田定慧，鄔明權(quán)，劉波，牛錚，尹富杰

(1.東華理工大學 測繪工程學院，南昌 330013；2.中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院 遙感科學國家重點實驗室，北京 100101)

0 引言

自2013年中國政府提出“一帶一路”倡議以來，中國與沿線國家之間的交流合作日益增強，在海外投資建設(shè)的礦山項目越來越多。礦產(chǎn)資源的持續(xù)開采與加工利用在促進當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展的同時，不可避免地會占用礦區(qū)周邊的生態(tài)資源，造成礦區(qū)內(nèi)土地退化、植被破壞、水體和土壤的污染，使得礦區(qū)及周邊區(qū)域受到的污染日趨嚴重，對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成嚴重影響[1]。為貫徹綠色礦山理念、及時修復采礦對生態(tài)環(huán)境造成的影響，促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，需要對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況進行及時、準確、高效的監(jiān)測。

傳統(tǒng)的礦區(qū)環(huán)境調(diào)查方式主要依靠人工調(diào)查的方法，該方法需要投入大量的人力物力，持續(xù)周期長、工作效率低，無法滿足大面積區(qū)域調(diào)查和直觀監(jiān)測信息動態(tài)變化的需要[2-4]。而遙感技術(shù)具有高分辨、多時相、全天候、大面積覆蓋等特點，在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和社會經(jīng)濟研究等方面有著不可替代的獨特優(yōu)勢[2]。利用遙感技術(shù)對礦區(qū)資源進行調(diào)查，不僅能實現(xiàn)大面積生態(tài)環(huán)境信息和年際間變化信息的監(jiān)測，且能節(jié)約成本、提高效率，及時準確地向參與建設(shè)的企業(yè)、各國政府和廣大公眾提供遙感信息支撐，從而使生態(tài)損失降至最低[3]。

國內(nèi)外學者針對遙感監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境開展了大量研究和實踐工作。Jhanwar[5]利用多時相遙感影像，對印度比焦利亞地區(qū)的露天煤礦采礦區(qū)面積和植被覆蓋變化情況進行了研究，并分析了煤礦開發(fā)對于當?shù)丶膊鞑サ挠绊憽lden[6]利用圖像分類方法和GIS方法，基于地球資源衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，以美國懷俄明州粉河流域礦區(qū)為研究區(qū)域，對14年間地表采礦活動和礦區(qū)生態(tài)恢復狀況進行了研究，肯定了遙感技術(shù)在采礦和礦區(qū)生態(tài)恢復監(jiān)測中發(fā)揮的作用。湯傲[7]利用InSAR和多光譜衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，對烏海礦區(qū)進行監(jiān)測分析，測度了烏海礦區(qū)生態(tài)受損情況，進而提出合理的生態(tài)修復策略。唐堯等[8]利用高分遙感影像數(shù)據(jù)， 提取了礦山尾礦庫“安全紅線”，對“安全紅線”范圍內(nèi)的植被、人類活動等進行跟蹤監(jiān)測，分析了庫區(qū)潰壩事故的潛在危險性，并針對尾礦庫存在的風險提出了相應預防措施和建議。畢凱等[9]針對當前小面積采煤沉陷區(qū)地表覆蓋監(jiān)測數(shù)據(jù)源分辨率低、監(jiān)測內(nèi)容與指標設(shè)置不統(tǒng)一等實際問題，選取永城煤礦采煤沉陷區(qū)部分區(qū)域為研究區(qū)，探索構(gòu)建了一套采煤沉陷區(qū)地表覆蓋變化遙感監(jiān)測技術(shù)指標體系。郭山川等[10]采用Landsat TM/OLI影像和Sentinel-1A影像，利用3S、合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)技術(shù)，通過提取植被損傷指數(shù)、地表形變指數(shù)和土地覆被類型等關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建礦區(qū)土地損傷測度模型，對烏海礦區(qū)土地損傷狀況進行了研究。

盡管遙感監(jiān)測礦區(qū)已有以上多種應用研究，但是以往對于礦區(qū)的遙感監(jiān)測應用研究主要集中在國內(nèi)，對國外礦區(qū)遙感監(jiān)測應用研究仍然缺乏，且對于礦區(qū)遙感監(jiān)測研究主要側(cè)重于生態(tài)監(jiān)測，如植被、土壤，但是對于礦區(qū)開發(fā)建設(shè)對當?shù)厣鐣?jīng)濟影響的遙感監(jiān)測研究較少，缺少礦區(qū)生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟綜合性研究?！耙粠б宦贰背h提出后，我國在海外投資建設(shè)的礦山項目逐漸增多，國外對我國礦山建設(shè)造成的環(huán)境污染問題有很多批評。為此筆者以持續(xù)開發(fā)時間長達20多年的緬甸蒙育瓦銅礦為研究區(qū)，基于礦區(qū)典型因素植被、水體、土地和燈光的光譜特征，利用30 m 空間分辨率Landsat系列衛(wèi)星影像、亞米級高分遙感影像和夜間燈光遙感影像，采用遙感解譯、統(tǒng)計分析和歷史對比相結(jié)合的方法[11]，對1997—2018年緬甸蒙育瓦銅礦在不同建設(shè)時期的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟狀況進行遙感定量監(jiān)測，對比分析中國與外國公司建設(shè)時期蒙育瓦銅礦開發(fā)建設(shè)對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟造成的影響，以期為將來礦區(qū)遙感監(jiān)測研究和緬甸蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)提供參考，為國內(nèi)部門監(jiān)管國外項目，以及生態(tài)環(huán)境保護等方面提供技術(shù)手段。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)預處理

1.1 研究區(qū)概況

緬甸蒙育瓦銅礦，位于緬甸西北部實皆省南部蒙育瓦縣欽敦江邊的薩林基鄉(xiāng)(Salingyi township)，距離緬甸第二大城市曼德勒120 km，如表1所示。緬甸蒙育瓦銅礦(Monywa copper mine)又稱望瀨銅礦，包括萊比塘(Letpadaung)銅礦、薩比塘(Sabetaung)銅礦和七星塘(Kyisintaung)銅礦共3個分礦，其中七星塘銅礦和薩比塘銅礦相連為一個大礦區(qū)。蒙育瓦銅礦開發(fā)時間較長，先后歷經(jīng)多家公司建設(shè)。1997—2011年，為緬甸艾芬豪銅業(yè)公司(Myanmar Ivanhoe Company Copper Limited，MICCL)建設(shè)時期；2011年至今項目業(yè)主為中國萬寶礦業(yè)有限公司。

表1 蒙育瓦銅礦地理位置

1.2 數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)預處理

本文采用Landsat系列衛(wèi)星遙感影像(包括Landsat-5和Landsat-8)、天地圖高分遙感影像、DMSP系列衛(wèi)星和NPP衛(wèi)星夜間燈光影像作為數(shù)據(jù)源。Landsat遙感影像空間分辨率為30 m，其中選取1997年(1、3、5、10、12月)、2011年(1、2、3、7、11月)和2018年(1、3、9、11、12月)15期影像用于礦區(qū)生態(tài)資源類型的提取與動態(tài)分析。天地圖高分影像分辨率可達0.5 m，選取2009年6月1日、2011年11月17日、2013年12月31日、2016年2月20日和2018年3月19日共5期影像用于礦區(qū)土地利用類型的提取。DMSP-OLS夜間燈光影像空間分辨率約為2 700 m，選取1999—2013年的影像共15期，采用年平均數(shù)據(jù)。NPP-VIIRS夜間燈光影像空間分辨率約740 m， 選取2012—2018年的影像共7期，采用月平均數(shù)據(jù)。夜間燈光影像數(shù)據(jù)用于礦區(qū)燈光的提取與變化分析。影像在使用前首先進行預處理操作，主要為幾何校正、大氣校正、影像裁剪等過程，以滿足精度要求，對于不同時相的影像裁剪相同大小的范圍作為研究區(qū)域。夜間燈光影像由于時間跨度大，來源不同的衛(wèi)星和傳感器，具有不同的空間分辨率，會導致不同年份、不同傳感器間的長時間序列數(shù)據(jù)不具有連續(xù)性和可比性。因此，首先需要對DMSP和VIIRS影像進行重采樣處理，利用ENVI classic軟件Resize Data工具對VIIRS燈光影像數(shù)據(jù)進行重采樣操作，轉(zhuǎn)化成DMSP燈光影像相同的空間分辨率；之后以ENVI IDL、ArcGIS軟件為數(shù)據(jù)處理平臺，構(gòu)建夜間燈光數(shù)據(jù)校正模型，進行傳感器間相互校正、連續(xù)性校正等處理。傳感器間相互校正采用張夢琪等[12]基于偽不變區(qū)域的依次校正的方法。

2 方法

2.1 礦區(qū)植被生長時序監(jiān)測

植被覆蓋度(vegetation fractional coverage，VFC)是遙感科學領(lǐng)域具有重要生態(tài)指示意義的參數(shù)之一，與植被長勢以及生物多樣性具有顯著關(guān)聯(lián)性。植被覆蓋度越高，表征地表植被覆蓋程度越高[13]。根據(jù)所采用Landsat系列衛(wèi)星多光譜影像數(shù)據(jù)的特點，利用不同時期的歸一化差異植被指數(shù)(normalized difference vegetation index，NDVI)對礦區(qū)周邊500 m、1 km、2 km、5 km緩沖區(qū)的植被進行提取。設(shè)定合理的閾值對不同生長狀況的植被進行劃分，得到礦區(qū)500 m、1 km、2 km、5 km緩沖區(qū)植被覆蓋度。

2.2 礦區(qū)土地利用變化監(jiān)測

本研究基于天地圖高分遙感衛(wèi)星影像，分析緬甸蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域2009—2018年不同時期的土地利用變化情況。選取5期無云的亞米級高分遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進行人工目視解譯。根據(jù)礦區(qū)實際情況，將土地利用類型劃分為8類：露天采礦場、輔助生產(chǎn)設(shè)施用地、水利設(shè)施用地、堆浸場、排土場、銅工業(yè)生產(chǎn)區(qū)、礦山污染場地、土地復墾區(qū)。原地貌及道路設(shè)施用地等沒有解譯提取。最終得到2009—2018年5期蒙育瓦銅礦土地利用變化人工解譯數(shù)據(jù)。通過對比不同時期各土地利用類型面積和占比，分析蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

2.3 生態(tài)資源占用與恢復

1)生態(tài)資源狀況。為定量化認知蒙育瓦銅礦項目對當?shù)厣鷳B(tài)資源的影響，本研究以蒙育瓦礦區(qū)為中心，礦區(qū)周邊10 km緩沖區(qū)建立遙感監(jiān)測區(qū)域，利用30 m Landsat系列遙感影像，解譯蒙育瓦銅礦1997、2011、2018年生態(tài)資源的分布狀況，其中生態(tài)資源類型劃分為灌木/草地、耕地、水域、礦區(qū)用地以及其他資源。為了削弱緬甸熱帶季風氣候等因素對礦區(qū)生態(tài)資源解譯的影響，選取1997年(1、3、5、10、12月)、2011年(1、2、3、7、11月)和2018年(1、3、9、11、12月)同一年中無云的多個月份影像分別計算NDVI，將多個時期NDVI影像借助ENVI軟件Layer Stacking工具合成一個多時序的NDVI影像，再進行監(jiān)督分類，統(tǒng)計礦區(qū)在不同建設(shè)時期各類型生態(tài)資源面積及占比。

2)生態(tài)資源占用。利用1997、2011、2018年蒙育瓦礦區(qū)生態(tài)資源解譯結(jié)果和礦區(qū)土地利用變化解譯結(jié)果，計算礦山在不同時期開發(fā)建設(shè)過程中占用的生態(tài)資源面積，以及造成的短期性與長期性生態(tài)損失分類面積。考慮到銅礦項目開發(fā)周期較長，露天采礦場、礦區(qū)工業(yè)生產(chǎn)場地及其他輔助生產(chǎn)設(shè)施用地等生態(tài)占用短時間內(nèi)無法恢復的損失為長期性生態(tài)損失，排土場及其他因生產(chǎn)需要的占用為短期性生態(tài)損失，待礦區(qū)礦藏開發(fā)完之后這一部分生態(tài)損失理論上在相對較短的時間內(nèi)可以修復。

3)生態(tài)資源恢復。為精確分析蒙育瓦銅礦在不同建設(shè)時期礦區(qū)生態(tài)保護與恢復情況，利用亞米級天地圖高分遙感衛(wèi)星影像，分析蒙育瓦礦區(qū)內(nèi)部和周邊的生態(tài)恢復情況。選取2009—2018無云亞米級高分遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進行人工目視解譯，對不同年份礦區(qū)污染場地和土地復墾區(qū)域面積進行統(tǒng)計，分析工程建設(shè)過程中礦區(qū)生態(tài)資源恢復情況。

2.4 礦區(qū)水體監(jiān)測

1)礦區(qū)水體面積變化。本文通過歸一化差異水體指數(shù)(normalized difference water index， NDWI)對1997—2018年蒙育瓦礦區(qū)水體面積進行提取，分析礦區(qū)開發(fā)建設(shè)對周邊水資源的影響。其依據(jù)的主要原理是：水體反射率從可見光到近紅外波段水體反射率逐漸降低，在近紅外波段反射率幾乎為零；而植被在近紅外波段有著較高的反射率。NDWI運用綠光波段和近紅外波段的比值進行運算，可以很好地抑制其他地物信息突出水體[14]。

2)礦區(qū)及周邊的水色異常。通過對礦區(qū)污染水體和清潔水體光譜進行對比分析表明，清潔水體和礦區(qū)污染水體在紅色波段反射率存在顯著差異，清潔水體在紅光波段呈高反射，礦區(qū)污染水體在紅光波段呈低反射。本文利用紅光單波段閾值分割法提取礦區(qū)污染水體信息，根據(jù)統(tǒng)計的均值加減標準差設(shè)定閾值，借助ENVI軟件Density Slice工具對紅色波段進行分割，提取礦區(qū)污染水體的分布信息。

2.5 蒙育瓦銅礦建設(shè)的社會經(jīng)濟影響

為采用夜間燈光遙感影像數(shù)據(jù)開展蒙育瓦銅礦建設(shè)對當?shù)厣鐣?jīng)濟影響的相關(guān)分析，本文以蒙育瓦銅礦為中心，礦區(qū)周邊30 km緩沖區(qū)建立遙感監(jiān)測區(qū)域，對1999—2018年不同建設(shè)時期蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域燈光指數(shù)大于7的面積和年均燈光增長率進行統(tǒng)計研究，分析不同時期蒙育瓦銅礦建設(shè)對當?shù)亟?jīng)濟的拉動作用[15]。夜間燈光的統(tǒng)計方法如式(1)所示。

(1)

式中：Areagt7表示礦區(qū)遙感監(jiān)測區(qū)域燈光指數(shù)大于7的面積；c為常數(shù)代表單個像元的面積大??；n為DN值大于7的像元數(shù)量；xi為DN值大于7的第i個像元。礦區(qū)年均燈光增長率的計算如式(2)所示。

(2)

式中：i、j表示年份，i大于j；Li、Lj表示第i、j年礦區(qū)遙感監(jiān)測區(qū)域校正處理后的平均燈光指數(shù)影像；r表示j到i年間年均燈光增長率[15-17]。

3 結(jié)果與分析

3.1 礦區(qū)植被生長時序監(jiān)測

為了研究2011—2018年時期蒙育瓦銅礦開發(fā)建設(shè)對周邊植被的影響，本文選取2011年11月和2018年11月項目建設(shè)前和建設(shè)過程中2期Landsat影像，計算礦區(qū)周邊500 m、1 km、2 km、5 km緩沖區(qū)植被覆蓋度，統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。2011、2018年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域植被分布情況如圖1所示。

表2 2011年和2018年蒙育瓦礦區(qū)500 m、1 km、2 km、5 km緩沖區(qū)不同植被覆蓋度的面積及其占比

圖1 蒙育瓦礦區(qū)植被覆蓋度分布狀況

如表2所示， 2011年和2018年蒙育瓦礦區(qū)500 m、1 km、2 km、5 km緩沖區(qū)內(nèi)0.2～1各個區(qū)間的植被面積均有所增加，而且增加得非常明顯；隨著礦區(qū)緩沖區(qū)距離的增加，總體的植被面積也隨之增長，距離礦區(qū)越遠植被覆蓋度越高，生態(tài)環(huán)境狀況越好。這說明期間礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)僅對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定影響，但對當?shù)卣w生態(tài)環(huán)境沒有造成破壞性擾動。

從表中可以看出，2011年與2018年相比，500 m、1 km、2 km這3個緩沖區(qū)內(nèi)0～0.2區(qū)間級的占比都是2011年高于2018年，而5 km緩沖區(qū)內(nèi)二者基本持平，說明2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期，非常注重對蒙育瓦礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護，采用了綠色施工的方式，不僅沒有對礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成破壞，而且還對蒙育瓦礦區(qū)及周邊區(qū)域進行了生態(tài)恢復。

3.2 礦區(qū)土地利用變化監(jiān)測

2009—2018年緬甸蒙育瓦銅礦土地利用變化情況高分遙感影像目視解譯結(jié)果如表3、圖2、圖3所示。2009—2011年時期為MICCL公司建設(shè)末期，蒙育瓦銅礦僅有薩比塘礦區(qū)長期開采形成的2個礦坑、3個堆浸場以及濕法煉銅相關(guān)配套設(shè)施，期間礦區(qū)各土地利用類型面積變化不大，礦區(qū)輪廓基本形成。2011—2018年蒙育瓦銅礦土地利用變化情況如圖3所示，該時期為萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期。隨著七星塘、萊比塘銅礦等新礦區(qū)的開工建設(shè)，如表3所示，2011年到2018年蒙育瓦礦區(qū)各土地利用類型面積均出現(xiàn)較大增長，變化最明顯的為露天采礦場、輔助生產(chǎn)設(shè)施用地、排土場和堆浸場，露天采礦場面積增加了2.498 5 km2，增長率為245.41%；排土場面積增加了3.726 6 km2，增長率為551.76%；輔助生產(chǎn)設(shè)施用地面積增加了2.592 3 km2，增長率為460.94%；堆浸場面積增加了7.831 km2，增長率為249.11%。2011年之前，沒有出現(xiàn)土地復墾和礦山污染場地治理，2011—2018年期間出現(xiàn)土地復墾和礦區(qū)污染場地治理跡象，2011年工程開工前土地復墾面積為0，到2018年土地復墾面積達到了2.330 1 km2，變化十分明顯。礦山污染場地從0.754 1 km2降至0.332 0 km2，減少55.97%。

表3 2009—2018年蒙育瓦銅礦土地利用狀況統(tǒng)計表

圖2 2009—2011年蒙育瓦銅礦土地利用變化狀況

圖3 2011—2018蒙育瓦銅礦土地利用變化狀況

3.3 生態(tài)資源占用與恢復

1)生態(tài)資源狀況與占用分析。1997—2011年為MICCL公司建設(shè)時期，1997年項目開工前蒙育瓦礦區(qū)生態(tài)資源遙感監(jiān)測結(jié)果如表4和圖4所示。1997年蒙育瓦礦區(qū)整體上以耕地類型為主，面積為553.470 0 km2，占比達到了64.93%。灌木/草地資源、耕地資源和其他資源三者在空間上呈現(xiàn)交錯分布的狀態(tài)，其中灌木/草地資源面積為123.295 0 km2，占蒙育瓦礦區(qū)遙感監(jiān)測區(qū)內(nèi)總面積的14.46%，分布相對較為集中；礦區(qū)用地相對較少，面積為6.218 1 km2，僅占遙感監(jiān)測區(qū)域總面積的0.73%。

表4 1997年和2011年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域生態(tài)資源狀況

圖4 1997年MICCL公司開工前蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域生態(tài)資源分布圖

圖5 2011年MICCL公司末期(萬寶礦業(yè)開工前)蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域生態(tài)資源分布圖

2011—2018年為中國萬寶礦產(chǎn)有限公司建設(shè)時期。2011年項目開工前礦區(qū)生態(tài)資源遙感監(jiān)測結(jié)果如表4、圖5所示。2011年整體上蒙育瓦礦區(qū)以耕地類型為主，面積為558.115 0 km2，占比達到了65.47%，與1997年相比耕地面積變化不大。灌木/草地資源、耕地資源和其他資源三者在空間上呈現(xiàn)交錯分布的狀態(tài)。其中灌木/草地資源面積為107.249 0 km2，占蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)總面積的12.58%，分布相對較為集中，相比 1997年減少了 16.046 km2，下降1.88%；礦區(qū)用地面積為8.571 0 km2，占遙感監(jiān)測區(qū)域總面積的1.01%，相比1997年，蒙育瓦銅礦經(jīng)過長達14年的開發(fā)建設(shè)，面積增加2.352 9 km2，占比上升0.28%，礦區(qū)擴大將近五分之二。

截止到2011年2月MICCL公司建設(shè)末期，如表5所示，1997年至2011年期間MICCL公司對蒙育瓦銅礦生產(chǎn)建設(shè)共造成耕地資源生態(tài)占用總面積約2.672 7 km2，占蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域耕地資源面積的0.48%，其中長期性占用約2.323 5 km2，占耕地面積的0.42%，短期性占用約0.349 2 km2， 占耕地面積的0.06%；造成灌木/草地資源生態(tài)占用總面積約0.281 8 km2，占蒙育瓦銅礦生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測區(qū)域灌木/草地面積的0.23%，其中長期性占用面積約0.231 5 km2，占灌木/草地面積的0.19%，短期性占用面積約0.050 3 km2， 占灌木/草地面積的0.04%。

表5 2011年和2018年蒙育瓦礦區(qū)建設(shè)占用不同生態(tài)資源明細

截止到2018年3月，萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期生態(tài)占用情況如表5、圖6所示。2011—2018年期間共造成耕地資源生態(tài)占用總面積約11.590 2 km2，占蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域耕地資源面積的2.08%，其中長期性占用約9.504 0 km2，占耕地面積的1.70%，短期性占用約2.086 2 km2， 占耕地面積的0.37%；造成灌木/草地資源生態(tài)占用總面積約5.434 2 km2，占蒙育瓦銅礦生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測區(qū)域面積的5.07%，其中長期性占用面積約4.104 0 km2，占灌木/草地面積的3.83%，短期性占用面積約1.330 2 km2， 占灌木/草地面積的1.24%。2011年至2018年耕地資源的長期性生態(tài)占用面積較大，但占比較小。

圖6 2018年萬寶礦業(yè)有限公司時期蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域生態(tài)資源分布圖

對1997—2011年MICCL公司建設(shè)時期和2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期的生態(tài)占用情況進行對比分析可知，與1997—2011年MICCL建設(shè)時期相比，2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司占用耕地資源面積11.590 2 km2，是MICCL時期的4倍，其中長期性耕地資源占用增長7.180 5 km2，上漲1.28%。2011—2018年占用灌木/草地資源面積為5.434 2 km2，是1997—2011年MICCL公司建設(shè)時期的將近20倍，變化非常明顯，其中4.104 0 km2是對灌木/草地資源長期性的生態(tài)占用，短期性占用1.330 2 km2。如圖5和圖6所示，2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期占用的耕地、灌木和草地等生態(tài)資源面積出現(xiàn)較大增長，是由于七星塘和薩比塘等新礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)，占用了礦區(qū)周邊的生態(tài)資源，但是礦區(qū)分布相對集中，對生態(tài)資源的占用僅限于礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)的周邊區(qū)域，沒有對礦區(qū)以外的其他地區(qū)造成大的影響，萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)對當?shù)刈匀毁Y源環(huán)境整體格局沒有造成破壞性擾動。

2)生態(tài)資源恢復分析。緬甸蒙育瓦銅礦開發(fā)時間較長，先后歷經(jīng)多家公司的開發(fā)建設(shè)，在不同階段對礦區(qū)生態(tài)資源恢復情況存在較大差異。根據(jù)高分遙感影像分析可知，如表6、圖7所示，MICCL公司時期沒有對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境進行有效治理，相比萬寶礦業(yè)有限公司,在開發(fā)過程中更注重對礦區(qū)生態(tài)資源的保護和恢復。如圖7、圖8、圖9所示，2011—2018年期間堅持邊建設(shè)邊保護原則，對礦區(qū)污染場地、礦坑、排土場等區(qū)域進行了污染治理和土地復墾，盡量減少對生態(tài)環(huán)境的影響。2011—2018年在萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)期間，工程從2011年開工，截止到2018年3月。如表6所示，2018年礦山污染場地面積為0.332 0 km2，相比2011年減少0.422 1 km2，下降50%多；礦區(qū)土地復墾面積從2011年為0 km2，沒有出現(xiàn)土地復墾，2018年礦區(qū)土地復墾面積為2.330 1 km2。

表6 不同建設(shè)時期蒙育瓦礦區(qū)生態(tài)恢復情況

圖7 蒙育瓦銅礦不同建設(shè)時期礦區(qū)污染場地生態(tài)恢復情況對比

圖8 萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)前和建設(shè)中薩比塘礦坑生態(tài)恢復遙感監(jiān)測影像對比

圖9 萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期排土場生態(tài)恢復遙感監(jiān)測影像對比

3.4 礦區(qū)水體監(jiān)測

1)礦區(qū)水體面積變化監(jiān)測?；?0 m Landsat系列遙感影像，通過歸一化差異水體指數(shù)(NDWI)對1997—2018年每年12月(2005和2011年為11月)蒙育瓦礦區(qū)水體面積進行提取，統(tǒng)計出蒙育瓦銅礦10 km遙感監(jiān)測區(qū)域每一年的水體面積，根據(jù)歷年水體面積值計算出1997—2018年水體面積平均值，分析蒙育瓦銅礦開發(fā)建設(shè)對周邊水資源造成的影響。

圖10 1997—2018年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)水體面積變化折線圖

截止到2018年12月，蒙育瓦銅礦約10 km遙感監(jiān)測區(qū)域水體面積的變化情況，如圖10所示?？傮w上，1997—2018年水體面積始終在平均值27.32 km2附近波動，沒有出現(xiàn)特別大的起伏變化，水體面積相對穩(wěn)定。其中2005年和2011年受數(shù)據(jù)的可獲取性和低云覆蓋度影響，選擇的是當年相鄰11月的遙感影像數(shù)據(jù)，因此出現(xiàn)較大幅度的上升。局部上，以2011年為分界點，2011年之前水體面積波動較大，分別在1997—2000年和2003—2011年間出現(xiàn)2次起伏較大的波動。2011年之后水體面積波動較小并逐漸趨于穩(wěn)定。由以上分析可知，1997—2018年蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)雖然對礦區(qū)及周邊區(qū)域水資源產(chǎn)生一定影響，但是整體上影響不大沒有形成破壞性擾動。1997—2011年MICCL公司建設(shè)時期與2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期相比，MICCL公司時期造成的水資源擾動較大， 萬寶礦業(yè)有限公司時期對周邊水資源造成的影響較小并趨于穩(wěn)定，說明萬寶礦業(yè)有限公司在開發(fā)建設(shè)蒙育瓦銅礦時更注重對礦區(qū)周邊水資源的保護。

2)礦區(qū)及周邊的水色異常。使用單波段閾值分割法對Landsat系列衛(wèi)星遙感影像的紅色波段進行分割，提取蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域礦區(qū)污染水體、自然水體的分布信息，對礦區(qū)及周邊的水色異常情況進行分析。

如表7、圖11所示，2011年蒙育瓦銅礦10 km遙感監(jiān)測區(qū)域礦區(qū)污染水體主要集中分布在0～15區(qū)間內(nèi)，面積為0.120 3 km2，占遙感監(jiān)測區(qū)域總面積的0.01%；水庫和湖區(qū)等清潔水體主要集中分布在16～20區(qū)間內(nèi)，面積為10.989 0 km2，占比遙感監(jiān)測區(qū)域總面積的1.29%。河流等含泥沙雜質(zhì)較多的渾濁水體主要分布在 21～131區(qū)間內(nèi)。截止到2018年12月，如表8、圖12所示，蒙育瓦銅礦10 km遙感監(jiān)測區(qū)域礦區(qū)污染水體主要分布在區(qū)間0～627 7內(nèi)，面積為0.508 3 km2，占比0.06%；清潔水體主要分布在6 278～7 584區(qū)間內(nèi)，面積為148.497 0 km2，占比為17.42%；河流和湖泊等含泥沙較高反射率較大的水體主要分布在7 585～17 955區(qū)間內(nèi)。

表7 2011年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域紅色波段密度分割各類別面積及占比

圖11 2011年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域紅色波段密度分割分類圖

圖12 2018年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域紅色波段密度分割分類圖

表8 2018年蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域紅色波段密度分割各類別面積及占比

2018年與2011年相比，如表7和表8所示，礦區(qū)污染水體集中分布區(qū)間面積增加0.388 0 km2，主要是因為七星塘和萊比塘新礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)增加了堆浸場和防洪池等礦區(qū)水利設(shè)施的面積?？臻g分布上，如圖11、圖12所示，2011年礦區(qū)污染水體主要集中分布在薩比塘礦區(qū)及周邊區(qū)域，沒有出現(xiàn)大的擴散；2018年礦區(qū)污染水體主要集中分布在新建設(shè)的七星塘和薩比塘礦區(qū)，以及完全新建的萊比塘礦區(qū)，2011年與2018年相比，礦區(qū)污染水體分布都主要集中在礦區(qū)及周邊區(qū)域，沒有出現(xiàn)大的擴散。

綜上所述，2011年MICLL公司建設(shè)末期和2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期，蒙育瓦礦區(qū)進行濕法煉銅生產(chǎn)活動，雖然產(chǎn)生了大量的工業(yè)污染水體，但工業(yè)污染水體主要集中分布在七星塘、薩比塘礦區(qū)和萊比塘礦區(qū)及相鄰區(qū)域，總體上銅礦的開發(fā)建設(shè)沒有對蒙育瓦銅礦遙感監(jiān)測區(qū)域造成嚴重的水體污染，這也符合濕法煉銅技術(shù)在銅礦生產(chǎn)冶煉方面對生態(tài)環(huán)境造成的污染更小的事實。

3.5 蒙育瓦銅礦建設(shè)的社會經(jīng)濟影響

夜間燈光指數(shù)和經(jīng)濟發(fā)展具有極大相關(guān)性，燈光指數(shù)大于7的區(qū)域一般是經(jīng)濟發(fā)達區(qū)[15]。本文采用夜間燈光遙感影像數(shù)據(jù)開展蒙育瓦銅礦建設(shè)對當?shù)厣鐣?jīng)濟影響的相關(guān)分析。受數(shù)據(jù)影響，蒙育瓦銅礦1999年前的燈光數(shù)據(jù)缺失。1999—2018年礦區(qū)周邊30 km緩沖區(qū)的燈光指數(shù)遙感監(jiān)測結(jié)果如表9所示。1999—2011年MICCL公司建設(shè)的12年間，燈光指數(shù)大于7的面積前期為105.05 km2，后期增至227.60 km2，增幅為216.66%，1999—2011年的年均增量為10.21 km2，其中增長率主要集中在0～50%區(qū)間內(nèi)。2011—2018年為萬寶礦業(yè)建設(shè)時期，截止到2018年，相對工程開工前燈光指數(shù)大于7的面積增加122.56 km2，增幅為53.85%，2011—2018年的年均增量為17.51 km2，相比MICCL時期燈光指數(shù)大于7的年均增量顯著提高。年均燈光增長率大于50%的年均面積相比MICCL公司建設(shè)時期增加了370.84 km2，增幅達到了321.35%，這段時期礦區(qū)周邊經(jīng)濟得到較大發(fā)展。

表9 蒙育瓦礦區(qū)30 km緩沖區(qū)內(nèi)年均燈光增長率及相應面積 km2

礦區(qū)夜間燈光指數(shù)遙感監(jiān)測結(jié)果表明，空間上燈光指數(shù)增長區(qū)域主要集中在城鎮(zhèn)和礦區(qū)區(qū)域，具有明顯的沿中心向四周延伸的現(xiàn)象，并且越靠近城鎮(zhèn)、礦區(qū)等中心，年均燈光增長率就越高，由中心向四周逐漸遞減。1999—2011年MICCL時期，年均燈光增長率主要集中分布在薩比塘礦區(qū)和蒙育瓦市及相鄰區(qū)域，由中心向周邊逐漸遞減，在遠離城鎮(zhèn)和礦區(qū)區(qū)域基本上沒出現(xiàn)燈光指數(shù)的增長。2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司建設(shè)時期，隨著萊比塘礦區(qū)的開發(fā)建設(shè)，萊比塘礦區(qū)及周邊地區(qū)燈光指數(shù)出現(xiàn)大面積增加，越靠近礦區(qū)燈光指數(shù)增長越快；而原MICCL建設(shè)時期增長較快的薩比塘礦區(qū)和蒙育瓦市區(qū)域沒有出現(xiàn)燈光指數(shù)的增長。這段時期蒙育瓦礦區(qū)30 km緩沖區(qū)絕大部分區(qū)域都明顯出現(xiàn)燈光指數(shù)的增長，相比1999—2011年分布范圍更加廣泛，說明萬寶礦業(yè)有限公司對蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)極大地拉動了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，尤其是對以前欠發(fā)展的鄉(xiāng)村地區(qū)的經(jīng)濟有明顯的促進作用。

4 結(jié)束語

本文利用1997—2018年Landsat系列衛(wèi)星影像、高分遙感影像和夜間燈光影像數(shù)據(jù)，對我國在海外投資建設(shè)的蒙育瓦銅礦生態(tài)環(huán)境狀況和社會經(jīng)濟發(fā)展狀況進行了遙感監(jiān)測，結(jié)合實際情況將礦區(qū)的建設(shè)分為中國萬寶礦業(yè)公司建設(shè)時期和外國MICCL公司建設(shè)時期，并對2個時期礦區(qū)的建設(shè)情況進行對比分析，得到以下結(jié)論。

1)蒙育瓦銅礦在開發(fā)建設(shè)過程中雖然對周邊的生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，但是由于生態(tài)風險防范得當，對周邊生態(tài)環(huán)境造成的損失較小。與外國公司建設(shè)時期相比，中國公司建設(shè)時期堅持邊開發(fā)邊治理原則，并采用綠色施工的方式，降低了工程的生態(tài)占用和對周邊環(huán)境的影響，在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護方面取得了更好的成效。

2)1997—2018年蒙育瓦銅礦開發(fā)建設(shè)對周邊水體面積產(chǎn)生了一定影響，但影響不大，沒有造成破壞性擾動，水體面積總體上比較穩(wěn)定。1997—2011年與2011—2018年2個時期相比，2011之前水體面積波動相對較大，2011年之后水體面積逐漸趨于穩(wěn)定，2011—2018年中國萬寶礦業(yè)有限公司時期在礦區(qū)周邊水資源保護方面做得更好。蒙育瓦銅礦采用濕法煉銅技術(shù)，1997—2018年銅礦的生產(chǎn)活動雖然產(chǎn)生了大量的工業(yè)水體，但工業(yè)水體的分布主要集中在礦區(qū)，沒有對周邊水域造成污染。

3)1997—2018年蒙育瓦銅礦30 km遙感監(jiān)測區(qū)域夜間燈光指數(shù)出現(xiàn)了顯著增長，表明蒙育瓦銅礦的開發(fā)建設(shè)促進了當?shù)厣鐣?jīng)濟的發(fā)展。2011—2018年萬寶礦業(yè)有限公司時期與1999—2011年MICCL公司時期相比，2011—2018年期間蒙育瓦銅礦開發(fā)建設(shè)對周邊30 km緩沖區(qū)范圍經(jīng)濟拉動作用更加顯著，礦區(qū)的建設(shè)不光促進了礦區(qū)和城市經(jīng)濟的增長，同時也拉動了以往欠發(fā)展的鄉(xiāng)村地區(qū)的經(jīng)濟。

4)利用遙感技術(shù)對礦山項目開發(fā)建設(shè)造成的生態(tài)影響和取得的經(jīng)濟成就進行監(jiān)測研究，有利于客觀全面地對礦山項目建設(shè)作出評價。這為海外礦山項目的投資建設(shè)、國內(nèi)部門監(jiān)管國外項目，以及生態(tài)環(huán)境保護等方面提供了技術(shù)手段。