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        基于遙感與GIS 技術的歷史非法違法采礦點解譯研究
        ——以福建省為例

        2022-12-13 02:57:08顏小霞
        南方自然資源 2022年11期
        關鍵詞:核銷圖斑核查

        顏小霞

        福建省制圖院,福建 福州 350001

        福建省打擊非法違法采礦管理信息系統(tǒng)(以下簡稱打非系統(tǒng))記錄的歷史非法違法采礦點數(shù)量較多,通過實地核查的方法核銷非法違法采礦點工作量大,給地方核查工作帶來巨大壓力,導致打非系統(tǒng)上歷史非法違法采礦點一直處于未核銷的狀態(tài)。

        近年來,隨著對地觀測技術的發(fā)展,多源遙感影像數(shù)據(jù)廣泛應用于地表信息提取、資源與生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測等領域[1-2]。不同的地物要素在遙感影像上擁有不同的影像特征,這些影像特征是判別地表物體的類別及其分布的依據(jù)[3-4]。遙感作為一種較成熟的礦山開發(fā)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測技術,為礦山監(jiān)管,如礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測[5]、礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測[6-8]、露天礦山越界開采監(jiān)測[9-10]等提供了重要的技術手段。

        筆者利用不同時期的遙感影像及變化監(jiān)測技術對非法違法采礦點的變化狀態(tài)進行識別,并通過分析、判斷、歸類,對非法違法采礦點的3 類狀態(tài)屬性進行遙感解譯和分類匯總,為福建省礦產(chǎn)資源管理、監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)管工作提供技術支撐和信息化服務。

        1 研究區(qū)概況

        福建省位于中國東南沿海,東北與浙江省毗鄰,西北與江西省接界,西南與廣東省相連,東南隔臺灣海峽與臺灣省相望,陸地總面積1.24×105km2。福建省礦產(chǎn)資源豐富,截至2019 年底,全省已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)138 種,探明儲量礦產(chǎn)122 種。礦產(chǎn)資源非金屬礦產(chǎn)種類多,金屬礦產(chǎn)伴(共)生組分多,貧礦多;大型、特大型金屬礦床少,富礦少,能源礦產(chǎn)種類少;主要礦產(chǎn)形成及空間分布受區(qū)域性構(gòu)造—巖漿活動的影響,具有集中分布的特點[11]。

        2 數(shù)據(jù)及來源

        2.1 歷史非法違法采礦點數(shù)據(jù)

        筆者選取2020 年1 月福建省2 234 個歷史非法違法采礦點作為遙感解譯樣本。根據(jù)首次發(fā)現(xiàn)的時間對非法違法采礦點數(shù)據(jù)進行分析,非法違法采礦點樣本主要分布于2010—2016 年間,共1 987 個(占88.9%),其中最多的年份為2012 年,共1068 個(占47.8%)。福建省非法違法采礦點首次發(fā)現(xiàn)年份情況如圖1所示。

        圖1 福建省非法違法采礦點首次發(fā)現(xiàn)年份情況統(tǒng)計圖

        2.2 采礦權數(shù)據(jù)

        筆者使用截至2020 年1 月2 日福建省礦政管理系統(tǒng)的采礦權數(shù)據(jù)(不包含鉛鋅礦、地熱、礦泉水的采礦權)作為非法違法采礦點圖斑核銷的參考數(shù)據(jù)。

        2.3 遙感影像

        2.3.1 前期影像

        福建省非法違法采礦點首次發(fā)現(xiàn)時間為2012 年前或者無發(fā)現(xiàn)時間的,統(tǒng)一采用2012—2013 年遙感影像作為前期影像;首次發(fā)現(xiàn)時間在2012 年及以后的,選取當年的前期影像,如果當年未覆蓋,則用前后2 年的影像替代。以中分辨率遙感影像高分一號(2 m)、資源三號(2.1 m)、天繪一號(2 m)為主,高分辨率影像高分二號(0.8 m)為輔。

        2.3.2 后期影像

        后期影像采用2019 年或2020 年中、高分辨率遙感影像:中分辨率遙感影像高分一號(2 m)、高分六號(2 m)、資源三號(2.1 m)和高分辨率遙感影像高分二號(0.8 m)、高景系列(0.5 m)、北京二號(0.8 m)、高分七號(0.8 m)、吉林系列(0.8 m)等。

        3 遙感解譯方法

        筆者對已收集到的福建省非法違法采礦點數(shù)據(jù)進行空間基準統(tǒng)一、異常點處理、鄰近點合并等預處理,將前期影像、后期影像、非法違法采礦點數(shù)據(jù)、采礦權數(shù)據(jù)(不包含鉛鋅礦、地熱、礦泉水的采礦權)進行空間疊加,根據(jù)影像特征并結(jié)合遙感解譯判別依據(jù),將其歸類為核銷、不核銷、待核查3 類。經(jīng)初步審查、專家審查后形成非法違法采礦點解譯數(shù)據(jù)庫,技術流程如圖2 所示。

        圖2 非法違法采礦點遙感解譯技術流程圖

        3.1 數(shù)據(jù)預處理

        非法違法采礦點原始數(shù)據(jù)為1980 西安坐標系,統(tǒng)一空間基準為2000 國家大地坐標系。這些數(shù)據(jù)中存在點位偏離福建省轄區(qū),經(jīng)緯度異常導致圖斑形狀異常,以及同一個非法采礦編號多次錄入數(shù)據(jù)等情況。筆者對上述異常點進行處理:首先,剔除點位偏離及經(jīng)緯度異常圖斑,融合多次錄入的圖斑數(shù)據(jù),保證圖斑數(shù)據(jù)的唯一性;然后,合并鄰近距離<300 m 且礦山名稱屬性字段為無,或者礦山名稱相同的非法違法采礦點;最后,處理異常、重復錄入點位及合并臨近點位104 個,剩余2 130 個非法違法采礦點。

        3.2 遙感解譯判別依據(jù)

        筆者在掌握研究區(qū)工作背景、內(nèi)容、技術方法的基礎上,依據(jù)在采礦山、關閉礦山、修復治理礦山典型活動特征,制定核銷、不核銷、待核查3 類非法違法采礦點遙感解譯判別的依據(jù)(見表1)。

        3.3 遙感解譯分類

        筆者將預處理后的非法違法采礦點數(shù)據(jù)疊加前、后期影像和采礦權矢量數(shù)據(jù),根據(jù)非法違法采礦點遙感解譯判別依據(jù),采用遙感變化監(jiān)測技術,結(jié)合批準建設用地等數(shù)據(jù)分析、甄別,將圖斑分為核銷、不核銷、待核查3 類。疊加對比前、后期影像,若非法違法采礦點圖斑邊界沒有繼續(xù)外擴或開采痕跡,或在后期影像上已修復治理、作其他用途等,則歸類為核銷;疊加對比前、后期影像,若非法違法采礦點邊界有繼續(xù)外擴或者有持續(xù)開采痕跡,則歸類為不核銷;疊加對比前、后期影像,若非法違法采礦點邊界在影像上無明顯變化,無法確認是否核銷需外業(yè)核查的,則歸類為待核查。分類后根據(jù)圖斑類型制作前、后期影像截圖,形成初步解譯成果,核銷點1 575 個,不核銷點120 個,待核查點435 個。

        3.4 圖斑審核

        經(jīng)審查非法違法采礦點遙感解譯初步成果,質(zhì)檢人員形成初步審查意見:如非法違法采礦點遙感解譯不局限于礦區(qū)內(nèi)部,還需分析礦區(qū)周邊情況;礦區(qū)道路是判斷礦區(qū)是否仍在采的重要依據(jù)等。質(zhì)檢人員對初步成果進行檢查及修改完善,核銷點由1 575 個增加至1 769 個,不核銷點由120 個增加至138 個,待核查點由435 個減少至223 個。再由礦產(chǎn)及遙感方面的專家審查初步核改成果,形成遙感解譯判別意見,對核銷、不核銷、待核查3 類圖斑進行數(shù)據(jù)庫、影像截圖審核。經(jīng)專家審查后,核銷點由1 769 個減少至1 630 個,不核銷點由138 個增加至414 個,待核查點由223 個減少至86 個。

        表1 非法違法采礦點遙感解譯判別依據(jù)表

        4 結(jié)果分析

        經(jīng)遙感初步解譯、初步審核及專家審查后,將福建省歷史非法違法采礦點歸為核銷類的非法違法采礦點1 630 個(占76.5%),這部分無需地方核查;歸類為不核銷及待核查的非法違法采礦點500 個(占23.5%),這部分需地方核查。經(jīng)遙感解譯分類后需下發(fā)地方核查的非法違法采礦點數(shù)量大幅減少,說明非法違法采礦點遙感解譯工作的開展可減輕地方核查負擔、節(jié)約時間及人力成本,進而提升自然資源監(jiān)管效率。歸為核銷類的非法違法采礦點首次發(fā)現(xiàn)年份為2015 年之前的1 438 個,占88.2%,說明發(fā)現(xiàn)時間越久,核銷率越高;判別意見中因?qū)嵉貜途G(對應無采礦痕跡且道路已復綠、已修復治理判別意見)核銷839 個,占51.5%,說明近年來福建省非法違法采礦點整治工作取得明顯成效。歸為不核銷的非法違法采礦點有414 個,占19.4%,說明該省仍存在不少非法違法采礦點復采的現(xiàn)象,礦產(chǎn)資源監(jiān)管壓力依然存在。

        5 結(jié) 語

        筆者通過多渠道獲取衛(wèi)星遙感影像,采用遙感變化監(jiān)測技術手段獲取福建省非法違法采礦點的變化信息,開展歷史非法違法采礦點遙感解譯研究,通過核銷歷史非法違法采礦點,可提升自然資源監(jiān)管效率,為礦產(chǎn)資源保護監(jiān)督提供技術保障。但受衛(wèi)星傳感器、拍攝角度、天氣等因素影響,部分遙感影像存在曝光過度、變形、陰影、云覆蓋等現(xiàn)象,影像質(zhì)量問題增加了非法違法采礦點遙感解譯的難度,影響判別的準確性。為了更好地服務于礦產(chǎn)資源監(jiān)管工作,可通過獲取衛(wèi)星遙感、航空遙感、低空無人機遙感相結(jié)合數(shù)據(jù)獲取渠道,形成全天候、全方位、近實時的多源影像立體觀測模式;開展遙感影像自動解譯研究,進一步提升遙感解譯的速度及精度,應用于礦山的宏觀監(jiān)測、常規(guī)監(jiān)測、精細監(jiān)測、應急監(jiān)測等。

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