基于高分卫星遥感数据的冀东地区矿山开发现状及环境问题研究

为了基本查明冀东地区矿产资源开发过程中占损土地、恢复治理和矿山环境现状及变化趋势,利用国产高分遥感卫星数据作为主要数据源,辅以野外调查和走访,对该区矿产资源开发和矿山环境问题进行了调查与研究。在广泛收集基础地质资料和遥感资料基础上,结合野外验证建立了该区矿山开发占地的解译标志; 利用ArcGIS平台对矿山占损土地进行了统计与变化分析; 对区内采矿引起的植被破坏、水体污染和采空沉陷等系列矿山环境问题进行了调查与研究。结果表明: ①区内2016年度矿山占损土地总面积为49 755.47 hm²,占研究区总面积的2.26%,且有逐年扩大趋势; ②相较开发占损土地状况,区内矿山环境恢复治理程度低,治理进程滞后,2016年治理率仅为4.7%; ③区内206个金属矿开采点距离重要水源较近,对水体安全构成威胁; ④采矿引起的采空沉陷面积较大,影响周边村庄和生态环境稳定性,直接影响区域总面积达24 351 hm²; ⑤国产高分遥感卫星数据具有空间分辨率高、快速、经济等特点,在矿山开发占地和矿山环境调查研究中可发挥重要作用。     

生态文明视角下的湖北省东部矿山地质环境遥感调查与分析

人类活动是加剧矿山地质环境演化的“催化剂”。矿产资源开采对环境的破坏具有必然性、综合性,对环境的影响有链式放大效应和滞后效应。从项目需求出发,利用遥感技术对湖北省东部矿山开发占地、矿山地质灾害和矿山地质环境恢复治理进行了遥感调查,查明了2013年湖北省东部矿山开发总占地面积为7339.29hm²,2014年较2013年总占地面积增加了1065.44hm²。矿山地质灾害61处,矿山塌陷地质灾害分布具有地理空间差异性,主要分布在鄂城、铁山、金山店、灵乡、殷祖和阳新６大岩体边缘地带。从生态文明建设的角度看,迫切要求人们树立“绿水青山也是金山银山”的理念,转变发展思路,保护好矿山地质环境。遥感调查结果表明：矿山地质环境治理及矿山复绿工程执行时存在区域不平衡性;武汉市、黄石市矿山地质环境的恢复治理与矿山复绿的强度、速度明显高于其他地区,且其近城区的矿区治理力度大、复绿效果好。     

新疆矿山环境遥感监测成果综述

为进一步发挥遥感技术在矿山环境监测中的优势,采用多类型、多时相遥感数据,在充分分析监测区矿产开发状况、矿山地质环境和矿产资源规划执行情况等相关资料的基础上,从矿山辅助设施、道路、矿堆、矸石及地裂缝、采空塌陷等的宏观和微观形态特征出发,运用计算机自动分类和人机交互解译相结合的方法,首次对新疆矿山地质环境问题进行了全面的遥感调查与监测, 获取了全区矿山开发中土地占用与损毁、矿山地质灾害、矿山环境污染以及恢复治理状况等方面丰富翔实的基础数据,分析了矿山地质环境与不同矿种、不同开发方式之间的关系。为新疆矿山环境的保护与治理提供了重要的基础数据和技术支撑,再次显示了遥感技术为矿山管理“一张图”工程做贡献的巨大潜力。     

基于模糊数学法的四川省矿山地质环境分区及保护治理研究

矿山地质环境恢复是国家绿水青山建设的重要组成部分,为查明四川省矿山地质环境问题,本文采用资料收集、遥感解译、地面调查、岩土样采集测试等方法,调查了全省所有在建、生产、废弃、政策性关闭的矿山,分析了土地资源压占与损毁、地形地貌景观改变、含水层结构破坏、地质灾害、水土污染等地质环境问题,建立了四川省矿山地质环境数据库,进而基于模糊数学方法,对四川省矿山地质环境综合评价分区,提出矿山地质环境保护与治理措施建议,为全省有计划地进行矿山地质环境恢复治理提供参考。     

四川省矿山遥感监测主要成果与进展

针对四川省矿产资源分布特征,开展了矿山遥感监测工作,构建了“遥感数据源选取—遥感数字图像处理—遥感信息提取—野外验证—图件制作”相对完整且较为成熟的矿山开发遥感监测技术方法体系。以卫星光学遥感数据为主、航空光学遥感数据和雷达数据为辅,并采用无人机遥感图像; 在正射纠正、几何配准、数据融合等图像预处理基础上,结合有关资料建立矿山开采面、矿山建筑、排土场、尾矿库、选矿厂、滑坡和泥石流的遥感解译标志; 采取以目视解译为主、计算机自动提取与目视解译相结合、辅以野外验证的方法进行遥感解译; 建立以遥感调查数据为主要数据源的矿山地质环境评价指标体系与GIS定量评价方法,实现矿山地质环境评价; 采用矿山遥感监测与传统地质环境调查技术相结合方法,开展矿山环境综合治理区划研究。取得的成果与进展包括: ①首次建立了省域矿产资源开发环境本底数据库,为实现矿山开发环境动态监测和国土资源空间数字化管理提供了基础数据; ②监测成果已在矿产卫片执法、矿山环境治理和矿产资源规划等国土资源管理工作中发挥了重要作用,成为了四川省矿政管理的重要参考依据; ③开展了矿山遥感监测技术方法研究与探索,形成了适应川西南山区的矿山遥感监测技术方法体系。     

栾川矿集区地学大数据挖掘和三维/四维建模的资源-环境联合预测与定量评价

21世纪地球科学的“第四范式”与第四工业时代以及5G+智能通信为矿业开发与环境防护的关联研究提供了新契机。以地球动力学背景、成矿过程、定量评价“三位一体”的地学理论为基础,以栾川矿集区为例,运用地学大数据(多维多尺度的地质、地球物理、地球化学、高光谱与高分辨率遥感(多时相)以及实时矿业等数据)的深层次人工智能挖掘和三维/四维多学科多参数多尺度建模技术平台,开展矿集区至矿床多尺度的三维地质模型、成矿过程模型和定量勘查模型构建及其资源的定量预测评价,旨在实现数字矿山的高精度三维地质(岩石、构造、水文、土壤等)环境保护和资源综合开发利用的动态评价,为研究区矿产资源与矿山环境可持续发展提供科学依据。研究结果概述如下:(1)地球科学大数据关联矿集区资源预测评价。利用三维地质建模、地质-地球物理正反演解译、地球化学与遥感等地学数据深层次挖掘,结合自主研发GeoCube2.0集成软件,实现了栾川矿集区(500 km²,深部2.5 km)的深部靶区优选和矿产资源综合评价,Mo资源量650万t,W资源量150万t, Pb-Zn-Ag累计具有500万t资源量。(2)地质、矿床与勘探的三维地学建模关联矿山环境。南泥湖—三道庄—上房矿山露采场与骆驼山深部巷道勘探与采矿的资料表明,区域NW向的斑岩夕卡岩型矿床与矿体与地下水空间关联度不高,而成矿期后通常具有张性或张扭性特征的NE向断裂是地下水运移的通道;在NW向Pb-Zn矿床地段具有显著淋滤特征的次生金属矿产出,浅表的氧化铅锌矿与锰铁矿伴生孔雀石化、铅华等水蚀作用;高海拔Pb-Zn矿区且NE向断裂构造发育的冷水、百炉沟地段存在地下水污染风险。(3)智慧矿山构建关联资源环境评价与决策。在大型矿山建立三维地质模型并关联矿区古采洞、露采场与深部巷道工程,实现矿业合理定位和可持续发展;利用高光谱数据库构建三维有用、有害元素模型实现勘探、采矿与选矿矿物学关联以便于有害元素(As、Sb、Hg等)的回收或尾矿处理;利用高分辨率Worldview2影像判别重要尾矿库的废水、矿渣泥浆含铁染分布,以便于防护地表径流水、土壤污染等。     

废弃矿山环境治理的景观再造研究——以玉田县某采石场为例

为了探索废弃矿山生态环境恢复治理中的景观再造模式,本文以玉田县某采石废弃矿山为例,通过现场调查和勘探,分析了废弃采石矿山环境地质问题,即地形地貌景观破坏、土地资源压占损毁、地质灾害隐患以及植被破坏等问题。在此基础上,提出了景观再造方案。研究结果表明:废弃矿山的景观再造能够重塑地形地貌景观,恢复损毁土地,消除地质灾害隐患,重构环境生态系统,达到了矿山生态环境恢复治理的目的。研究成果为开展类似废弃矿山生态环境系统修复提供了新思路、新方法和实践应用参考。     

松嫩平原近20年土壤盐渍化动态变化及驱动力分析

利用1986年（TM）和2001年（ETM）卫星遥感影像数据和RS-GIS集成技术,对松嫩平原盐渍化土地的现状、程度和发展趋势进行了量化分析.结果表明,这15年中,松嫩平原盐碱地面积增加了21.7112×10⁴ hm²,每年增加1.45×10⁴ hm²,年平均增长率为1.4%.其中轻度盐渍化土地增加8812 hm²,年平均增长0.16%;中度盐渍化土地增加3.8306×10⁴ hm²,年平均增长0.64%;重度盐渍化土地面积增加了16.9994×10⁴ hm²,年平均增长了4.2%.气候变暖,降水减少,人为活动增强是盐渍化程度加重的主要驱动力.     

遥感技术在广西矿山开发占损土地中的应用

基于多种高分辨率遥感影像的数据特征,结合外业调查建立了广西矿山开发占地、矿山开发状态以及矿山环境恢复治理等主要矿山地物的解译标志,并根据建立的解译标志,通过区域地质、矿业权数据与遥感影像进行叠加,实现对研究区的矿山开发占损土地以及矿山恢复治理现状的调查工作,其成果为国家绿色发展指数统计、矿山地质环境管理等工作提供了技术支撑。     

新疆东北地区矿产资源开发环境遥感监测成果

为满足国家、自然资源部矿政管理需要,2016年在新疆东北地区开展了矿产资源开发环境遥感监测工作。通过计算机自动提取与人机交互解译相结合、室内解译与野外查证相结合的方式,基本查明了该地区的矿山开发状况、矿山地质环境、矿山环境恢复治理(含“复绿工程”)和矿产资源规划执行等情况。基于本底数据调查结果,根据对地质环境的影响程度,进行了区域矿产资源综合评价,并对尾矿成分开展探索性研究。监测结果表明,新疆东北地区矿山开发秩序整体较好,矿山地质环境有一定程度改善。该监测结果为相关部门的矿政管理工作,以及下一轮新疆矿产资源规划制定提供了数据支撑。     

新疆荒漠露天矿区生态受损及砾幕层重构方法研究

露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm²;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm²;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm²;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm²;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm²;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm²。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m²·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。     

基于遥感的木里煤矿区矿山地质环境监测及评价

为揭示木里煤矿开采对生态环境的破坏程度,通过2010年和2013年2期高分辨遥感影像监测,野外调查和水土样品采集,开展了矿山地质环境问题和承载力的调查,查明了问题并对其破坏程度和承载能力进行了评价。结果表明,矿区地形地貌景观和土地资源占压与破坏严重,河水受到Cu、Pb、Cr和Zn的污染,土壤受到Cd、As污染,高山草甸和沼泽地破坏及退化现象严重,冻土含水层结构遭到破坏,地质环境承载力适中。评价结果可为政府和矿山企业开展矿山地质环境恢复治理提供基础资料。     

全国重点矿区矿山遥感监测综合研究

矿山遥感监测是一项具有中国特色的基础国情调查工作。通过5年的遥感调查与监测实践研究,初步建立了矿山遥感监测基本理论,基本建成了矿山遥感监测技术体系,编制了《矿产资源开发遥感监测技术指南》,为全国重点矿区遥感监测工作的开展奠定了方法技术基础。通过对历年遥感调查与监测成果的综合研究,揭示了全国重点矿区的矿产资源开发状况、矿山环境、矿产资源规划执行情况等诸方面的规律,为全国矿政管理工作提供了重要决策数据和技术支撑。指出了目前存在的问题和努力方向。     

基于GeoEye-1的矿山开发遥感调查与监测应用研究

以马鞍山矿区为研究区域,采用高分辨率Geoeye-1卫星遥感数据,通过影像的几何纠正、正射校正、融合等预处理,以Mapgis为数据平台,利用采矿权与遥感影像进行叠加,对开采面、矿山占地、尾矿库、矿山建筑、废弃采坑、矿山道路等信息进行解译,结合实地调查,实现矿产资源开发利用状况、矿山环境调查与监测工作。结果表明,Geoeye-1数据能够满足1：1万矿山开发遥感调查与监测,能够准确、客观、实时的监测矿山的越界开采、无证开采、擅自改变开采方式等多种违规类型及矿山开发引发的环境问题,为政府整顿矿山开发秩序、矿山地质环境恢复治理提供重要的技术支撑和决策依据。     

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

甘肃省2002年生态足迹的投入-产出分析

生态足迹是环境可持续发展评价的指标之一,生态足迹的投入-产出分析通过展示实际的土地资源在部门间的流动与分配,直接勾勒了部门间的联系.介绍了生态足迹投入-产出的计算方法,以甘肃省2002年生态足迹计算为例进行了实证分析.结果表明:甘肃省2002年生态足迹为8.73×10⁷hm²,接近2002年甘肃省土地总面积的2倍;流出足迹为1.28×10⁷hm²,流入足迹为2.28×10⁷hm²,流入足迹高于流出足迹近一倍;生态足迹流入占生态足迹最终需求的26%,表明甘肃发展对于进口的依赖很大.     

四川省某硅石矿土地复垦方案

长期以来,矿产资源开发留下了大量废弃地,未得到及时复垦利用,严重破坏了生态环境。为有效的保护耕地,矿区土地复垦已势在必行。露天矿山采矿废弃地土地复垦,自《土地复垦规定》发布10年来取得了长足的进步。方案以四川省某硅石矿土地复垦方案为例详细介绍了露采矿山的废弃地土地复垦从编制依据到项目实施的过程。     

江苏露采矿山占用破坏土地资源特征及复垦评价

露采矿山是江苏的主体矿山，占用并破坏大量的土地资源，资源禁采后，采矿宕口的复垦给土地资源紧缺的江苏带来了增量土地资源的广阔前景，尤其是城市规划区内，土地复垦的环境、社会和经济效益十分显著。在分析全省露采矿山占用与破坏土地资源不同特征的基础上，初步估算全省露采矿山可复垦的土地资源面积及可复垦土地资源类型，并对土地复垦产生的经济、环境和社会效益进行分析评估，为露采矿山环境治理奠定基础。