矿业权实地核查技术方法指南研究

杨建锋,林 燕,孙炳旭,王永志

(1.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037；2.中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西 西安 710054；3.吉林大学，吉林 长春 130026)

近年来，我国矿业空前发展，有力地支撑了国民经济建设和社会发展。但是，在矿产资源勘查开发管理过程中，存在着部分矿业权范围交叉重叠、登记项不全、实际情况与登记数据不一致等问题，越来越成为影响矿业秩序的重要因素和社会关注的问题。为此，国土资源部于2008年在全国启动矿业权实地核查工作。回顾我国矿业权管理的发展历史，可以知道，本次矿业权实地核查是我国实行矿产资源勘查开采登记管理制度以来，首次对全国范围内的探矿权、采矿权进行的基础性调查。对于各级国土资源管理部门和矿业权实地核查技术队伍来说，是一项前所未有的、全新的工作。

矿业权实地核查是一项复杂的系统工程，在具体实施中，面临着一系列的技术难题。首先，该项工作是在矿产资源需求持续增长的社会经济发展背景下，国家对矿业权管理提出的一项新的任务，国内外没有先例，也没有一套成熟的技术方法可供采纳或遵循。其次，该项工作涉及范围广，各地区具有不同的地质、地理、气候、植被等自然条件，而且各地区在矿业权管理基础、测量基础设施、技术支撑队伍等方面也有很大的差距，矿业权实地核查所面临的工作条件千差万别。同时，矿业权实地核查涉及基础控制测量、矿山工程测量、采矿、地质矿产、数据库系统、矿产资源管理等多个专业，专业领域跨度大，参与的承担单位和技术人员多，野外实测和室内数据整理工作量大。因此，科学确定矿业权实地核查的工作流程、技术方法和组织实施方式，就成为能否按时完成全国矿业权实地核查工作的重要前提。

本文在广泛调研和试点基础上，研究明确了矿业权实地核查工作流程，确定了矿业权实地核查关键技术参数，提出了全国矿业权实地核查的组织实施方式，用来指导和规范各个地区的矿业权实地核查工作。

1 矿业权实地核查技术方法形成过程

围绕矿业权实地核查的总体目标任务，通过广泛调研、典型矿业权试测、典型区县试点、专家咨询和会议研讨，最终形成了矿业权实地核查技术方法指南，成为全国矿业权实地核查工作执行的技术文件。

2007年9～11月，项目组赴西安对主要从事煤炭矿山测量的专业队伍——中国煤炭地质总局航测遥感局进行调研，了解矿山测量的基本做法和有关设备，就矿业权实地核定过程中的测量技术、设备、图件绘制等问题进行探讨；之后，对浙江省长兴县、重庆市南川区、云南省个旧市、山东省济宁市和平邑县、青海省等典型地区进行了实地调研；在浙江省长兴县选择典型矿业权开展了为期10天的野外实地测量，通过在三狮、金洋等若干石灰石矿进行实测，初步探索了基础控制网布设、引入矿区控制点、开采工程实测等矿业权实地核查工作流程。以实地调研为基础，初步形成了全国矿业权实地核查总体实施方案。2007年12月，发展研究中心组织召开了专家论证会，对总体实施方案进行论证。2008年6月，在南京召开了全国矿业权实地核查技术方法座谈会，来自全国31个省(区、市)的矿产管理行政管理人员、省级矿业权实地核查承担单位技术负责人共100余名代表，对矿业权实地核查技术方法进行了讨论。通过上述广泛调研、典型矿业权试测、专家咨询和会议研讨，明确了矿业权实地核查的工作目标、总体思路和基本技术要求。

2008年7月，在地质大调查项目的支持下，启动了山东省平邑县、浙江省长兴县、重庆市南川区、辽宁省铁岭县4个矿业权实地核查试点工作。浙江省长兴县矿种以石灰石等建筑材料为主，主要采用露天开采方式；重庆市南川区矿种以煤矿为主，采用井工开采方式，矿区一般包括多个煤层；山东省平邑县矿种主要有金矿和石膏矿。根据试点的工作情况，对全国矿业权实地核查技术方法指南进行了必要的修改。

2008年9～10月，项目组先后赴辽宁、重庆、浙江、山东、江西、海南、吉林、福建等8个省(市)调研，了解各省矿业权实地核查工作进展与存在问题。同时，部分省也选择1～2个县开展了试点工作。在核查过程中，对出现的问题积极向项目组反映。在对问题进行反复研究的基础上，对全国矿业权实地核查技术方法指南做了相应地修改。至此，全国矿业权实地核查技术方法指南定型。

2 矿业权实地核查技术流程

按照科学实用、便于操作、快捷高效的原则，将矿业权实地核查技术流程划分为4个阶段9个环节(图1)。

图1 矿业权实地核查技术流程

2.1 核查准备

做好核查准备是启动实地核查工作的基础。主要准备工作包括：组建核查技术队伍，核查人员应包括熟悉基础测量、矿山地质测量和矿产地质等方面的专业技术人员；对矿业权核查基准数据进行初步分析，重点了解室内核查整理阶段发现的问题；告知矿业权人实地核查安排和相关事宜，配合做好实地核查工作；收集相关的地质、测绘、矿山资料和图件，对搜集到的资料要进行分析整理；对矿业权进行实地踏勘，重点调查控制点分布与保存状况，了解采矿权开拓工程分布和生产作业情况；编制实地核查工作方案。

2.2 野外实测

可以分解为基础控制测量、实地测量和数据整理对比分析等3个环节。

基础控制测量包括地面控制测量和地面高程控制测量，其目的是在实地核查基本工作单元内建立测量控制点，为实地测量勘查工程或开拓工程奠定基础。

实地测量以探矿权、采矿权登记数据库为依据，以矿业权为基本单元，通过实测探矿权勘查工程空间分布和采矿权开采工程空间分布，获取矿业权人勘查开采活动的二维或三维坐标，与勘查许可证、采矿许可证上的坐标进行对比，确定矿业权的实际范围是否在法定许可范围内，同时对矿业权其他相关数据一并核查，获得全面、真实、可靠的矿业权基本数据。

数据整理对比分析以矿业权为基本单元，将实测的探矿权勘查工程或采矿权开拓采掘工程分布范围投影到平面图上，与勘查许可证、采矿许可证上标定的范围进行套合，绘制形成工程分布图，分析确定矿业权人的实际活动范围是否与法定许可范围一致。同时，其他数据项进行对比分析，发现确定数据项存在的问题。

2.3 问题处理

对发现的问题进行分析、整理和分类，提出解决建议，统一提交给相应的国土资源主管部门，由国土资源主管部门按照法律规定进行处理。属于地质资料不准、技术手段落后等客观原因导致的坐标不一致问题，管理机关可按照实际矿区范围予以变更；对于矿业权人主观原因造成的坐标范围不一致问题，由管理机关依法处理。

2.4 成果编制

可以分解为单矿业权成果编制、成果综合与数据库建设、成果报告编制、成果验收等4个环节。

单矿业权成果包括基础控制点、探矿权勘查工程实际材料图或采矿权开拓采掘工程平面图、矿业权实地核查数据对照表和矿业权基本情况说明等4项基本内容。以单矿业权成果为基础，综合实地核查成果，建设探矿权、采矿权核查数据库和矿业权空间数据库。编制矿业权分布相关图件，编写实地核查成果报告。最后，国土资源主管部门对实地核查成果进行分级验收，包括野外验收、数据验收和成果验收。

3 矿业权实地核查关键技术参数确定

3.1 实测坐标系

我国先后建立的国家坐标系有1954年北京坐标系、1980西安坐标系和2000国家大地坐标系，选择何种国家坐标系是野外实地测量首先要解决的技术问题。

1954年北京坐标系建立于建国之初，其原点在前苏联的普尔科沃，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，平差我国东北及东部区一等锁，然后传算过来而成[1]。随着测绘工作的推进，1954年北京坐标系存在的缺陷限制了测绘质量的提高：采用的前苏联克拉索夫斯基椭球参数有较大误差，与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大105m；参考椭球面与我国大地水准面符合较差，自西向东呈明显系统性倾斜，使得大比例尺地图反映地面的精度受到影响；全国是多个平差网，坐标系总体精度差，个别地方误差达100多m。

为了克服1954年北京坐标系存在的缺陷，1982年全国完成天文大地网整体平差，建立了1980西安坐标系。1980西安坐标系原点在我国中部陕西省泾阳县永乐镇，椭球参数采用IUGG1975年大会推荐的参数，长轴6378140m，扁率1∶298.257。该椭球参数既确定了地球的几何形状又表明了地球的基本物理特征，将大地测量与大地重力的基本参数统一，与天文常数系统中的地球椭球参数完全一致；该坐标系为参心坐标系，椭球短轴Z轴平行于地球质心指向地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向，Y轴与Z、X轴成右手坐标系；椭球采用多点定位，椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数，与我国大地水准面吻合较好；我国天文大地网平差方案先进、归算严格、成果精度高[2]。由此可见，1980西安坐标系更符合我国国情。从上世纪80年代中期开始，我国完成的基础地理和地形测量，包括目前的标准图幅1∶5万数字地形图、1∶25万数字地形图均采用1980西安坐标系。

根据全球定位系统发展的需要和与国际接轨，我国在2008年又建立了2000坐标系，经国务院批准于2008年6月正式启用[3]。但是，2000坐标系国家大地控制点数量很少，在很多地区还没有建立大地控制点；现有的海量的测绘数据和基础地理成果采用的是1980西安坐标系，转换为2000坐标系需要有一个过程。有鉴于此，国家对2000坐标系设置了10年的过渡期。

虽然目前在地质测量中，仍有部分地区采用1954年北京坐标系，但是1954年北京坐标系的淘汰是必然趋势，使用2000坐标系是未来趋势。从1954年北京坐标系转换为2000坐标系存在很大困难，而1980西安坐标系转换为2000坐标系则比较容易[4]。国土资源部从2006年实施的金土工程一期和正在进行的全国土地第二次调查使用的是1980西安坐标系，目前正在建设的国土资源监管平台也选用了1980西安坐标系。

基于上述理由，本次矿业权实地核查确定矿业权野外测量采用1980西安坐标系。相应地，投影采用高斯-克吕格3°带投影、3°带国家标准中央子午线。椭球采用1980西安坐标系椭球使用1975年IUGG/IAG推荐的椭球(a=6378140m，b=6356755.2881575286m，α=1/298.257)[5]。

3.2 控制点数量与精度

从典型地区矿业权实地调研情况看，大多数国有大中型矿山具有完善的测量基础设施，虽然采用了不同的坐标系，但是基础控制点的数量和精度能够满足矿山生产和建设的需要。但是，相当数量的小型矿山，测量基础设施很不健全或者没有建立测量控制点，其精度往往很低，在实际生产建设中造成了很大的误差。一旦矿山发生生产或者安全事故，矿山基础控制点和所提供的测量图件根本不能满足事故处理和救援的需要，近年来发生的多次矿山安全事故，反复证明了这一点。目前，我国的矿政管理正在从过去的粗放式管理向精细化管理转变，矿业权的精细化管理必然要求要建立起覆盖全国所有矿业权的测量基础设施。在论证建立矿区基础控制点数量时，主要考虑了以下3个方面：所建立的矿区控制点能够满足本次矿业权实地核查野外实测的需要；所建立的矿区控制点能够满足今后矿山建设和日常生产的需要；控制点数量能够覆盖全国所有的矿业权，满足矿业权动态监管的需要。所以，本次矿业权实地核查，要求每个矿业权原则上要从国家大地控制点引入2～3个矿区控制点，控制点具有两套统一的坐标，一套为1980西安坐标系，一套为1954年北京坐标系。一般来说，一个矿引入2～3个控制点，可以满足井口附近地物实测，便于常规仪器扩展。对于面积较大的矿山，根据矿山的大小，要求适当增加控制点的数量；矿业权分布比较密集时，可共用一组控制点。

控制点的精度要求取决于以下几方面的因素。一是常规测量方法和仪器设备能够达到测量要求，目前通常以GPS测量作为首级控制测量方法，采用GPS RTK的方法布设控制点；即使在大地控制点稀少的地区，使用无控制作业法采用GPS双频接收机连续观测一定时间，控制点的布设也可以达到要求。二是控制点的精度能够满足矿区钻探、矿井建设、地形测绘的需要，以所引入的矿区控制点为基准，无论是露天开采还是井工开采，都能满足地面测量和井下测量的需要。三是控制点的精度能够满足储量动态管理的需要，储量动态管理是矿政管理的核心，精确的储量计算需要一定精度的地质测量基础图件，而储量计算又是矿山税费征收、矿产资源综合利用的重要依据。综合考虑，确定控制点精度的要求为：点位中误差为±0.10m，高程中误差±0.10m。井下采矿权控制点高差的相对精度在2cm以内。

3.3 成果数据格式

3.3.1 属性数据格式

目前，各级国土资源管理部门矿业权管理的依据，是探矿权、采矿权登记数据库中的矿业权登记数据，包括各类矿业权申请表单、审批内容、登记发证信息，以及矿业权的变更、延续、转让、年检等信息。针对网络及单机用户，采用了MS SQL Server与MS Access数据库存储管理平台，矿业权的信息按照库表的方式存储，表之间通过关键字段关联。

为了更好地实现核查数据与现有的矿政管理系统的数据衔接，更新探矿权、采矿权登记库，本次实地核查要求按照登记数据库的格式建设矿业权实地核查数据库。在充分考虑探矿权、采矿权登记数据库数据标准的基础上，明确实地核查成果属性数据内容及结构，并增加了空间图件的内容及结构，形成登记数据项与实际情况的对照比较，便于发现矿业权数据项存在的问题。属性数据的内容，除了包括登记数据库的数据内容外，增加了反映核查人员信息等必要的核查字段，属性数据的结构依然采用登记库Access数据库存储管理。

3.3.2 空间数据格式

目前，国内在矿山和地质空间信息管理方面，采用的地理信息软件主要有AutoCAD、MapGIS、ArcGIS、SuperMap等。在CAD数据模型中，点、线、面等几何要素以二进制形式保存于文件中，相关的注记、颜色、线形等属性也与几何数据放在一起，故其具有强大的绘图功能和处理矢量图形的能力，广泛地被应用在机械设计、建筑设计、城市规划之中[6]。早期的地图制图系统多以AutoCAD作为开发平台，因此目前很大一部分地理信息数据仍是以AutoCAD的数据格式存储的。AutoCAD以其操作简单、易学习，深受广大测绘工作者青睐。目前，有相当数量的地质测量和测绘队伍仍在使用AutoCAD软件。但随着汁算机的迅速发展，从空间地理信息系统的角度来看，AutoCAD缺乏较强的空间数据信息的描述和分析功能[7]。MapGIS是中地公司开发的工具型地理信息系统软件，它的特点是输入、编辑、拓扑一体化，在制图功能方面较其他软件方便、灵活，但它对空间数据库的支持性能不太理想[8]。ArcGIS是在全球应用最多、最广，具有强大的空间分析和空间数据处理功能，而且能够支持超大数据量的存储和用户对响应效率的需求[9]。SuperMap GIS在GIS软件中对图像的矢量化过程存在着相当的优势，能方便地构建点、线、面等矢量，特别是邻接多边形构建和画面分割功能为矢量化过程提供了方便。但是，相对于其他GIS软件平台，SuperMap软件普及程度较低，熟练操作和广泛普及需要一个过程。

本次实地核查形成了海量的矿业权实地核查空间数据，包括控制测量、地理要素、采矿权专题要素、探矿权专题要素、特殊区域、图面整饰等六类空间信息。海量矿业权空间数据的汇总和分析，要求所采用的地理信息系统平台具有强大的空间数据管理和分析功能。同时，为了满足不同地区的需要，还能够很方便地将数据转换为其他地理信息系统平台的格式。因此，与其他软件相比，ArcGIS软件更能满足矿业权实地核查空间数据管理和应用的要求。ArcGIS在国土资源管理方面，已经有了长期的数据积累和应用经验。在国家基础地理信息数据、测绘GIS数据、金土工程一期数据管理中，均采用了ArcGIS数据格式。为了实现矿业权实地核查成果数据的分析、汇总和数据共享，本次实地核查在空间数据格式上选择了ArcGIS的shapefile格式，各图元均按shapefile规定属性字段类型及定义。

4 矿业权实地核查组织实施方式研究

在辽宁省铁岭县、山东省平邑县、浙江省长兴县、重庆市南川区4个县区开展试点工作过程中，发现以县或市级行政区为基本单元组织进行实测的工作模式具有很大的优越性。在矿业权管理实践中，直接与矿业权人打交道最多的是县、市级国土资源管理部门，他们对矿业权的实际情况最为熟悉。在全国所有的矿业权中，县、市级发证的采矿权占全国采矿权总数的75%以上，也就是说，全国大部分的采矿权是由县、市级国土资源管理部门进行管理的，矿业权实地核查成果的使用也主要在县、市级国土资源管理部门。以县、市为基本单元进行实测，不仅便于布设基础控制网，提高野外实测工作效率，而且有利于发挥基层国土资源主管部门的积极性和作用，顺利推进核查工作。所以，本次实地核查工作明确提出推行以县或市级行政区为基本单元组织进行实测的工作模式。根据矿业权的实际分布和地貌特点，可在每个县内建立1～3个测区，每个测区各级发证的矿业权、各类矿种的矿业权一并进行实测。

5 结语

全国矿业权实地核查是一项复杂的系统工程，科学、实用、先进的技术方法是按期保质完成矿业权实地核查工作的前提条件。按照科学实用、便于操作、快捷高效、成果应用潜力的原则，本文提出了矿业权实地核查工作的技术流程，确定了矿业权实地核查关键技术参数，提出了全国矿业权实地核查的组织实施方式，用来指导和规范各个地区的矿业权实地核查工作。全国矿业权实地核查已于2010年底按时完成了预定的工作任务，得到了同行专家、国土资源部、各级国土资源部门的高度肯定。矿业权实地核查成果已经得到矿政管理部门、矿业权人和社会公众等三方面群体的广泛使用。实践表明，本文所提出的矿业权实地核查技术方法指南达到了预期效果，保障了全国矿业权实地核查工作的顺利推进，为后续成果的应用奠定了良好基础。

[1] 董鸿闻. 1954年北京坐标系的历史注释[J]. 东北测绘, 2001, 24(2): 16-17.

[2] 顾旦生, 张莉. 我国天文大地网与1980年大地坐标系的建立及应用[J]. 测绘工程, 1998, 7(1): 11-18

[3] 程鹏飞. 2000国家大地坐标系实用宝典[M]. 北京: 测绘出版社， 2008.

[4] 李军. 天文大地网坐标系统到2000国家大地基准的转换[J]. 测绘通报, 2004, (3): 1-3.

[5] 宁津生, 陈军, 晁定波. 数字地球与测绘[M]. 北京: 清华大学出版社， 2001.

[6] 邱建康. 基于AutoCAD的ArcGIS空问数据库互操作实现[J]. 城市勘测, 2010(5): 54-56.

[7] 曹国云, 张伟. AutoCAD数据到GIS空间数据转换技术和方法的研究[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(22): 6035-6036.

[8] 张彦钰,贾宁凤. MapGIS与SuperMap格式转化在第二次土地调查建库中的应用[J]. 山西大学学报(自然科学版), 3009, 32(S2): 133-13.

[9] 辛蕊, 赵瑞斌. ArcGIS，Maplnfo到MapGIS数据格式的转换[J]. 天津城市建设学院学报, 2010, l6(1): 58-61.