路云閣，李春霖，劉　采，王　昊

(1.中國國土資源航空物探遙感中心，北京　100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京　100083)

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西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況及其評(píng)價(jià)

路云閣1①，李春霖2，劉采1，王昊1

(1.中國國土資源航空物探遙感中心，北京100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083)

摘要：2011至2014年西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查工作已經(jīng)完成了包括13個(gè)重點(diǎn)區(qū)在內(nèi)的全區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感信息提取工作，首次形成了完整覆蓋西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)全要素?cái)?shù)據(jù)集，并對(duì)其進(jìn)行綜合研究與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，西藏東部地區(qū)存在包括礦山開發(fā)利用狀況需進(jìn)一步改善、礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行率有待提高以及存在違法礦山開采現(xiàn)象等問題。礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度大和較大的地區(qū)集中分布在墨竹工卡、林周和江達(dá)等7個(gè)縣級(jí)單元。上述結(jié)果可為下一階段西藏自治區(qū)礦產(chǎn)資源規(guī)劃制定、礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查重點(diǎn)區(qū)的部署及其動(dòng)態(tài)巡查工作提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：礦山環(huán)境；礦產(chǎn)資源開發(fā)；礦產(chǎn)資源規(guī)劃；遙感；西藏東部

在國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)的背景下,西藏自治區(qū)2014年及2015年第1季度GDP增速均位列全國首位[1]。西藏自治區(qū)2015年政府工作報(bào)告中明確提到會(huì)充分利用中央政策和資金,繼續(xù)加大加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,包括礦產(chǎn)資源開發(fā)和旅游業(yè)的發(fā)展[2]。預(yù)計(jì)“十三·五”期間西藏經(jīng)濟(jì)增速將處于高位運(yùn)行,礦產(chǎn)資源開發(fā)和旅游業(yè)將是支撐經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的雙引擎。

礦產(chǎn)資源開發(fā)通常會(huì)破壞地表景觀,導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤退化[3],產(chǎn)生環(huán)境污染,誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,特別是各類礦產(chǎn)資源違法開采行為,危害更為顯著,在西藏地區(qū)還會(huì)對(duì)旅游業(yè)產(chǎn)生不利影響,最終累及經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4]。利用遙感技術(shù),能夠?yàn)閲蚁嚓P(guān)部委和地方政府職能部門提供快速、適時(shí)和客觀的礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況數(shù)據(jù),有利于礦產(chǎn)資源及礦山地質(zhì)環(huán)境的開發(fā)利用和管護(hù)。全國性的礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)工作始于2003年的局部地區(qū)試點(diǎn),2006年在全國主要省份全面鋪開。西藏自治區(qū)開展得略晚,自2011年從少量重點(diǎn)區(qū)開始,至2014年首次完成全區(qū)面上調(diào)查,取得了豐碩的成果及大量第一手?jǐn)?shù)據(jù)[5]。

西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況的遙感調(diào)查工作首次形成了完整覆蓋該地區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)全要素?cái)?shù)據(jù)集,包括礦山開發(fā)現(xiàn)狀、礦山開發(fā)占地、礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦山環(huán)境污染和環(huán)境恢復(fù)治理等。該研究的意義在于提供了針對(duì)礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)結(jié)果,既可為西藏自治區(qū)“十三·五”期間礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)重點(diǎn)區(qū)的部署及動(dòng)態(tài)巡查工作提供決策依據(jù),同時(shí)也為地方國土資源管理部門開展礦產(chǎn)資源執(zhí)法監(jiān)察工作提供數(shù)據(jù)支持。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1研究區(qū)概況

西藏東部地區(qū)包括拉薩市、昌都市、林芝市、山南地區(qū)和那曲地區(qū),涉及49個(gè)市縣級(jí)行政單元,總面積為68.4萬km2。根據(jù)2015年礦權(quán)資料,西藏東部地區(qū)部署的各類采礦權(quán)占全區(qū)全部采礦權(quán)的80%,其礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況很大程度上反映了西藏自治區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況。遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,西藏東部地區(qū)各類違法礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)象較為普遍且表現(xiàn)出持續(xù)性,礦山地質(zhì)環(huán)境問題日益明顯。

1.2基于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的礦產(chǎn)資源開發(fā)信息提取

礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感監(jiān)測(cè)需要較高分辨率遙感影像的支持[6]。近些年,2 m左右分辨率的國產(chǎn)衛(wèi)星,如資源一號(hào)02C、資源三號(hào)、高分一號(hào)和高分二號(hào)等,相繼投入使用,影像的空間分辨率和時(shí)間分辨率的高保障度為礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)工作提供了可靠基礎(chǔ)[7]。

1.2.1信息提取體系的構(gòu)建

根據(jù)《礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求,礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感監(jiān)測(cè)的調(diào)查目標(biāo)主要有礦產(chǎn)勘查或開采圖斑(井口、硐口、露天采場(chǎng))的位置、開采方式(露天、地下、聯(lián)合)、礦山開采狀態(tài)(正在開采、停產(chǎn)或關(guān)閉)以及礦產(chǎn)疑似違法圖斑(類型包括無證勘查、越界勘查、擅自改變勘查對(duì)象、以采代探、無證開采、越界開采、擅自改變開采對(duì)象、擅自改變開采方式等)的分布和占地情況。在實(shí)際解譯過程中需要表1中所列出的各種類型數(shù)據(jù)。

表1礦山遙感監(jiān)測(cè)信息提取體系

Table 1Mining remote sensing information extraction system

數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)內(nèi)容 說明矢量類型遙感解譯專題數(shù)據(jù)開采點(diǎn)、開采面、開發(fā)占地、滑坡、泥石流等解譯數(shù)據(jù)礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)包括礦產(chǎn)資源勘查(開采)規(guī)劃、重點(diǎn)勘查(開采)區(qū)、礦山環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理區(qū)等監(jiān)測(cè)區(qū)礦權(quán)數(shù)據(jù)部、省、市、縣多級(jí)采礦權(quán)與探礦權(quán)監(jiān)測(cè)區(qū)范圍數(shù)據(jù)1∶1萬和1∶5萬等重點(diǎn)工作區(qū)的范圍外業(yè)路線、監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)野外驗(yàn)證的路線與具體點(diǎn)位信息影像類型遙感影像圖經(jīng)過糾正、鑲嵌和融合等預(yù)處理后的各監(jiān)測(cè)區(qū)遙感影像成果圖件光柵圖光柵化輸出各類專題圖件數(shù)字高程模型(DEM)與遙感影像圖相對(duì)應(yīng)的DEM文件文檔類型項(xiàng)目成果報(bào)告礦產(chǎn)資源開發(fā)秩序遙感監(jiān)測(cè)工作簡(jiǎn)報(bào)與環(huán)境監(jiān)測(cè)工作簡(jiǎn)報(bào)野外驗(yàn)證野外驗(yàn)證照片野外考察驗(yàn)證照片統(tǒng)計(jì)報(bào)表元數(shù)據(jù)表監(jiān)測(cè)區(qū)各項(xiàng)專題報(bào)表

1.2.2數(shù)據(jù)源與提取方法

國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像需經(jīng)過正射校正、圖像融合、鑲嵌處理和幾何精校正之后才可以投入使用。圖像處理過程中可針對(duì)提取的具體信息對(duì)影像做增強(qiáng)處理,削弱或去除某些不需要的信息[8],如空間濾波、傅里葉變換及比例空間的小波變換等[9]。數(shù)據(jù)融合的目的有2個(gè):一是用于信息的提取,要求原始數(shù)據(jù)的處理不得產(chǎn)生光譜扭曲,以利于建立解譯標(biāo)志,減少判讀的不確定因素;二是用于背景圖制作,要求圖像清晰,色彩鮮艷。融合方法有IHS彩色變換、主成分分析法、小波變換法、Brovey變換、線性加權(quán)乘積和加法等,不同工作區(qū)可根據(jù)效果采用不同的處理方法。處理后的影像滿足《礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于數(shù)據(jù)源的要求,主要采用目視解譯與野外驗(yàn)證相結(jié)合的方法來提取相應(yīng)的礦山開發(fā)信息。

1.3評(píng)價(jià)方法

利用礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)對(duì)西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。該指數(shù)體現(xiàn)了礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中3個(gè)方面的效果:首先是礦權(quán)效果,體現(xiàn)了礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理的實(shí)際影響;其次是開采點(diǎn)(面)效果,體現(xiàn)了礦山開發(fā)的實(shí)際影響;礦山開發(fā)占地效果,體現(xiàn)了礦山地質(zhì)環(huán)境的實(shí)際影響。開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)(I)計(jì)算公式為I=k1×(n礦權(quán)/n總礦權(quán))+k2×(n開采/n總開采)+k3×(S占地/S總占地)。其中,k1、k2和k3為權(quán)系數(shù),目前采用等權(quán),其值均為1;n礦權(quán)為礦權(quán)數(shù);n總礦權(quán)為礦權(quán)總數(shù);n開采為開采點(diǎn)數(shù);n總開采為開采點(diǎn)總數(shù);S占地為開發(fā)占地面積,hm2;S總占地為開發(fā)占地總面積,hm2。I采用百分制,分布區(qū)間為[0,300]。評(píng)價(jià)對(duì)象為西藏東部地區(qū)49個(gè)縣域單元,計(jì)算其礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)。

礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)的絕對(duì)值并無實(shí)際的物理含義,其作用是提供待評(píng)價(jià)對(duì)象之間的對(duì)比關(guān)系,例如墨竹工卡縣礦山開發(fā)強(qiáng)度大于西藏東部地區(qū)其他縣域單元。通過評(píng)價(jià)對(duì)象間的對(duì)比關(guān)系可以對(duì)樣本進(jìn)行分類,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)強(qiáng)度分區(qū)(區(qū)劃)。此次評(píng)價(jià)對(duì)象聚類采用K均值算法。

2結(jié)果與分析

2.1西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)

2.1.1開發(fā)狀況

礦山開發(fā)狀況包括礦山開采圖斑(井口、硐口、露天采場(chǎng))的位置、開采方式(露天、地下、聯(lián)合)、礦山開采狀態(tài)(正在開采、停產(chǎn)或關(guān)閉)、礦山疑似違法圖斑(無證勘查、越界勘查、改變勘查對(duì)象、以采代探、無證開采、越界開采、改變開采對(duì)象、改變開采方式等)的分布情況[10]。

西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)以金屬礦為主,各類礦山疑似違法開采現(xiàn)象較普遍。根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果,截至2014年底,西藏東部地區(qū)各類正在開采的礦山開采點(diǎn)(包括開采面,下同)總計(jì)759個(gè)。礦種統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,以銅礦、鉛礦為主的各類有色金屬礦開采點(diǎn)數(shù)占比(56.39%)最大,其次為以采石和采砂為主的各類非金屬礦開采點(diǎn)數(shù)占比(23.98%),以鐵礦和鉻鐵礦為主的黑色金屬礦開采點(diǎn)數(shù)占比(16.47%)位居第3,以巖金礦為主的貴金屬礦開采點(diǎn)數(shù)占比(3.16%)最小。

西藏東部地區(qū)存在一定數(shù)量的礦山疑似違法開采現(xiàn)象,其中,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的礦種違法開采更突出。按照違法開采方式統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,各類疑似違法開采以無證開采和以采代探2種類型為主,其開采點(diǎn)數(shù)分別占所有違法開采點(diǎn)數(shù)的58.35%和30.52%,越界開采和擅自改變開采方式開采點(diǎn)數(shù)占比分別為10.46%和0.67%。下一階段應(yīng)針對(duì)這2種礦山疑似違法開采現(xiàn)象開展有針對(duì)性的遙感監(jiān)測(cè)工作。

2.1.2主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要包括礦山開發(fā)引起的各種類型的土地占用(簡(jiǎn)稱礦山開發(fā)占地)、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境污染[11-12]。礦山開發(fā)占地包括采場(chǎng)、中轉(zhuǎn)場(chǎng)地、固體廢棄物占地和礦山建筑占地。根據(jù)遙感調(diào)查結(jié)果,2014年度西藏東部地區(qū)各類礦山開發(fā)占地共501處,面積為2 006 hm2,包括采場(chǎng)274個(gè),中轉(zhuǎn)場(chǎng)地51個(gè),固體廢棄物占地42個(gè),礦山建筑占地134個(gè),其面積占比分別為74.02%、4.77%、7.49%和13.72%。

西藏東部地區(qū)受成礦地質(zhì)條件影響,金屬礦開采活動(dòng)多集中在地勢(shì)較高、坡度較大處,以硐采為主。開采過程中,易因強(qiáng)降水或不穩(wěn)定地質(zhì)運(yùn)動(dòng)造成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象[13-14]。根據(jù)2014年遙感調(diào)查結(jié)果,礦山地質(zhì)災(zāi)害31處,其中,泥石流9處,滑坡22處。礦山地質(zhì)環(huán)境污染主要表現(xiàn)為水體污染,共30處。地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境污染多發(fā)于礦山開采較為集中的拉薩市和昌都市等地區(qū)。

2.1.3礦產(chǎn)資源規(guī)劃的執(zhí)行情況

根據(jù)《西藏自治區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008—2015年)》,項(xiàng)目組從開采規(guī)劃分區(qū)、開發(fā)礦種及總量、礦山開采規(guī)模以及礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理4個(gè)方面對(duì)西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)劃的執(zhí)行情況進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行率距離規(guī)劃要求的指標(biāo)還有一定距離,需要在下一輪規(guī)劃的制定中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.2礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果

在計(jì)算前,設(shè)定此次聚類的類別數(shù)為4,即將西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度分為4類。R2值為0.93,R2值越大,表明該變量區(qū)分要素的性能越好。

西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度分為大、較大、一般和小4類。具體含義如下:評(píng)價(jià)類別“大”是在4類中開發(fā)強(qiáng)度最大的,表示開采現(xiàn)象嚴(yán)重,開采點(diǎn)集中度很高,引起的地質(zhì)環(huán)境問題也相對(duì)最多。因所處地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,違法開采行為在開采過程中多有發(fā)生,在今后的礦產(chǎn)資源監(jiān)測(cè)工作中要給予密切關(guān)注。“較大”表示開采強(qiáng)度位于第2等級(jí),礦產(chǎn)資源開發(fā)在部分區(qū)域較為集中,也比較容易引發(fā)各類地質(zhì)環(huán)境問題,但是一般大型采場(chǎng)均有合法采礦權(quán),在礦山遙感監(jiān)測(cè)中要關(guān)注其引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題?！耙话恪北硎倦m然有礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)象,但是分布程度并不集中,多為小規(guī)模開采,以非金屬礦開采為主,在礦山遙感監(jiān)測(cè)中要保持關(guān)注。評(píng)價(jià)類別“小”表示沒有或很少有開采現(xiàn)象,由礦山引起的地質(zhì)環(huán)境問題幾乎沒有。每一類別包含的縣級(jí)單元及其指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明,西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度在空間分布上具有集中效應(yīng),強(qiáng)度大和較大地區(qū)分布在墨竹工卡、林周和江達(dá)等7個(gè)縣級(jí)單元。這些地區(qū)將是下一輪西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)地區(qū)。

表2西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

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

礦山開發(fā)強(qiáng)度指標(biāo)值范圍縣級(jí)單元個(gè)數(shù)縣級(jí)單元名稱大35.161墨竹工卡較大12.21～20.506林周、安多、堆龍德慶、那曲、江達(dá)、工布江達(dá)一般4.68～9.9519昌都、尼瑪、申扎、桑日、嘉黎、曲松、城關(guān)、隆子、尼木、班戈、芒康、曲水、類烏齊、乃東、當(dāng)雄、察雅、八宿、錯(cuò)那、加查小0～3.9723波密、左貢、措美、扎囊、達(dá)孜、雙湖、洛扎、林芝、朗縣、察隅、丁吉、貢覺、聶榮、貢嘎、浪卡子、邊壩、比如、索縣、洛隆、米林、瓊結(jié)、巴青、墨脫

3結(jié)論

(1)西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)狀況整體較差,各種違法開采現(xiàn)象較普遍,且以附加值較高的金屬礦為主。各類礦山違法開采活動(dòng)中,無證開采最突出。

(2)西藏東部地區(qū)礦山環(huán)境問題更多的體現(xiàn)在礦山開發(fā)占地上,礦山污染和礦山地質(zhì)災(zāi)害問題并不突出。遙感調(diào)查結(jié)果表明,西藏東部地區(qū)每增加1處礦山開發(fā)占地,將破壞或占用土地面積4 hm2。西藏東部地區(qū)單位礦山開發(fā)占地缺少規(guī)劃層面的有效制約。

(3)西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行率還有待提高。在制定下一輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃時(shí),需要對(duì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行適度調(diào)整,同時(shí)重點(diǎn)加強(qiáng)規(guī)劃執(zhí)行力度以及規(guī)劃執(zhí)行效果的遙感監(jiān)測(cè)工作。

(4)西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度在空間分布上具有集中效應(yīng),將會(huì)在開發(fā)強(qiáng)度最集中的7個(gè)縣級(jí)單元部署相應(yīng)的遙感調(diào)查監(jiān)測(cè)重點(diǎn)區(qū),開展礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況巡查工作。

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(責(zé)任編輯： 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

基金項(xiàng)目：國家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)(2014FY110800);中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目(12120115061901)

中圖分類號(hào)：X87

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)03-0379-04

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.007

作者簡(jiǎn)介：路云閣(1976—),男,黑龍江大慶人,教授級(jí)高級(jí)工程師,博士,主要研究方向?yàn)檫b感地質(zhì)和環(huán)境遙感。E-mail: yungelu@qq.com

① 通信作者E-mail: yungelu@qq.com