(qiáng)度對比分析，對不同礦山而言卻未提及，且僅用一項參數(shù)來衡量開采強(qiáng)度，實屬過于單一、片面化，特別是在開采強(qiáng)度變化的應(yīng)用中未考慮行政區(qū)內(nèi)礦山環(huán)境恢復(fù)治理要素。

礦山挖損、壓占土地和礦山環(huán)境恢復(fù)治理是礦產(chǎn)資源開發(fā)勢必存在的兩種要素[12]，而年度新增礦山占損土地、新增礦山恢復(fù)治理是礦產(chǎn)資源持續(xù)開采過程中的產(chǎn)物[13-14]，能夠反映出區(qū)域內(nèi)礦產(chǎn)資源開采的集中分布情況、開發(fā)程度及變化情況，即在一定程度上能夠反映出年度內(nèi)礦產(chǎn)資源開采的強(qiáng)弱程度。據(jù)此，本文嘗試?yán)眠b感技術(shù)手段通過對新疆地區(qū)年度新增礦山占損土地和新增礦山恢復(fù)治理面積的調(diào)查，對該區(qū)礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度進(jìn)行分析研究，為新疆地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用規(guī)劃、統(tǒng)籌地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)地處中國西北邊陲，總面積166萬km2，國內(nèi)與西藏、青海、甘肅等省區(qū)毗鄰，周邊與蒙古、俄羅斯等八個國家接壤，是中國面積最大、交界鄰國最多、陸地邊境線最長的省區(qū)。

據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，新疆地區(qū)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)4 000多處礦產(chǎn)地，各類礦產(chǎn)138種，占全國已發(fā)現(xiàn)171種礦產(chǎn)的80.70%，已查明儲量的礦產(chǎn)有94種，其中，居全國首位的有5種、居第二位的有12種、居前五位的有27種、居前十位的有41種。礦產(chǎn)資源主要分布在“三山兩盆地”中，其中石油、天然氣、煤炭、鉀鹽等主要分布在沉積盆地中，鐵礦主要集中分布在天山，銅、鎳、金等主要分布于阿爾泰山和東天山。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料顯示[15-17]，2015—2017年持續(xù)三年，新疆地區(qū)因礦產(chǎn)資源開發(fā)而損毀土地的面積一直名列全國陸域31個省份的前五，而礦山環(huán)境恢復(fù)治理程度則較弱，排名一直處于后幾位，表明新疆地區(qū)礦產(chǎn)開采強(qiáng)度一直比較高，且近年來新疆地區(qū)礦山開發(fā)利用的整體規(guī)模和強(qiáng)度逐年增大，礦山開發(fā)挖損、壓占土地的面積呈同步增長趨勢，特別是新疆南部地區(qū)表現(xiàn)尤為突出[18-19]。

2 調(diào)查方法

2.1 數(shù)據(jù)源及提取方法

本文以中國地質(zhì)調(diào)查局部署的“全國礦山環(huán)境恢復(fù)治理狀況遙感地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測”項目為基礎(chǔ)，為體現(xiàn)年度變化調(diào)查成果以及保證調(diào)查成果數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)度，獲取了新疆地區(qū)2018年度采礦用地矢量數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)源于2018年滿足項目要求的9—10月份衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù))和2019年度時間跨度整一年的遙感數(shù)據(jù)。其中，遙感數(shù)據(jù)以國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主，空間分辨率主要為優(yōu)于2 m的高分一號(GF-1)、資源三號(ZY-3)和優(yōu)于1 m的高分二號(GF-2)，數(shù)據(jù)質(zhì)量滿足《礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(DZ/T 0266—2014)》等技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求[20-24]。

主要技術(shù)流程為以建立的遙感解譯標(biāo)志為信息提取基礎(chǔ)，以2019年國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，以2018年采礦用地矢量數(shù)據(jù)為本底，采取遙感數(shù)據(jù)與矢量本底數(shù)據(jù)相結(jié)合、室內(nèi)人機(jī)交互解譯與野外實地查證相結(jié)合的方法開展新疆維吾爾自治區(qū)2018年新增礦山占損土地和新增礦山恢復(fù)治理信息的提取。

2.2 礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)構(gòu)建

如前文所述，年度新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積的關(guān)系在一定程度上能夠反映出年度內(nèi)礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度的強(qiáng)弱信息。就單個礦山而言，在單位時間內(nèi)出現(xiàn)與礦山開發(fā)相關(guān)的新增礦山占損土地在一定程度上預(yù)示該礦山的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度增強(qiáng)，而新增礦山占損土地面積的大小則在一定程度上反映出該礦山礦產(chǎn)資源開采的增強(qiáng)程度；反之，在單位時間出現(xiàn)新增礦山恢復(fù)治理則說明該礦山的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度減弱。因此，本文使用新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積的差值與新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積之和的比值來構(gòu)建出基于單個礦山的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化指數(shù)，表達(dá)如式(1)所示。

(1)

式中：IM為某礦山開采強(qiáng)度變化信息；AKF為該區(qū)域新增礦山占損土地面積；AGC為該區(qū)域新增礦山恢復(fù)治理面積。

所構(gòu)建的基于單個礦山的礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)，不僅涉及的參量少，而且通過遙感技術(shù)手段獲取的參量信息真實、客觀，不但突出了客觀性，而且算法簡單、易于實現(xiàn)，并能反映出區(qū)域內(nèi)不同礦山企業(yè)的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化情況。

然而，對于不同行政區(qū)，尚需結(jié)合行政區(qū)國土面積才能較為客觀地反映不同行政區(qū)礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化情況。使用新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積的差值與行政區(qū)國土面積的比值來構(gòu)建出基于不同行政區(qū)的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化指數(shù)，表達(dá)如式(2)所示。

(2)

式中：IA為某行政區(qū)開采強(qiáng)度變化信息；AKF為該區(qū)域新增礦山占損土地面積；AGC為該區(qū)域新增礦山恢復(fù)治理面積；A1為行政區(qū)國土面積。

2.3 礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)分級

由構(gòu)建的單個礦山礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)可知，IM的取值區(qū)間為[-1，1]，根據(jù)區(qū)域內(nèi)新增礦山占損土地和新增礦山恢復(fù)治理的面積，可將新疆地區(qū)不同礦山的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度分為強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、不變和弱五類。具體分級指標(biāo)如表1所示。其中，當(dāng)IM=1時，表明該區(qū)域年度內(nèi)只存在新增礦山占損土地，將礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度歸為強(qiáng)等級；當(dāng)0

由構(gòu)建的行政區(qū)礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)可知，IA的取值區(qū)間為(-1，1)，根據(jù)區(qū)域內(nèi)新增礦山占損土地、新增礦山恢復(fù)治理及行政區(qū)國土面積，可將新疆地區(qū)不同行政區(qū)的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度分為強(qiáng)、較強(qiáng)、一般、不變和弱五類。具體分級指標(biāo)如表2所示。其中，當(dāng)00時，將行政區(qū)開采強(qiáng)度歸為較強(qiáng)等級；當(dāng)-10時，將行政區(qū)開采強(qiáng)度歸為一般等級；當(dāng)IA=0時，將行政區(qū)開采強(qiáng)度歸為不變等級；當(dāng)-1

表1 單個礦山開采強(qiáng)度分級指標(biāo)

表2 行政區(qū)開采強(qiáng)度分級指標(biāo)

3 結(jié)果與分析

3.1 調(diào)查結(jié)果

根據(jù)獲取的2019年國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和2018年采礦用地矢量數(shù)據(jù)，開展了新疆地區(qū)2018—2019年新增礦山占損土地和新增礦山恢復(fù)治理信息的提取工作。結(jié)果表明：2019年礦山企業(yè)數(shù)量5 155個(具有采礦許可證的礦山數(shù)量)；2018—2019年間新疆地區(qū)新增礦山占損土地面積5 937.75 ha，涉及礦山企業(yè)數(shù)量1 060個；新增礦山恢復(fù)治理面積4 230.59 ha，涉及礦山企業(yè)數(shù)量493個(表3)。

表3 開采強(qiáng)度變化一覽表

3.2 礦山開采強(qiáng)度變化

通過2019年新疆地區(qū)各個礦山的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化指數(shù)的計算，結(jié)果表明：2018—2019年新疆地區(qū)礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變強(qiáng)的礦山數(shù)量有1 073個，地域上主要分布在若羌縣、庫爾勒市、伊州區(qū)、富蘊(yùn)縣等區(qū)縣；開采強(qiáng)度變較強(qiáng)的礦山數(shù)量10個，主要分布在莎車縣、烏什縣、鄯善縣等區(qū)縣；開采強(qiáng)度變化一般的礦山數(shù)量20個，主要分布在疏附縣、新源縣；開采強(qiáng)度不變的礦山數(shù)量3 589個；開采強(qiáng)度減弱的礦山463個，主要分布在疏勒縣、疏附縣、喀什市、伊寧縣等區(qū)縣。

通過對各個礦山礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)的計算，結(jié)合GIS分析可反映出新疆地區(qū)不同礦山的礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化分布情況。

3.3 各縣開采強(qiáng)度變化

計算結(jié)果表明：2018—2019年間礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變強(qiáng)的區(qū)縣有13個，分別為白堿灘區(qū)、伊吾縣、烏爾禾區(qū)、鐵門關(guān)市、昌吉市、奎屯市、裕民縣、哈巴河縣、和田縣、木壘哈薩克自治縣、若羌縣、托里縣和布克賽爾蒙古自治縣；開采強(qiáng)度變較強(qiáng)的區(qū)縣有42個，其中排列前五的為吉木薩爾縣、伊寧縣、圖木舒克市、托克遜縣、奇臺縣；開采強(qiáng)度變化一般的區(qū)縣有39個，其中排列前五的為岳普湖縣、精河縣、新和縣、麥蓋提縣和英吉沙縣；開采強(qiáng)度不變的區(qū)縣有4個，分別為天山區(qū)、沙雅縣、昆玉市、阿拉爾市；開采強(qiáng)度減弱的區(qū)縣有6個，分別為烏蘇市、塔什庫爾干塔吉克自治縣、北屯市、和田市、獨山子區(qū)和新市區(qū)。

從上述計算結(jié)果可以看出，新疆地區(qū)90.38%的區(qū)縣礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度呈現(xiàn)增大的趨勢。其中，礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變強(qiáng)的區(qū)縣數(shù)量占新疆地區(qū)104個區(qū)縣的12.50%；開采強(qiáng)度變較強(qiáng)的區(qū)縣占比為40.38%；開采強(qiáng)度變化為一般的區(qū)縣數(shù)量占比為37.50%；開采強(qiáng)度不變和變?nèi)醯膮^(qū)縣數(shù)量占比只有9.62%。

3.4 各地市開采強(qiáng)度變化

計算結(jié)果表明：2018—2019年間礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變較強(qiáng)的地市有9個，分別為吐魯番地區(qū)、昌吉回族自治州、塔城地區(qū)、哈密地區(qū)、克孜勒蘇柯爾克孜自治州、巴音郭楞蒙古自治州、克拉瑪依市、阿勒泰地區(qū)和阿克蘇地區(qū)；開采強(qiáng)度變化一般的地市有6個，分別為省直轄單位、和田地區(qū)、烏魯木齊市、喀什地區(qū)、伊犁哈薩克自治州和博爾塔拉蒙古自治州。

可以看出，2018—2019年間新疆地區(qū)各地市的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度均呈增大的趨勢，表明新疆地區(qū)礦山開發(fā)利用的整體規(guī)模和強(qiáng)度呈逐年增大的趨勢。

4 結(jié)束語

本文使用新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積的差值與新增礦山占損土地面積和新增礦山恢復(fù)治理面積之和的比值構(gòu)建的單個礦山礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化指數(shù)，涉及參量少，參量數(shù)據(jù)真實客觀，算法簡單、易于實現(xiàn)；對于不同行政區(qū)所構(gòu)建的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化指數(shù)，充分結(jié)合了行政區(qū)國土面積，能夠更加客觀地反映行政區(qū)礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度變化。分析結(jié)果表明：2018—2019年間，新疆地區(qū)的礦產(chǎn)開采強(qiáng)度呈增強(qiáng)的趨勢。就單個礦山而言，新疆地區(qū)有1 073個礦山的礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變強(qiáng)，有463個礦山開采強(qiáng)度減弱；就不同區(qū)縣而言，礦產(chǎn)開采強(qiáng)度增強(qiáng)的區(qū)縣有94個，其中，裕民縣、伊吾縣、烏爾禾區(qū)、托里縣、鐵門關(guān)市、若羌縣等13個區(qū)縣是礦產(chǎn)開采強(qiáng)度增強(qiáng)最多的縣，新市區(qū)、烏蘇市、塔什庫爾干塔吉克自治縣等6個區(qū)縣是礦產(chǎn)開采強(qiáng)度減弱最多的縣(區(qū))；就不同地市而言，新疆地區(qū)各地市的礦產(chǎn)資源開采強(qiáng)度均呈增大的趨勢。本文中礦山企業(yè)的數(shù)量是根據(jù)采礦許可證統(tǒng)計得來，并未考慮新疆地區(qū)未取得采礦許可證的違規(guī)礦山數(shù)量。據(jù)相關(guān)資料表明，新疆地區(qū)未取得采礦許可證的礦山數(shù)量不在少數(shù)，并以砂石土違規(guī)開采礦山數(shù)量居多。因此，針對該類礦山數(shù)量的統(tǒng)計尚需進(jìn)一步開展相應(yīng)的調(diào)查工作才能實現(xiàn)。此外，文中僅從新增礦山占損土地和新增礦山恢復(fù)治理這兩個方面的要素構(gòu)建了單個礦山礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化指數(shù)，雖然能夠較為客觀地反映出區(qū)域礦產(chǎn)開采強(qiáng)度變化的問題，但也存在一定的不足，如不同開采方式的礦山在采礦用地占用量方面是不同的，該如何構(gòu)建更好的礦產(chǎn)開采強(qiáng)度指數(shù)，以更為客觀地反映不同礦山的開采強(qiáng)度變化趨勢是下一步急需開展的研究工作。