董雙發(fā)，梁 鑫，吳 蔚，張劍峰，李名松，章新益，薛 慶，3，李婧玥

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002；2.長慶油田分公司第六采氣廠，靖邊 718500；3.東華理工大學地球科學學院，南昌 330013）

內蒙古西部地區(qū)礦山遙感調查與監(jiān)測

董雙發(fā)1，梁 鑫1，吳 蔚1，張劍峰2，李名松1，章新益1，薛 慶1，3，李婧玥1

（1.核工業(yè)航測遙感中心，石家莊 050002；2.長慶油田分公司第六采氣廠，靖邊 718500；3.東華理工大學地球科學學院，南昌 330013）

礦山遙感監(jiān)測是一項具有中國特色的基礎國情調查工作。依托礦山遙感監(jiān)測理論和礦山遙感監(jiān)測技術體系，通過4 a的礦山遙感調查與監(jiān)測工作實踐，掌握了內蒙古西部地區(qū)礦產資源開發(fā)狀況、礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀和礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況等諸方面客觀現(xiàn)狀，揭示了其分布規(guī)律和發(fā)展趨勢，在方法研究、成果集成、調查與監(jiān)測及綜合分析等方面取得了豐碩的成果，為后續(xù)工作提供了基礎參考數(shù)據，為礦政管理工作提供了重要的決策依據和技術支撐。

礦山遙感監(jiān)測；礦產資源開發(fā)狀況；礦山地質環(huán)境；礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況；內蒙古西部地區(qū)

0 引言

內蒙古西部地區(qū)礦產資源豐富，隨著國民經濟的快速發(fā)展，礦產資源的開采與利用程度越來越高，在為經濟和社會發(fā)展提供重要物質保障的同時，也引發(fā)了很多礦山環(huán)境問題［1-10］，不同程度地存在礦山開采秩序差，礦山開采占壓土地，尾礦壩和廢渣堆放對下游水體和人身安全造成威脅，地下采空區(qū)產生的地面塌陷、地表水污染等問題。利用遙感技術準確、快速、高效掌握礦產資源開發(fā)狀況、礦山環(huán)境現(xiàn)狀及礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況的特點［1-8］，開展礦山遙感調查與監(jiān)測工作勢在必行。

為了解決國家及政府難以準確、快速、高效地掌握礦產資源開發(fā)狀況、礦山環(huán)境現(xiàn)狀及礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況的問題，2006年起，中國地質調查局部署了“礦產資源開發(fā)遙感調查與監(jiān)測”工作［1］。2011—2014年，再次開展了新一輪礦山遙感調查與監(jiān)測工作，“內蒙古自治區(qū)礦山開發(fā)遙感調查與監(jiān)測”項目是其中的一個子項目，由核工業(yè)航測遙感中心承擔內蒙古西部地區(qū)（包括呼和浩特市、包頭市、烏海市、鄂爾多斯市、巴彥淖爾市、烏蘭察布市和阿拉善盟）遙感調查與監(jiān)測工作。該項目的總體目標是：利用遙感技術開展內蒙古西部地區(qū)礦產資源開發(fā)狀況和礦山環(huán)境遙感地質解譯及礦山環(huán)境問題區(qū)環(huán)境監(jiān)測，初步查明內蒙古西部地區(qū)礦產資源開發(fā)狀況及引發(fā)的礦山地質環(huán)境問題，總結其變化趨勢和規(guī)律，為區(qū)域地質環(huán)境保護和礦山地質環(huán)境治理等提供基礎資料。本文從采用的技術體系、調查成果、方法研究、成果集成等幾個方面介紹該項目4 a的主要工作進展與成果，以期為后續(xù)工作提供參考。

1 技術方法體系

礦山遙感監(jiān)測是一項具有中國特色的基礎國情調查工作［1］。在項目開展之初，計劃項目實施單位（中國國土資源航空物探遙感中心）根據工作需求和工作流程，研究編制了《礦產資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術要求》［11］，以現(xiàn)代成礦理論和采礦學為理論依據，探索建立了礦山遙感監(jiān)測方法，出版了《礦山遙感監(jiān)測工作指南》［12］、《礦山遙感監(jiān)測理論方法與實踐》［13］、《礦山遙感監(jiān)測技術方法研究》［14］和《中國礦山遙感監(jiān)測》［15］等專著，為內蒙古西部地區(qū)礦山遙感監(jiān)測工作的有序開展提供了較為完善的理論基礎和技術方法支撐。

圖1 技術路線框圖Fig.1 Technological workflow

內蒙古西部地區(qū)礦山遙感監(jiān)測工作依托上述研究成果，結合本地區(qū)工作實際，在充分收集分析區(qū)域成礦地質背景概況、礦產資源分布特征及其開發(fā)利用狀況、礦山地質環(huán)境、采礦權設置和礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況等資料的基礎上，以遙感技術為手段，采取遙感數(shù)據與其他多源數(shù)據相結合、計算機自動信息提取與人機交互解譯相結合、室內綜合研究與實地調查相結合的技術路線（圖1），及時、準確、客觀地開展礦產資源開發(fā)利用狀況、礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀、礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況等遙感調查與監(jiān)測，獲取基礎數(shù)據，編制礦產疑似違法圖斑分布圖、礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀圖、礦山環(huán)境恢復治理現(xiàn)狀圖、礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況遙感監(jiān)測圖等系列成果圖件；進行礦山地質環(huán)境評價等綜合研究，形成綜合分析與評價報告，為保持礦產資源的可持續(xù)開發(fā)與利用、維護礦業(yè)秩序及綜合整治礦區(qū)環(huán)境等提供基礎數(shù)據與決策依據。

2 主要進展與成果

2011—2014年間，在內蒙古西部地區(qū)累計完成1∶1萬和1∶5萬遙感調查與監(jiān)測面積1.8萬km2和9.5萬km2、礦產衛(wèi)片遙感解譯209.2萬km2、礦山環(huán)境監(jiān)測178 km2。

2.1 調查成果及綜合分析

開展了礦產資源開發(fā)狀況、礦山地質環(huán)境問題和礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況等遙感調查與綜合研究工作。

2.1.1 礦產資源開發(fā)狀況

累計監(jiān)測礦山開采點40 654個。其中提取疑似違法開采圖斑1 483個，占總開采點數(shù)的3.65%；合法開采點6 278個，占總開采點數(shù)的15.44%；關閉或廢棄開采點32 893個，占總開采點數(shù)的80.91%。

疑似違法開采以煤礦、鐵礦、磚瓦用黏土和建筑用砂等礦種為主；違法開采類型以無證開采最多，擅自改變開采方式次之，疑似越界開采和以采代探最少；開采的煤礦主要分布在鄂爾多斯和烏海市2個地區(qū)，而金屬礦山主要分布在包頭北、集寧南和烏拉特等地區(qū)。

2.1.2 礦山地質環(huán)境問題

2.1.2.1 礦山占地情況

通過遙感調查，內蒙古西部地區(qū)現(xiàn)有礦山開發(fā)占地面積171 706.77 hm2（圖2），約占內蒙古西部地區(qū)總面積（52.3萬km2）的0.33%。其中，采場占地69 245.82 hm2，面積最大；中轉場地占地29 978.37 hm2；固體廢棄物占地61 586.19 hm2；礦山建筑占地1 109.23 hm2，面積最??；地下開采塌陷區(qū)占地9 787.16 hm2。

圖2 內蒙古西部地區(qū)礦山占地分布圖（地理底圖引自2014年第二次土地變更調查工作用圖）Fig.2 M ine land occupation in western Inner M ongolia

礦山占地按所屬9大類礦山統(tǒng)計，能源礦山占地最多，為82 943.73 hm2；其次為建材及其他非金屬礦山，占地34 206.59 hm2；再次為黑色金屬礦山，占地23 724.13 hm2；化工原料、貴重金屬、冶金輔助原料、有色金屬、稀土和特種非金屬礦山占地相對較少，分別為20 742.75 hm2，7 155.57 hm2， 1 646.33 hm2，1 226.99 hm2，39.35 hm2和21.33 hm2。

內蒙古西部地區(qū)礦山開發(fā)占地在總體分布上主要集中在鄂爾多斯市、包頭市和阿拉善盟，占內蒙古西部地區(qū)礦山開發(fā)占地總面積的68.40%。礦山開發(fā)占地面積從大到小依次為鄂爾多斯市、包頭市、阿拉善盟、烏蘭察布市、烏海市、巴彥淖爾市和呼和浩特市。

2.1.2.2 礦山地質災害情況

遙感調查發(fā)現(xiàn)礦山地質災害135處。其中，滑坡62處，占災害點總數(shù)的45.93%；采空塌陷42處，占31.11%；泥石流18處，占13.33%；崩塌13處，占9.63%。其中，特大型礦山地質災害有11處，占8.14%；大型礦山地質災害有35處，占25.93%；中型礦山地質災害有56處，占41.48%；小型礦山地質災害有33處，占24.45%。

在礦山地質災害數(shù)量上，鄂爾多斯市（45處）、包頭市（33處）、烏蘭察布市（18處）和烏海市（18處）位居全區(qū)前4位。特大型礦山地質災害11處，分別為包頭市4處、烏蘭察布市3處、阿拉善盟3處和烏海市1處。

礦山地質災害在成因上主要與礦山開采方式和開采規(guī)模密切相關。地下開采易引起采空塌陷，大型露天開采易引起滑坡、崩塌，不合理堆積的固體廢棄物易造成泥石流災害。

礦山地質災害若不能得到及時有效治理，將有更加嚴峻的趨勢。正在利用的地下開采礦山或將引起新的采空塌陷，或使已經發(fā)生的采空塌陷變得更為嚴重；正在利用的露天開采礦山或將引起新的滑坡、崩塌災害，或使已經發(fā)生的滑坡、崩塌災害變得更為嚴重；而固體廢棄物不合理堆積存放的區(qū)域在遇暴雨時易引發(fā)泥石流災害。

2.1.2.3 礦山環(huán)境恢復治理情況

遙感調查發(fā)現(xiàn)，內蒙古西部地區(qū)現(xiàn)有已恢復治理礦山總面積為13 643.05 hm2，占礦山占地面積的7.95%，礦山環(huán)境恢復治理遠遠不夠，廢棄礦山的治理力度有待加強。

從已恢復治理的礦山面積來看，恢復治理面積最大的地區(qū)為鄂爾多斯市（7 199.12 hm2），其次為烏海市（4 458.75 hm2），再次為包頭市（726.26 hm2），阿拉善盟、巴彥淖爾市、呼和浩特市和烏蘭察布市恢復治理面積分別為643.75 hm2，360.34 hm2，140.7 hm2和114.13 hm2。

從恢復治理企業(yè)類型來看，大型國有礦山企業(yè)較其他企業(yè)礦山環(huán)境恢復治理情況好，治理面積較大。2.1.2.4 “礦山復綠”行動工程監(jiān)測情況

對“礦山復綠”行動工程進行遙感監(jiān)測的結果表明，內蒙古西部地區(qū)98個治理工程中已有45%以上開展了相關治理，治理面積901.26 hm2，占規(guī)劃治理面積（2 487.71 hm2）的36.23%。其中，鄂爾多斯市治理面積最大（431.73 hm2），占該市規(guī)劃治理面積的200.26%；其次為包頭市（治理面積314.57 hm2）；再次為阿拉善盟（治理面積132.23 hm2）；其他幾個地市治理面積由大到小依次為巴彥淖爾市、烏蘭察布市和呼和浩特市；烏海市有2處地區(qū)未開展與“礦山復綠”工程相關的治理工作。

2.1.2.5 礦山地質環(huán)境遙感評價

圖3 內蒙古西部地區(qū)礦山地質環(huán)境遙感評價圖（地理底圖引自2014年第二次土地變更調查工作用圖）Fig.3 Remote sensing assessmentmap ofm ine geological environment in western Inner M ongolia

基于層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）構建了內蒙古西部地區(qū)礦山地質環(huán)境評價體系，確立了以自然地理、基礎地質、資源損毀和地質環(huán)境為準則層的評價系統(tǒng)；以綜合指數(shù)作為定量化指標，按評價單元分區(qū)建立了礦山地質環(huán)境質量指數(shù)數(shù)學模型；將工作區(qū)劃分為礦山開采對礦山地質環(huán)境的嚴重影響區(qū)、較嚴重影響區(qū)、一般影響區(qū)和無影響區(qū)4類（圖3），其面積分別為2 468.05 km2， 9 842.03 km2，24 200.76 km2和486 489.16 km2，分別占內蒙古西部地區(qū)總面積的0.47%，1.88%，4.63%和93.02%。

2.1.3 礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況

（1）礦產資源開采規(guī)劃執(zhí)行情況?？傮w形勢不容樂觀，尤其是規(guī)劃中禁止開采區(qū)的執(zhí)行情況較差。內蒙古西部地區(qū)63處開采規(guī)劃區(qū)塊中，達到規(guī)劃目標的有22處，僅占規(guī)劃區(qū)數(shù)的34.92%。在17處重點開采規(guī)劃區(qū)塊中，11處達到規(guī)劃目標，占該類規(guī)劃區(qū)數(shù)的64.70%；2處鼓勵開采區(qū)塊均未達到規(guī)劃目標；2處限制開采規(guī)劃區(qū)塊中有1處達到規(guī)劃目標；42處禁止開采規(guī)劃區(qū)塊中僅有10處達到規(guī)劃要求，只占該類規(guī)劃區(qū)數(shù)的23.81%。

（2）礦山生態(tài)環(huán)境恢復治理和土地復墾工程規(guī)劃執(zhí)行情況。內蒙古西部地區(qū)礦山環(huán)境恢復治理規(guī)劃區(qū)執(zhí)行情況較好。在28處礦山地質環(huán)境保護和恢復治理分區(qū)中，達到規(guī)劃要求的有19處，占該類規(guī)劃區(qū)數(shù)的67.85%。在40個土地地質環(huán)境保護與恢復治理工程中，17個未開展治理；24個土地復墾工程中有12個開展了土地復墾，土地復墾率為50%。

2.2 方法研究

2.2.1 ZY-1 02C數(shù)據精糾正方法研究

針對工作中的技術難點，開展了“ZY-1 02C數(shù)據精糾正方法”研究。通過分析ZY-1 02C（簡稱02C）衛(wèi)星原始數(shù)據質量和幾何精糾正過程，認為影響02C數(shù)據精糾正的主要因素為原始HR和PMS數(shù)據存在一定的空間位移、數(shù)據幾何畸變情況較復雜、現(xiàn)有軟件中缺少02C數(shù)據物理模型及相應參數(shù)等。為此，針對02C數(shù)據的特點，提出了適用于一般影像的有理函數(shù)糾正方法和適用于變形情況較復雜影像的分區(qū)域糾正方法，在礦山開發(fā)遙感調查與監(jiān)測工作中，綜合應用上述2種方法，取得了較好的幾何精糾正效果。

2.2.2 礦山地質環(huán)境綜合評價體系建立

以內蒙古西部地區(qū)的礦山遙感調查與監(jiān)測大數(shù)據為基礎，以礦山地質環(huán)境評價為目標層，以自然地理、基礎地質、資源損毀和地質環(huán)境為準則層，以地形地貌、地質構造等16項因子為指標層，構建了適用于內蒙古西部地區(qū)的礦山地質環(huán)境綜合評價的3級指標體系。利用層次分析法（analytic hierarchy process，AHP），建立了各評價指標分級標準，構建兩兩判斷矩陣，確定各指標層因子對目標層的權重值，通過一致性檢驗和各因子的綜合計算，得出礦山地質環(huán)境綜合指數(shù)；依據該指數(shù)分布特點，將工作區(qū)劃分為礦山開采對礦山地質環(huán)境的嚴重影響區(qū)、較嚴重影響區(qū)、一般影響區(qū)和無影響區(qū)4類。

2.3 成果集成

（1）以內蒙古西部地區(qū)礦山開發(fā)遙感調查與監(jiān)測項目成果為基礎，以全國礦山遙感監(jiān)測信息系統(tǒng)為平臺，完成了2011—2014年4 a的礦山遙感調查與監(jiān)測成果數(shù)據規(guī)范化整理和入庫工作，建立了內蒙古西部地區(qū)礦山遙感監(jiān)測成果數(shù)據庫。

（2）及時向國土資源管理部門提交了各年度的監(jiān)測成果；分年度編寫了礦產資源開發(fā)遙感調查與監(jiān)測成果報告；及時分析了礦產疑似違法圖斑、礦山地質環(huán)境問題等分布范圍及變化情況，提出了相關對策建議；編制了各年度內蒙古西部地區(qū)礦產疑似違法圖斑分布圖，并上報中國地質調查局和國土資源部，實現(xiàn)了工作成果的及時應用。

3 結論

2011—2014年，依托礦山遙感監(jiān)測理論和礦山遙感監(jiān)測技術體系，開展了內蒙古西部地區(qū)礦產資源開發(fā)狀況遙感監(jiān)測工作。歷年的礦產資源開發(fā)秩序相關成果數(shù)據已經在各年度礦政管理工作中發(fā)揮了重要作用，對非法采礦、用礦起到了震懾作用。礦山遙感監(jiān)測正在或已經成為礦政管理工作的重要技術手段。

（1）基本查明了內蒙古西部地區(qū)重要規(guī)劃區(qū)、礦集區(qū)的礦產資源規(guī)劃執(zhí)行情況，為全國礦產資源規(guī)劃監(jiān)管和新一輪規(guī)劃制定等提供了重要參考數(shù)據。

（2）基本查明了內蒙古西部地區(qū)重要規(guī)劃區(qū)、礦集區(qū)的礦山地質環(huán)境問題，對重點礦山地質災害集中區(qū)開展了連續(xù)監(jiān)測，為礦山環(huán)境整治工作及時提供了資料服務。

（3）以年度監(jiān)測成果為基礎，建立了內蒙古西部地區(qū)重點礦區(qū)礦山地質環(huán)境遙感監(jiān)測本底數(shù)據庫，為礦山環(huán)境監(jiān)測工作的持續(xù)開展奠定了基礎。

（4）以為國土資源部礦政管理工作提供快速服務為目標，編制了內蒙古西部地區(qū)重點礦區(qū)礦產疑似違法圖斑分布圖、重點礦區(qū)礦山占地分布圖、重點礦區(qū)礦山地質災害分布圖等成果，全面反映了內蒙古西部地區(qū)重點礦區(qū)的礦產資源開發(fā)狀況和礦山地質環(huán)境問題，為政府決策提供了重要依據。

（5）按年度及時匯總并提交了監(jiān)測成果數(shù)據，為及時遏制和打擊礦產資源違規(guī)開采行為提供了準確、高效的遙感依據。

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（責任編輯：劉永權）

M ine remote sensing investigation and monitoring in western Inner M ongolia

DONG Shuangfa1，LIANG Xin1，WUWei1，ZHANG Jianfeng2，LIMingsong1，ZHANG Xinyi1，XUE Qing1，3，LIJingyue1
（1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry，Shijiazhuang 050002，China；2.No.6 Gas Recovery Plant，Sinopec Changqing Oilfield Company，Jingbian 718500，China；3.School of Earth Sciences，East China University of Technology，Nanchang 330013，China）

Mine remote sensing monitor is a basic survey with Chinese characteristics.Relying on mine remote sensingmonitor theory and technology system，the exploitation situation ofmineral resources，themine geological environment，and the implementation ofmineral resource plan in western Inner Mongolia have been surveyed for4 years.The distribution rules and the development trend are revealed by the above researches.Besides，the research method，result integration，investigation and monitoring and comprehensive analysis are achieved，providing the basic data reference for following work，important decision-making basis and technical support formining administration.

mine remote sensing monitoring；mineral resources development status；mine geological environment；implementation ofmineral resources plan；western Inner Mongolia

董雙發(fā)，梁鑫，吳蔚，等.內蒙古西部地區(qū)礦山遙感調查與監(jiān)測［J］.中國地質調查，2016，3（5）：48-53.

TP79

A

2095-8706（2016）05-0048-06

2016-04-12；

2016-05-23。

中國地質調查局“內蒙古自治區(qū)礦山開發(fā)遙感調查與監(jiān)測（編號：1212011220072）”項目資助。

董雙發(fā)（1980—），男，高級工程師，主要從事礦山遙感監(jiān)測、礦產資源遙感調查等工作。Email：38057677@qq.com。