西藏东部地区矿产资源开发状况及其评价

路云阁，李春霖，刘　采，王　昊

(1.中国国土资源航空物探遥感中心，北京　100083；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京　100083)



西藏东部地区矿产资源开发状况及其评价

路云阁1①，李春霖2，刘采1，王昊1

(1.中国国土资源航空物探遥感中心，北京100083；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京100083)

摘要：2011至2014年西藏东部地区矿产资源开发状况遥感调查工作已经完成了包括13个重点区在内的全区矿产资源开发状况遥感信息提取工作，首次形成了完整覆盖西藏东部地区矿产资源开发全要素数据集，并对其进行综合研究与评价。结果表明，西藏东部地区存在包括矿山开发利用状况需进一步改善、矿产资源规划执行率有待提高以及存在违法矿山开采现象等问题。矿产资源开发强度大和较大的地区集中分布在墨竹工卡、林周和江达等7个县级单元。上述结果可为下一阶段西藏自治区矿产资源规划制定、矿产资源开发状况遥感调查重点区的部署及其动态巡查工作提供决策依据。

关键词：矿山环境；矿产资源开发；矿产资源规划；遥感；西藏东部

在国家经济发展步入新常态的背景下,西藏自治区2014年及2015年第1季度GDP增速均位列全国首位[1]。西藏自治区2015年政府工作报告中明确提到会充分利用中央政策和资金,继续加大加快基础设施建设和重点产业发展,包括矿产资源开发和旅游业的发展[2]。预计“十三·五”期间西藏经济增速将处于高位运行,矿产资源开发和旅游业将是支撑经济快速发展的双引擎。

矿产资源开发通常会破坏地表景观,导致严重的土壤退化[3],产生环境污染,诱发地质灾害,特别是各类矿产资源违法开采行为,危害更为显著,在西藏地区还会对旅游业产生不利影响,最终累及经济发展[4]。利用遥感技术,能够为国家相关部委和地方政府职能部门提供快速、适时和客观的矿产资源开发状况数据,有利于矿产资源及矿山地质环境的开发利用和管护。全国性的矿产资源开发遥感监测工作始于2003年的局部地区试点,2006年在全国主要省份全面铺开。西藏自治区开展得略晚,自2011年从少量重点区开始,至2014年首次完成全区面上调查,取得了丰硕的成果及大量第一手数据[5]。

西藏东部地区矿产资源开发状况的遥感调查工作首次形成了完整覆盖该地区的矿产资源开发全要素数据集,包括矿山开发现状、矿山开发占地、矿山地质灾害、矿山环境污染和环境恢复治理等。该研究的意义在于提供了针对矿产资源开发现状的评价结果,既可为西藏自治区“十三·五”期间矿产资源开发遥感监测重点区的部署及动态巡查工作提供决策依据,同时也为地方国土资源管理部门开展矿产资源执法监察工作提供数据支持。

1数据与方法

1.1研究区概况

西藏东部地区包括拉萨市、昌都市、林芝市、山南地区和那曲地区,涉及49个市县级行政单元,总面积为68.4万km2。根据2015年矿权资料,西藏东部地区部署的各类采矿权占全区全部采矿权的80%,其矿产资源开发状况很大程度上反映了西藏自治区矿产资源开发状况。遥感监测结果表明,西藏东部地区各类违法矿产资源开发现象较为普遍且表现出持续性,矿山地质环境问题日益明显。

1.2基于国产卫星数据的矿产资源开发信息提取

矿产资源开发状况遥感监测需要较高分辨率遥感影像的支持[6]。近些年,2 m左右分辨率的国产卫星,如资源一号02C、资源三号、高分一号和高分二号等,相继投入使用,影像的空间分辨率和时间分辨率的高保障度为矿产资源开发遥感监测工作提供了可靠基础[7]。

1.2.1信息提取体系的构建

根据《矿产资源开发遥感监测技术规范》的要求,矿产资源开发状况遥感监测的调查目标主要有矿产勘查或开采图斑(井口、硐口、露天采场)的位置、开采方式(露天、地下、联合)、矿山开采状态(正在开采、停产或关闭)以及矿产疑似违法图斑(类型包括无证勘查、越界勘查、擅自改变勘查对象、以采代探、无证开采、越界开采、擅自改变开采对象、擅自改变开采方式等)的分布和占地情况。在实际解译过程中需要表1中所列出的各种类型数据。

表1矿山遥感监测信息提取体系

Table 1Mining remote sensing information extraction system

数据类型数据内容 说明矢量类型遥感解译专题数据开采点、开采面、开发占地、滑坡、泥石流等解译数据矿产资源规划数据包括矿产资源勘查(开采)规划、重点勘查(开采)区、矿山环境保护与恢复治理区等监测区矿权数据部、省、市、县多级采矿权与探矿权监测区范围数据1∶1万和1∶5万等重点工作区的范围外业路线、监测点数据野外验证的路线与具体点位信息影像类型遥感影像图经过纠正、镶嵌和融合等预处理后的各监测区遥感影像成果图件光栅图光栅化输出各类专题图件数字高程模型(DEM)与遥感影像图相对应的DEM文件文档类型项目成果报告矿产资源开发秩序遥感监测工作简报与环境监测工作简报野外验证野外验证照片野外考察验证照片统计报表元数据表监测区各项专题报表

1.2.2数据源与提取方法

国产卫星遥感影像需经过正射校正、图像融合、镶嵌处理和几何精校正之后才可以投入使用。图像处理过程中可针对提取的具体信息对影像做增强处理,削弱或去除某些不需要的信息[8],如空间滤波、傅里叶变换及比例空间的小波变换等[9]。数据融合的目的有2个:一是用于信息的提取,要求原始数据的处理不得产生光谱扭曲,以利于建立解译标志,减少判读的不确定因素;二是用于背景图制作,要求图像清晰,色彩鲜艳。融合方法有IHS彩色变换、主成分分析法、小波变换法、Brovey变换、线性加权乘积和加法等,不同工作区可根据效果采用不同的处理方法。处理后的影像满足《矿产资源开发遥感监测技术规范》中关于数据源的要求,主要采用目视解译与野外验证相结合的方法来提取相应的矿山开发信息。

1.3评价方法

利用矿产资源开发强度指数对西藏东部地区矿产资源开发现状进行评价。该指数体现了矿产资源开发过程中3个方面的效果:首先是矿权效果,体现了矿产资源规划管理的实际影响;其次是开采点(面)效果,体现了矿山开发的实际影响;矿山开发占地效果,体现了矿山地质环境的实际影响。开发强度指数(I)计算公式为I=k1×(n矿权/n总矿权)+k2×(n开采/n总开采)+k3×(S占地/S总占地)。其中,k1、k2和k3为权系数,目前采用等权,其值均为1;n矿权为矿权数;n总矿权为矿权总数;n开采为开采点数;n总开采为开采点总数;S占地为开发占地面积,hm2;S总占地为开发占地总面积,hm2。I采用百分制,分布区间为[0,300]。评价对象为西藏东部地区49个县域单元,计算其矿产资源开发强度指数。

矿产资源开发强度指数的绝对值并无实际的物理含义,其作用是提供待评价对象之间的对比关系,例如墨竹工卡县矿山开发强度大于西藏东部地区其他县域单元。通过评价对象间的对比关系可以对样本进行分类,进而实现西藏东部地区矿产开发强度分区(区划)。此次评价对象聚类采用K均值算法。

2结果与分析

2.1西藏东部地区矿产资源开发

2.1.1开发状况

矿山开发状况包括矿山开采图斑(井口、硐口、露天采场)的位置、开采方式(露天、地下、联合)、矿山开采状态(正在开采、停产或关闭)、矿山疑似违法图斑(无证勘查、越界勘查、改变勘查对象、以采代探、无证开采、越界开采、改变开采对象、改变开采方式等)的分布情况[10]。

西藏东部地区矿山开发以金属矿为主,各类矿山疑似违法开采现象较普遍。根据遥感调查结果,截至2014年底,西藏东部地区各类正在开采的矿山开采点(包括开采面,下同)总计759个。矿种统计结果表明,以铜矿、铅矿为主的各类有色金属矿开采点数占比(56.39%)最大,其次为以采石和采砂为主的各类非金属矿开采点数占比(23.98%),以铁矿和铬铁矿为主的黑色金属矿开采点数占比(16.47%)位居第3,以岩金矿为主的贵金属矿开采点数占比(3.16%)最小。

西藏东部地区存在一定数量的矿山疑似违法开采现象,其中,经济价值较高的矿种违法开采更突出。按照违法开采方式统计结果表明,各类疑似违法开采以无证开采和以采代探2种类型为主,其开采点数分别占所有违法开采点数的58.35%和30.52%,越界开采和擅自改变开采方式开采点数占比分别为10.46%和0.67%。下一阶段应针对这2种矿山疑似违法开采现象开展有针对性的遥感监测工作。

2.1.2主要矿山地质环境问题

矿山地质环境问题主要包括矿山开发引起的各种类型的土地占用(简称矿山开发占地)、地质灾害和环境污染[11-12]。矿山开发占地包括采场、中转场地、固体废弃物占地和矿山建筑占地。根据遥感调查结果,2014年度西藏东部地区各类矿山开发占地共501处,面积为2 006 hm2,包括采场274个,中转场地51个,固体废弃物占地42个,矿山建筑占地134个,其面积占比分别为74.02%、4.77%、7.49%和13.72%。

西藏东部地区受成矿地质条件影响,金属矿开采活动多集中在地势较高、坡度较大处,以硐采为主。开采过程中,易因强降水或不稳定地质运动造成滑坡、泥石流等地质灾害现象[13-14]。根据2014年遥感调查结果,矿山地质灾害31处,其中,泥石流9处,滑坡22处。矿山地质环境污染主要表现为水体污染,共30处。地质灾害和地质环境污染多发于矿山开采较为集中的拉萨市和昌都市等地区。

2.1.3矿产资源规划的执行情况

根据《西藏自治区矿产资源总体规划(2008—2015年)》,项目组从开采规划分区、开发矿种及总量、矿山开采规模以及矿山地质环境恢复治理4个方面对西藏东部地区矿产资源开发规划的执行情况进行定量评价。评价结果表明西藏东部地区矿产资源规划执行率距离规划要求的指标还有一定距离,需要在下一轮规划的制定中进行适当调整。

2.2矿产资源开发强度评价结果

在计算前,设定此次聚类的类别数为4,即将西藏东部地区矿山开发强度分为4类。R2值为0.93,R2值越大,表明该变量区分要素的性能越好。

西藏东部地区矿产资源开发强度分为大、较大、一般和小4类。具体含义如下:评价类别“大”是在4类中开发强度最大的,表示开采现象严重,开采点集中度很高,引起的地质环境问题也相对最多。因所处地区矿产资源丰富,违法开采行为在开采过程中多有发生,在今后的矿产资源监测工作中要给予密切关注。“较大”表示开采强度位于第2等级,矿产资源开发在部分区域较为集中,也比较容易引发各类地质环境问题,但是一般大型采场均有合法采矿权,在矿山遥感监测中要关注其引发的地质环境问题。“一般”表示虽然有矿产资源开发现象,但是分布程度并不集中,多为小规模开采,以非金属矿开采为主,在矿山遥感监测中要保持关注。评价类别“小”表示没有或很少有开采现象,由矿山引起的地质环境问题几乎没有。每一类别包含的县级单元及其指标统计结果见表2。

评价结果表明,西藏东部地区矿山开发强度在空间分布上具有集中效应,强度大和较大地区分布在墨竹工卡、林周和江达等7个县级单元。这些地区将是下一轮西藏东部地区矿产资源开发状况遥感调查监测的重点地区。

表2西藏东部地区矿山开发强度统计

Table 2Statistics of mining areas in East Tibet in exploitation intensity

矿山开发强度指标值范围县级单元个数县级单元名称大35.161墨竹工卡较大12.21～20.506林周、安多、堆龙德庆、那曲、江达、工布江达一般4.68～9.9519昌都、尼玛、申扎、桑日、嘉黎、曲松、城关、隆子、尼木、班戈、芒康、曲水、类乌齐、乃东、当雄、察雅、八宿、错那、加查小0～3.9723波密、左贡、措美、扎囊、达孜、双湖、洛扎、林芝、朗县、察隅、丁吉、贡觉、聂荣、贡嘎、浪卡子、边坝、比如、索县、洛隆、米林、琼结、巴青、墨脱

3结论

(1)西藏东部地区矿山开发状况整体较差,各种违法开采现象较普遍,且以附加值较高的金属矿为主。各类矿山违法开采活动中,无证开采最突出。

(2)西藏东部地区矿山环境问题更多的体现在矿山开发占地上,矿山污染和矿山地质灾害问题并不突出。遥感调查结果表明,西藏东部地区每增加1处矿山开发占地,将破坏或占用土地面积4 hm2。西藏东部地区单位矿山开发占地缺少规划层面的有效制约。

(3)西藏东部地区矿产资源规划执行率还有待提高。在制定下一轮矿产资源规划时,需要对相关技术指标进行适度调整,同时重点加强规划执行力度以及规划执行效果的遥感监测工作。

(4)西藏东部地区矿山开发强度在空间分布上具有集中效应,将会在开发强度最集中的7个县级单元部署相应的遥感调查监测重点区,开展矿产资源开发状况巡查工作。

参考文献：

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[8]孙家抦.遥感原理与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003:155-163.

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(责任编辑： 李祥敏)

Status of Exploitation of Mineral Resources in East Tibet and Its Evaluation.

LU Yun-ge1, LI Chun-lin2, LIU Cai1, WANG Hao1

(1. China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources, Beijing 100083, China;2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China)

Abstract:The survey of East Tibet via remote-sensing started in 2011 and completed in 2014 for status of the exploitation of mineral resources in the region, covering 13 key areas. For the first time, a complete all-factor dataset concerning mineral resource exploitation all over East Tibet has been established based on the domestic satellite data for comprehensive study and evaluation. Results show that the exploitation needs to be improved, it is still quite low in mineral resources exploitation program execution rate and ridden with illegal mining. A total of seven counties, including Mozhugongka, Linzhou, Jiangda and some others were sorted into the category of high intensity in exploitation and high density in distribution of minings. All the findings in this study might serve as valuable references for making mineral resources exploitation programs in East Tibet and as scientific basis for decision-making in deploying focal areas for remote-sensing survey of mineral resources exploitation and its dynamics in the next five years.

Key words:mining environment;mineral resources exploitation;mineral resources planning;remote sensing;East Tibet

收稿日期：2015-11-12

基金项目：国家科技基础性工作专项(2014FY110800);中国地质调查局地质矿产调查评价项目(12120115061901)

中图分类号：X87

文献标志码：A

文章编号：1673-4831(2016)03-0379-04

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.007

作者简介：路云阁(1976—),男,黑龙江大庆人,教授级高级工程师,博士,主要研究方向为遥感地质和环境遥感。E-mail: yungelu@qq.com

① 通信作者E-mail: yungelu@qq.com