浅谈油气矿山遥感监测

李 青，李任时，张泽南

吉林省地质调查院，吉林 长春 130102

0 引言

遥感是利用物体发射和反射电磁波的原理，通过航天飞机、人造卫星或宇宙飞船等平台搭载的各种传感器，对远距离目标物体的电磁波信息进行收集、处理、成像，进而对地面各种景物进行探测和识别，被人们俗称为“天眼”。

19世纪中、后期摄影技术刚刚产生的年代就有了最初的遥感技术：从气球上对地面摄影用于侦察、地灾调查以及地形测量的校正；20世纪初人类发明飞机后，航空摄影成为主要遥感手段首先在军事侦察中得到普遍应用并迅速发展起来；1957年人类首次成功发射人造卫星后，遥感技术已摆脱单一航空摄影成像。随着科学技术的不断进展，彩色摄影、红外摄影、雷达技术及多光谱摄影和扫描成像技术等相继问世，以及计算机技术的飞速发展，现代遥感技术应运而生。1972年美国发射了第一颗陆地卫星(Landsat1)，标志着民用航天遥感新时代的开始。

21世纪初，我国人造卫星领域还处于试验应用阶段，国产民用陆地观测卫星数据质量还有待改进。但近十年来，我国航天航空事业实现了飞越式的发展，人造卫星领域取得了举世瞩目的成就。2006年我国政府将高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006—2020年)》。随着高分专项于2010年全面启动至今，我国成功发射资源三号、高分一号、高分二号等一批高分辨率遥感卫星, 标志着中国民用陆地观测卫星已经迈进了业务化应用阶段，为我国现代遥感技术在多领域内应用提供了数据支撑。

1 矿山遥感监测

随着现代科技的发展，遥感技术以绝对的优势应用于社会多个领域之中，矿山监测领域便是之一。我国是矿业大国，矿产资源开发对矿山地质环境的影响是复杂的，有效地调查与监测才能掌握矿山地质环境问题及发展变化趋势，更好服务矿山环境保护与综合治理。

2003年，国土资源部针对矿山开发动态遥感监测展开试点研究。2006年起，启动了多项矿山遥感监测项目，对全国矿产资源开发状况和矿山环境进行遥感调查和监测。经过十多年的努力奋斗，我国的矿山遥感监测技术已经成为一项国际领先的自然资源遥感技术，实现了覆盖多矿种、多要素监测，构建了星空地一体化矿山开发监管系统，建成了基本满足矿山遥感监测要求，集卫星数据处理、信息提取、信息传输与野外验证、制图与数据统计等功能于一体的技术体系[1]。

2 油气矿山遥感监测的初步探索

一直以来，矿山遥感监测工作主要关注固体矿产资源，还未涉及油气矿产资源开发调查或监测工作。于是，中国自然资源航空物探遥感中心在2019开始对油气矿山遥感监测展开探索工作。在探索工作的初期阶段，遥感技术在油气矿山监测中的应用还是以定期常规监测为主，即查明某一区域范围内油气矿山的分布范围、井场和站场等分布现状及变化情况、油气采区道路变化情况、输油(气)管道分布情况。通过与相关矿业权的对比，确定无证开采、以采代探或越界开采的井场(含采井)位置和占地面积。

目前油气矿山遥感监测中的监测要素及内容主要包括：井场(内有采油井、采天然气井、采煤层气井、采页岩气井、注水井、注气井、钻井以及泥浆堆(池)等)、站场(包括计量站、联合站、采出水处理站、集输站等)、道路、输油(气)管道等(表1)。

油气矿山相较于固体矿山，其分布面积大而广(图1)，加之油气田勘探开发环节多，导致地表设施要素种类繁多等因素，因此加大了检测影像的解译难度。油气矿山的监测工作需要利用空间分辨率优于2.0 m的高分辨率遥感影像，再结合油气要素组合特征，根据地区植被覆盖情况选取适合的时相数据，最终结合野外实地验证以确保解译结果的正确率。

图1 吉林油田油气矿山高分二号遥感影像图

表1 吉林油田油气矿山部分解译标志

3 油气矿山环境遥感监测

油气矿山开发对生态环境的影响是多方面的，其中最具代表性的两个方面为土地资源占用和原油落地产生的土壤污染。

3.1 油气矿山废弃占地监测

遥感影像解译过程中，将与采油井场轮廓特征类似，一般呈方形或近似方形，中心无设施，与背景地物色调差异明显的图斑认定为废弃采场(表2)。野外验证工作中发现部分采场生产状态停止，电力设施或采油机局部设备等已被拆除，也将其认定为废弃采场(图2)。结合以上两种情况，均属于废弃占地，需要对其进行恢复治理。工作区内废弃占地的面积约为1 528.53 hm2。

本次开展了试验性恢复治理遥感监测工作，对已提取的废弃占地图斑，结合野外验证结果，通过2018年高分影像与2019至2020年GOOGLE影像进行两期对比。发现农田中的废弃占地，多以自然恢复为主，即采场内长满杂草但未恢复为耕地。部分存在油气设备未拆除完全的情况，大部分连接废弃采场的道路依然为裸地。工作区内废弃采场整体变化不大，未见人为恢复治理痕迹。因此有必要开展长期的恢复治理遥感监测工作。

表2 废弃采场两期遥感影像对比

图2 局部设备拆除的废弃采场

3.2 油气矿山对土壤的污染

油气矿山开发过程中产生的废弃泥浆等废弃物和落地原油会对土壤造成严重污染破坏生态环境。项目组在进行野外验证工作时发现，工作区内油田的生态环境保护意识较高，在生产过程中采取了一定的措施避免石油泄漏造成对土壤的污染。即油井施工过程中，在采场地面铺设防油污渗透用毡布以避免原油落地(图3)。但油气矿山开发对土壤的污染存在一定的隐蔽性，加之存在监管不到位导致原油落地(图3)等情况，有必要长期监测油田的污染状况。

图3 防油污毡布和原油落地

4 结语

当前，中国地质调查局已组织实施了2019至2021年“全国矿山开发状况遥感地质调查与监测”项目，总任务是利用国产卫星高光谱遥感数据综合分析研究全国陆域矿山开发状况动态变化情况，查明全国陆域国家级自然保护区动态变化信息和重点矿区动态变化信息等。油气矿山遥感监测作为该项目的子项目之一，对油气矿山开发状况进行动态监测。截至目前，项目成果已经服务于国家土地矿产执法监督检查，并为后续油气矿山生态环境变化分析、油气矿山开发环境修复治理工程等提供数据基础和技术支撑。

要加快生态文明体制改革，建设美丽中国。而矿业开发秩序的维护、矿山环境的保护修复是推进生态文明和美丽中国建设的重要组成部分。同样， 油气矿山监测工作就是践行“绿水青山就是金山银山”的理念，坚持人与自然和谐共生，坚持节约资源和保护环境的基本国策。随着国产卫星和遥感应用技术的不断进步，矿山遥感监测更能在助力生态文明建设和美丽中国建设的道路上发挥重大作用。