广东省矿山越界开采遥感调查与监测研究

2014-06-27王耿明朱俊凤王忠忠吴海陆

物探化探计算技术 2014年4期

王耿明，朱俊凤，王忠忠，朱鑫，吴海陆

(广东省地质调查院，广州 510080)

0 引言

矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，长期以来，由于多种原因，我国矿产资源开发利用与管理比较粗放，在造成矿产资源严重浪费的同时还引发系列环境问题，因此加强矿产资源开发监管是矿山生态文明建设的一项内容。近年来遥感技术的不断发展，尤其是高分辨率遥感影像的大规模应用，为矿山开发调查与监测提供了快速、有效的技术手段[1]。

当前，国内遥感科技工作者主要是利用遥感技术，开展矿产资源开发利用状况和矿山环境的遥感调查与监测，发挥了遥感技术优势，取得了良好效果。然而作者发现，在矿产资源开发利用状况遥感调查中，前人多关注于无证开采矿山，对越界开采矿山遥感调查尚未给予足够重视。

本次研究在广东省范围内开展越界开采遥感调查，总结矿山越界开采遥感技术方法，获取较为真实的最新广东省越界开采矿山调查数据，通过近三年的遥感动态监测发现越界开采规律，并提出整顿矿山越界开采对策，为矿政管理提供遥感技术支撑。

1 研究区与数据源

1.1 研究区矿山开发现状

广东省是有色金属、贵重金属、稀有稀土稀散金属和放射性金属等矿产的重要聚集区。广东省矿产资源矿种比较齐全，优势矿产集中度高，储量较大，有色金属有较大优势；但大宗支柱性矿产资源短缺，部分矿产贫矿多、共生伴生矿多[2]。

截止2012年底，广东省共有 1 599 个采矿权，其中部省发证采矿权283个，市县发证采矿权 1 316 个。数据表明：广东省大中型有色金属矿数量较多，主要开采铁矿、铅锌矿和稀土矿等；中小型非金属矿为数众多，主要为饰面建筑用、高岭土、水泥原料等非金属矿，主要开采陶瓷土、建筑用花岗岩、饰面用花岗岩和砖瓦用粘土等。按分布规律，这些矿山主要分布在粤北韶关、清远和粤东梅州、河源，以及粤西肇庆等地区。

1.2 数据源

研究采用2010 年-2012 年度三年的广东省土地变更调查与遥感监测数据，均经过几何精纠正，覆盖广东省全域，数据源以高中分辨率卫星影像为主，精度能够满足矿山越界调查工作要求。分析表明数据源种类较多，空间分辨率为 0.5 m～5 m，高分辨率影像以Worldview、Quickbird、Pleiades为主，主要分布在珠三角、潮汕和粤西北地区；中分辨率影像以Rapideye、Spot 5、YG2为主，主要分布在粤西、粤东两翼山区。近年来国产YG2、YG8、TH1和ZY3卫星数据大量用于矿山遥感调查与监测，应用实践表明,国产数据源同样能达到矿山越界调查精度要求。

2 技术方法

2.1 越界开采

采矿权人超越批准的矿区范围进行的采矿活动，判定为越界开采(越界开采不包括超层越界和地下越界)。越界开采按开采方式分为三类：①露天开采矿山主要是开采面超越采矿权范围；②硐采矿山为开采硐口、井口位于采矿权范围外；③联合开采只要开采面或开采点其中一项越界，就判定为越界开采。在野外实地调查中，露天开采矿山主要为活动开采面越界，废弃采场、中转场地、固体废弃物和矿山建筑不属于越界开采；硐采矿山主要为正在开采的硐口、井口越界，废弃的也不属于越界开采[3]。

2.2 技术方法

首先，收集全国土地变更调查与遥感监测数据和基础地质矿产资料，尤其是最新的国土资源部下发采矿权、探矿权数据库，以ArcGIS 9.3软件为主要平台，采用目视解译和人机交互解译方法，通过野外踏勘建立越界开采解译标志，在已经过正射校正的2012年度广东省土地变更遥感影像上套合2012年度广东省采矿权范围，同时套合上一年度土地变更正射校正遥感影像。通过两期影像对比分析，在广东省1 599个开采矿山提取正在开采矿山开采面和开采点的疑似越界开采图斑，主要为活动开采面和开采硐口、井口，并编制遥感解译记录表；其次，对初步解译越界开采图斑开展野外调查验证，用数码相机拍摄实地照片并做好详细的文字记录，根据野外调查结果，对室内解译图斑进行修改、补充，完善越界开采解译成果，调查每一个越界开采矿山的位置、坐标和企业名称，判断其开采矿种类型；最后，开展越界开采图斑统计汇总，开展综合分析与研究，编制分布图件和成果报告(图1)[4-5]。

图1 矿山越界开采遥感调查技术路线图Fig．1 The remote sensing survey technique route chart of mine surpass confines of exploitation

图3 2012年度广东省矿山越界开采按矿种统计Fig．3 The mine surpass confines of exploitation statistical histogram of Guangdong province of 2012 according to mine sort

3 遥感调查结果

3.1 遥感调查结果

根据矿山越界开采遥感调查技术方法和路线，套合2012年度采矿权数据开展2012年度矿山越界开采遥感解译，解译图斑都经过野外实地调查验证，排除图斑中的关闭矿山，确认超越采矿权的采场为主要活动开采面，只保留越界开采比较严重的图斑(通常为活动开采面一半以上越出矿权外)，并且严格按照技术要求界定越界开采和无证开采的区别，绝大部分疑似违法矿山都归并为无证开采，在这个原则下在广东省调查出21个越界开采矿山，每一个越界开采图斑均佐以2012年度影像、矿权套合图和野外实地相片(图2)，获取相对客观可靠的广东省矿山越界开采最新状况(图3)。

图2 矿山越界开采遥感解译图及野外相片Fig．2 The remote sensing explain chart of mine surpass confines of exploitation and field picture

3.2 分析评价

遥感调查结果表明：①广东省21个地级市中有8个市、14个县区存在越界开采矿山，主要分布在粤北、粤东和潮汕地区，越界开采比较严重的主要为清远市，其次为河源市；②越界开采矿种涉及金属矿和非金属矿，金属矿主要为铁矿，非金属矿主要为饰面建筑用、高岭土、水泥原料等，其中建筑用花岗岩越界开采最为严重，其次为陶瓷土、高岭土，以及大理岩、建筑用砂岩和建筑石料用灰岩；③矿山企业主要为市县级发证的中小型矿山企业，主要为采石场，其次为瓷土场，部省级发证的大中型矿山企业较少，其中有两处矿山为持续越界开采，即上一年度也为越界开采，分别为铁矿和高岭土矿山。

研究表明，广东省矿业越界开采秩序相对较好，存在越界开采问题的矿山相对不多，而且主要以小型非金属矿山为主。越界开采矿种主要为建筑用和陶瓷用，这跟当地的经济、人口状况密切相关，一般经济相对比较落后、人口密度较大地区开采建筑用石材的强度会比较大，另外珠三角陶瓷产业转移到这些地区，当地企业对陶瓷土的需求量也会比较大，这些都会造成部分企业铤而走险，盲目扩大采矿生产范围，造成越界开采的矿业违法现象[6-7]。

4 遥感动态监测

通过2010 年-2012年度矿山越界开采遥感调查，分析近三年调查结果，总结广东省矿山越界开采特征、规律和趋势(图4)。研究表明：①总体上看，广东省越界开采矿山逐年增加，呈越来越严重趋势；②从越界开采地区上看，近三年越界开采矿山分布地区相差较大，三年都存在越界开采问题的为韶关市，这跟韶关是广东最主要的矿业大市有关；③从越界开采矿种上看，2010年主要为铁矿和高岭土越界开采最严重，2011年主要为铁矿和陶瓷土越界开采较严重，2012年主要为建筑用花岗岩和陶瓷土越界开采较严重。遥感动态监测结果表明，矿山持续违法越界开采的现象不多，这也从侧面反映了遥感调查结果被矿政管理部门作为执法依据，在矿业整顿过程中发挥着巨大作用，遥感为国家矿产资源合法有序开发提供了一双锐利的“天眼”[8]。

图4 2010-2012年广东省矿山越界开采数量统计Fig．4 The mine surpass confines of exploitation statistical histogram of Guangdong province of 2010-2012

5 存在问题与建议

5.1 主要存在问题

由于遥感调查的数据类型分布不均，全省卫星数据类型多达十几种，而且有些数据分辨率相差甚远，通常在珠三角、潮汕地区和粤西北等地区为1 m以内的高分数据，在粤西、粤东山区为2.5 m～5 m的中分数据，数据精度的不均造成调查成果有一定的偏差。在工作开展中我们将加大野外调查力度，来拟补部分地区数据源不均对工作的影响。

广东省有采矿权的矿山有1 599处，潜在的越界开采矿山远不止21处，遥感解译结果表明，大部分采石场和采土场或多或少都有越界开采的嫌疑，包括部分大中型国有金属矿山，普遍存在少部分开采面超越采矿权范围的情况，通过野外调查这越界部分是否为活动开采面，排除其为中转场地、固体废弃物等类型。实践表明，确实有不少矿山属于轻度越界开采，而且很多越界开采区域已经停采，由于技术要求没有统一的规定，对越界开采的判别造成了一定的困难。

另外，由于目视解译人员的技术水平和松紧尺度不一，会造成不同地区遥感调查精度的不统一，有些地方工作细致一点就会抓到较多的越界开采矿山，限于时间和精力的关系也不可能对所有越界开采矿山一网打尽。在遥感动态监测过程中，不同人员解译的成果有一定的偏差，会造成两年或者三年越界开采的矿山完全不一致，事实上持续越界开采的矿山还是比较严重的。

5.2 几点建议

1)建议要在前几年成果基础上开展下一年度越界开采遥感调查，逐年增加形成一个越界开采的矿山“黑名单”，并且重点关注那些持续越界开采矿山。建议进一步规范技术要求，力求在工作尺度上保持相对一致，使得遥感调查成果更为真实可靠。

2)矿山越界开采危害较大，不仅会造成国有矿产资源的大量流失，同时也会占用大量耕地和林地，造成地质灾害及其隐患，部分越界矿山还会危害到水源、道路和村庄。当前广东省为数众多的矿山，尤其是采石场、采土场普遍存在越界开采现象，只是越界开采的范围较小，只有少数矿山越界开采较严重，这种现象应引起矿政管理部门的足够重视。建议设置采矿权范围应更为合理，同时对越界开采比较严重的矿山要加大执法力度，勒令企业停顿整改，对越界矿区开展恢复治理。遥感作为有效服务于矿政管理的一门高新技术，理应在矿山调查与监测中作为支撑技术发挥更大的作用。