DTM法在盗采矿产资源价值鉴定中的应用

王斌强，张 磊，孙永华，陈俊良，李连合

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

DTM法在盗采矿产资源价值鉴定中的应用

王斌强，张 磊，孙永华，陈俊良，李连合

（北京市地质调查研究院，北京 102206）

DTM（Digital Terrain Models，简称 DTM）土石方计算法，是指利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，用以计算给定区域内的土石方量。目前，该方法已广泛应用于工程测量领域的土方平衡和计算工作。在北京地区首次将DTM土石方计算法应用于非法开采矿产资源价值鉴定中，并以北京市顺义区木林镇非法开采建筑用砂石矿为例，通过方法应用、过程研究、计算分析等工作，准确计算了该地区建筑用砂石矿的非法开采量，与非法开采行为人供述的盗采方量吻合，得到了相关部门的认可。研究表明，DTM法能够准确计算非法开采矿产资源的数量，在非法开采矿产资源价值鉴定中具有良好的应用前景。

非法采矿；DTM；土石方计算；矿产资源

0 引言

随着我国经济的持续增长，矿产资源在国民经济中的地位和作用越来越重要。矿产资源的开发、利用和保护对一个国家的建设发展具有重大战略意义。然而由于利益的驱使，部分企业和个人以牺牲资源环境、财产生命为代价，进行非法采矿、破坏性采矿，造成矿产资源破坏、生态环境恶化、国家财产损失的严重后果（洪妍，2015）。2005年北京市国土资源局印发了《北京市非法采矿、破坏性采矿造成矿产资源破坏价值鉴定实施办法》，要求对这一系列的违法行为进行严厉打击（北京市国土资源局，2005）。工作主旨是对行为人非法开采的矿产资源种类和数量进行准确认定，以便刑侦人员对非法开采矿产资源的行为进行调查，为法院的判决提供可靠依据。

DTM（Digital Terrain Models）指数字地面模型，它是地形起伏的数字表达，代表着不规则三角网。DTM土石方计算法，是以野外采集的测量数据为基础，通过建立DTM模型生成三角网（即相邻的三个点连成互不重叠的三角形）来计算每一个三棱锥的挖填方量，最后累积得到指定范围内的土石方挖方量与填方量。在实际工作中，常规的土石方测量计算的方法有剖面法（也称断面法）、方格网法、平均高程法和DTM法。由于不同的计算方法原理和过程不同，故产生的计算结果也略有不同。王洪光等（2012）在《浅谈土石方测量方法及其在工程中的应用》中指出，在实际测量时，无论是剖面法还是方格网法，其工作量都较大，而且一旦选定剖面或方格网的起始边便很难反映现状的实际特征，使得计算出来的方量与实际方量有较大的出入。平均高程法存储数据量大，数据结构复杂且难以建立，其计算精度与测量现状地形地貌相关联，越是接近原始地貌，土方才能越精确。DTM法是由一系列三角网构成，系统性能优越，能克服由于地形起伏引起的冗余数据的问题，同时野外施测方便，计算精度也是高于剖面法、方格网法和平均高程法。才永吉等（2015）在《基于CASS7.1对江仓矿区露天煤矿挖填土石方量计算方法比选》中，应用方格网法、断面法和DTM法分别对采集的青海江仓矿区某矿坑数据为例进行计算，并将计算结果与已经获得的真值对比，将已获得实测数据的江仓矿区的其他露天矿坑土方量计算的结果和计算方法对比，结果显示江仓矿区土方量计算应用DTM法计算的结果较其他计算方法更准确。大量的研究和实践表明DTM法在计算土石方这项工作中具有可靠的精度和广泛的应用性（吴清海，2008；陈黎阳，2010；李英龙等，2005；冯琼瑛等，2014；常青，2013；李志林等，2000）。

在非法开采矿产资源价值鉴定中，利用DTM法对非法开采矿产资源的方量进行准确计算，在北京地区尚未开展。基于此，本文选择了北京市顺义区木林镇非法开采建筑用砂石矿为研究对象，通过DTM方法应用、过程研究、计算分析，准确获得了非法开采方量，并与非法开采行为人供述的方量吻合，计算结果得到了相关部门的高度认可。研究表明DTM法计算的非法开采矿产资源方量具有较高的准确性、真实性和可靠性，在非法开采矿产资源价值鉴定中具有良好的应用前景。

1 研究区概况

研究区位于北京市顺义区木林镇，地处顺义、密云、怀柔三区县交界，北倚燕山，西临潮白河，海拔为35～80m，地势较为平坦，地下蕴藏丰富的建筑用砂石矿产资源（图1）。近年来，尽管国土资源有关部门严厉打击非法开采矿产资源，然而该地区的盗采行为仍然时有发生，造成了该地区矿产资源破坏、生态环境恶化、国家财产损失的严重后果。

图1 研究区域地理位置图Fig. 1 Geographical location map of the study area

2 数据采集

为了准确计算出非法开采矿产资源的方量，首先在当地国土分局和刑侦民警的配合下对非法开采范围及边界进行确认。现场观测，非法开采区域为不规则形状砂石坑，长65.4m、宽30.2m、最大深度18.3m（图2）。

技术人员利用全站仪和GPS-RTK对指定范围内的地形进行了地面点坐标（X，Y，Z）数据采集。对于坑内地势平缓地区数据采样间隔可为5～10m，对于开采面上的斜坡数据采样间隔为1～5m。在保证精度的情况下，数据采样间隔越小，DTM模型就越接近实测地形，亦能更加准确的计算出实际方量。最后，将采集的数据传输到电脑，并存储为“*.dat”格式，再编辑成CASS7.0绘图软件能接受的格式。

图2 非法开采区域现状及范围Fig.2 Status and scope of illegal mining area

3 计算过程

DTM土石方计算法是在CASS7.0绘图软件中实现的，CASS7.0绘图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统，其工程应用模块可精确计算土石方量。

（1）建立DTM

DTM的建立方式可以选择编辑好的数据文件，也可以选择由图面选取的高程点生成。一般选择由图面高程点生产，这样能够直观有效地从图面直接选取有利于DTM建立的离散点高程数据。

（2）图面DTM完善

根据地形特征信息及有效范围边界对初级三角网进行网形调整。这样可使得建模流程思路清晰，易于实现。

（3）参数选择

在计算前，确认计算参数（场平标高）非常关键。从非法开采区的矿层剖面图上可以看出（图3），从地表向下约2.8m的厚度为沙土，2.8m以下为砂砾石（建筑用砂石矿）。根据当地国土分局、刑侦部门共同确认的结果，本次计算参数以地表下2.8m、实测标高为41.7m为标准，进行非法开采矿产资源土石方计算，地表沙土不参与计算结果。

图3 非法开采区矿层剖面图Fig. 3 Illegal mining area ore section

4 计算结果

为了更加清楚的表述DTM法计算的结果，我们通过实测地形数据绘制了非法开采区地形剖面（图4a），并通过实测地形剖面模拟还原了非法开采前矿层模型（图4b）。经实测数据计算，指定范围的非法开采区表面积2136.78 m2，水平投影面积1590.7m2，最小高程28.56m，以41.70m为计算参数（场平标高），DTM计算出来的非法开采方量为12966.1m3，该计算结果与非法开采行为人供述的方量吻合。

5 结论

（1）利用DTM法计算了北京市顺义区木林镇非法开采建筑用砂石矿的方量，计算结果为12966.1m3，与非法开采行为人供述的盗采方量吻合，得到了相关部门的认可，充分表明该方法计算准确、精度可靠。

图4 非法开采区实测地形剖面（a）及模拟还原的非法开采前矿层模型（b）Fig. 4 Measured terrain profile in illegal mining area （a） and the bed model before simulation of illegal mining reduction

（2）DTM法计算的非法开采矿产资源方量具有较高的准确性、真实性和可靠性。在保证精度的条件下该方法也可以广泛的应用于同类型项目之中。

（3）DTM法的计算结果主要取决于面积和计算参数（场平标高），在实际工作中对于这两个因素的选取，要持有科学严谨地态度，需经过多方面核实才可使用。同时，数据采样点的密度也是决定DTM法土石方计算结果的关键。

［1］洪妍. 矿产资源犯罪的现状与立法研究——以甘肃省矿产资源犯罪为视角［D］. 甘肃：甘肃政法学院，2015.

［2］北京市国土资源局. 北京市国土资源局关于印发北京市非法采矿、破坏性采矿造成矿产资源破坏价值鉴定实施办法的通知［N］. 北京市人民政府公报，2005-11-10（21）.

［3］王洪光，程进明. 浅谈土石方测算方法及其在工程中的应用［J］. 现代测绘，2012，35（4）：44～46.

［4］才永吉，宁黎平，程璐. 基于CASS7.1对江仓矿区露天煤矿挖填土石方量计算方法比选［J］.工程勘察，2015，43（12）：60.

［5］吴清海. 基于CASS绘图软件的露天矿采剥工程量计算［J］. 矿业工程，2008，28（6）：22～23.

［6］陈黎阳. 土方测量计算方法比较研究［J］. 现代测绘，2010，33（5）：36～38.

［7］李英龙，董通生. 非法采矿破坏的资源价值及其鉴定方法初探［J］. 中国工程科学，2005，7（S1）：252～255.

［8］冯琼瑛，肖敏，杨锋，梁晓军. CASS7.0土方量计算方法分析比较［J］. 地理空间信息，2014，12（6）：170～172.

［9］常青. 工程土方量计算方法的对比研究［J］. 城市地质，2013：8（3）：44～46.

［10］李志林，朱庆.数字高程模型［M］.武汉：武汉大学出版社，2000：1～296.

The Application of DTM Method in Identifying Mineral Resource Values by the Illegal Mining

WANG Binqiang， ZHANG Lei， SUN Yonghua， CHEN Junliang， LI Lianhe
（Beijing Geological Survey， Beijing 102206）

DTM method （Digital Terrain Model） for earthwork calculation， refers to using the measured terrain points and feature points to establish triangulation network， and to calculate the earthwork volume for a given area. At present， this method has been widely used in the feld of engineering measurement earthwork balance and calculation. It's the frst time that DTM earthwork calculation has been applied to identify mineral resource values by illegal exploitation in Beijing area， and take the illegal mining sand and gravel as a case in Mulin Town， Shunyi District， Beijing. By application method， process research and calculation analysis， we have accurately calculated the illegal mining volumes of sand and gravel in the area， which are accordant with statement ones by the illegal mining persons. The method has been recognized by the relevant departments. So DTM has the application prospects to estimate the mineral resource volumes by illegal exploitation and to identify their values.

Illegal mining； DTM； Earthwork calculation； Mineral resources

TD824；TU751

A

1007-1903（2016）03-0087-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.017

王斌强（1985- ），男，工程师，主要从事地质测绘研究工作；E-mail：wbqceliang2008@163.com。