基于RS和GIS技術(shù)的礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃
——以云南省元陽某金礦礦集區(qū)為例

陳琪， 趙志芳， 何彬仙， 王頔， 習(xí)靖

(1.云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，昆明 650091；2.云南省遙感中心，昆明 650091)

基于RS和GIS技術(shù)的礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃
——以云南省元陽某金礦礦集區(qū)為例

陳琪1，2， 趙志芳1，2， 何彬仙1，2， 王頔1，2， 習(xí)靖1，2

(1.云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，昆明 650091；2.云南省遙感中心，昆明 650091)

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用導(dǎo)致環(huán)境問題日益嚴(yán)重，為了給《礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008—2015)》(簡稱二輪規(guī)劃)方案的動態(tài)調(diào)整提供可視化的信息參考，為“礦山復(fù)綠”行動提供基礎(chǔ)信息。該文以云南省元陽某金礦礦集區(qū)為試驗區(qū)，利用GIS和遙感技術(shù)，提取該區(qū)礦業(yè)開發(fā)信息，結(jié)合自然地理和基礎(chǔ)地質(zhì)等資料，采用網(wǎng)格法對該區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果探索性地開展了礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃方案研究。結(jié)果表明，該方案比二輪規(guī)劃方案更為合理可行。

遙感(RS)；地理信息系統(tǒng)(GIS)；礦山環(huán)境狀況評價；礦山復(fù)綠；元陽某金礦

0 引言

隨著我國對礦產(chǎn)品需求的日益增加，礦產(chǎn)資源的開采力度也不斷加大，從而加劇了環(huán)境破壞，人類生存空間也受到嚴(yán)重威脅，因此恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境顯得十分重要[1-2]。近20 a來，一些發(fā)達(dá)國家制訂了較完善的礦山環(huán)境管理制度(如澳大利亞制訂了抵押金制度、年度礦山環(huán)境評價制度及礦山監(jiān)察員巡回檢查制度[3]；美國制訂了礦山環(huán)境影響評價制度、礦山環(huán)境恢復(fù)許可證制度、礦山環(huán)境恢復(fù)保證金制度、礦山環(huán)境監(jiān)督制度及礦山環(huán)境保護(hù)的激勵制度等)，擁有先進(jìn)的礦山環(huán)境恢復(fù)與治理技術(shù)(如將CAD與GIS技術(shù)綜合應(yīng)用于礦山環(huán)境恢復(fù)與治理、無覆土的生物復(fù)墾及抗侵蝕復(fù)墾工藝等[4-5])。雖然我國亦建立了礦山環(huán)境恢復(fù)治理保證金制度，但尚處于摸索階段，存在一些問題，如保證金收取金額沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全國各省保證金制度差距大等[6]；而且我國礦山環(huán)境恢復(fù)與治理主要是簡單的人工林草種植?？傮w來說，礦山環(huán)境管理制度還不夠完善，技術(shù)亦有待提高。

為了推進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作，加大恢復(fù)治理力度，2008年國家編制并實(shí)施了《礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2008—2015年)》(簡稱二輪規(guī)劃)；2012年，由國土資源部牽頭啟動了全國“礦山復(fù)綠”行動。二輪規(guī)劃及“礦山復(fù)綠”方案主要由臨時組建的規(guī)劃編制技術(shù)專家組依據(jù)基礎(chǔ)性地質(zhì)調(diào)查等資料進(jìn)行編制。該編制方法存在較大的局限性，不夠細(xì)致，容易存在遺漏區(qū)域，且耗時耗力?；诖耍疚囊栽颇鲜≡柲辰鸬V礦集區(qū)為例，采用遙感(remote sensing,RS)和地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)提取該區(qū)礦業(yè)開發(fā)狀況信息，結(jié)合自然地理和基礎(chǔ)地質(zhì)等資料，對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行評價，根據(jù)評價結(jié)果探索編制相應(yīng)的環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃，確定環(huán)境恢復(fù)與治理面積、對象、治理任務(wù)、治理措施，不僅可為云南省二輪規(guī)劃的實(shí)施與動態(tài)管理提供參考，也可為“礦山復(fù)綠”提供有利借鑒。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省東南部元陽縣和金平縣境內(nèi)(包含元陽某金礦礦集區(qū))，介于E102°53′～103°13′，N22°46′～22°58′之間，面積753 km2，地跨哀牢山和華南成礦帶。該區(qū)成礦條件優(yōu)越，最有影響力的是產(chǎn)于哀牢山變質(zhì)帶南西側(cè)哀牢山基底逆推帶之韌性剪性帶中的巖金礦床(點(diǎn))。區(qū)內(nèi)登記采礦權(quán)共21個，包括金礦、鐵礦、銅礦、鎳礦和灰?guī)r礦。

1.2 數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源有：①研究區(qū)自然地理和地質(zhì)環(huán)境背景等資料；②IKONOS遙感數(shù)據(jù)(時相為2012年1月20日、2012年1月28日和2012年2月5日)，共5個波段，包括1個1 m空間分辨率的全色波段和4個4 m空間分辨率的多光譜波段；③研究區(qū)采礦權(quán)、探礦權(quán)、礦產(chǎn)資源二輪規(guī)劃及DEM等資料。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境評價

利用IKONOS數(shù)據(jù)，采用GIS和RS技術(shù)提取該區(qū)的礦山開發(fā)信息和礦山地質(zhì)災(zāi)害及其隱患信息[7-8]，為礦山地質(zhì)環(huán)境評價提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

本次評價按礦山行業(yè)的礦山地質(zhì)環(huán)境評價指標(biāo)體系與分級標(biāo)準(zhǔn)，選取自然地理(A)、基礎(chǔ)地質(zhì)(B)和礦山開發(fā)對環(huán)境的影響(C)3個評價子系統(tǒng)和15個指標(biāo)，并賦不同的權(quán)重，如表1所示。其中，結(jié)合該區(qū)特點(diǎn)對植被覆蓋度與開采強(qiáng)度2個指標(biāo)值進(jìn)行了調(diào)整。采用500 m×500 m單元劃分網(wǎng)格，通過對各網(wǎng)格賦值和疊加得出礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)[9-10]，將研究區(qū)劃分為嚴(yán)重區(qū)、較嚴(yán)重區(qū)及一般區(qū)3種類型(表2)。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境評價指標(biāo)體系與分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Indicator system and the grading standard for the mine geological environment assessment

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境評價分值Tab.2 Score for the mine geological environment assessment

按上述礦山地質(zhì)環(huán)境評價指標(biāo)體系與分級標(biāo)準(zhǔn)對元陽某金礦礦集區(qū)進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境評價，劃分出環(huán)境恢復(fù)治理問題嚴(yán)重區(qū)、較嚴(yán)重區(qū)和一般區(qū)，如圖1所示。

圖1 元陽某金礦礦集區(qū)礦山環(huán)境恢復(fù)治理區(qū)規(guī)劃分布圖Fig.1 Map of Yuanyang gold mining area environment recovery and management planning

3 礦山環(huán)境恢復(fù)與治理方案編制

本次礦山環(huán)境恢復(fù)與治理工作分“區(qū)域規(guī)劃”和“詳細(xì)規(guī)劃”2個層次開展。

首先，分析區(qū)內(nèi)的礦山地質(zhì)環(huán)境狀況，確定區(qū)域規(guī)劃原則，即確定礦山環(huán)境恢復(fù)治理問題嚴(yán)重區(qū)和較嚴(yán)重區(qū)的分布位置、范圍以及涉及的礦山等信息。根據(jù)這些信息制訂區(qū)域礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃目標(biāo)。如表3元陽某金礦礦集區(qū)，將礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理問題嚴(yán)重區(qū)及較嚴(yán)重區(qū)集中分布地區(qū)規(guī)劃為“礦山環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)”，建議礦政監(jiān)管部門優(yōu)先部署這些地區(qū)的礦山環(huán)境恢復(fù)治理工作；礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理問題嚴(yán)重區(qū)分布較零星、礦山地質(zhì)環(huán)境評價較嚴(yán)重區(qū)分布較集中的區(qū)域則建議規(guī)劃為“礦山環(huán)境恢復(fù)一般治理區(qū)”，建議礦政監(jiān)管部門加強(qiáng)這些區(qū)域的礦山環(huán)境恢復(fù)治理工作。

表3 元陽某金礦礦集區(qū)礦山環(huán)境恢復(fù)治理區(qū)規(guī)劃一覽表Tab.3 Table of Yuanyang gold mining area environment recovery and management planning

其次，在上述區(qū)域規(guī)劃基礎(chǔ)上開展更深入詳細(xì)的規(guī)劃分析，即根據(jù)礦山遙感監(jiān)測成果，確定具體礦山所涉及的占地目標(biāo)，落實(shí)植被遭受破壞的原因(開采面、固體廢棄物、中轉(zhuǎn)場地、地質(zhì)災(zāi)害及環(huán)境污染)，詳細(xì)統(tǒng)計占地要素的范圍和面積，制訂相應(yīng)的環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃目標(biāo)，確定環(huán)境恢復(fù)與治理面積、對象、治理任務(wù)、治理措施等，從而切實(shí)地為礦政管理部門提供第一手資料及操作性較強(qiáng)的規(guī)劃建議。本文選擇元陽某金礦礦集區(qū)進(jìn)行環(huán)境恢復(fù)與治理詳細(xì)規(guī)劃研究(表4)。研究結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)主要礦山環(huán)境問題為固體廢棄物堆放及由滑坡地質(zhì)災(zāi)害所造成的土地植被破壞。本文還量算了固體廢棄物堆放場的位置及其范圍、滑坡地質(zhì)災(zāi)害特征及其破壞土地植被的面積等，確定了礦山環(huán)境恢復(fù)治理的目標(biāo)(即固體廢棄物堆放場土地復(fù)墾、植被恢復(fù)及地質(zhì)災(zāi)害防治等)，并根據(jù)所獲取的定量信息制訂出規(guī)劃任務(wù)、內(nèi)容與相關(guān)措施等(圖2)；同時建議礦政監(jiān)管部門引導(dǎo)礦山企業(yè)在環(huán)境恢復(fù)治理保證金制度支持與制約下，按詳細(xì)規(guī)劃目標(biāo)進(jìn)行礦山環(huán)境恢復(fù)治理，并實(shí)時監(jiān)管礦山環(huán)境恢復(fù)治理情況。

表4 元陽某金礦礦山環(huán)境恢復(fù)治理詳細(xì)規(guī)劃一覽表Tab.4 Table of Yuanyang gold mining environment recovery and management particular planning

圖2 元陽某金礦礦山環(huán)境恢復(fù)治理詳細(xì)規(guī)劃圖Fig.2 Map of Yuanyang gold mining environment recovery and management particular planning

對比二輪規(guī)劃方案及本次研究成果(圖1)，可見本次制訂的元陽某金礦礦集區(qū)區(qū)域礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃方案更為合理，區(qū)域規(guī)劃除包含原二輪規(guī)劃中涉及的元陽某金礦區(qū)(ZQⅢ45)及金平某礦區(qū)(ZQⅢ46)以外，還較好地精簡了二輪規(guī)劃中環(huán)境治理范圍，將金平某礦區(qū)礦山環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)(ZQⅢ46)細(xì)化為礦山環(huán)境恢復(fù)治理重點(diǎn)區(qū)Ⅰ—Ⅳ,將元陽某金礦區(qū)礦山環(huán)境重點(diǎn)治理區(qū)(ZQⅢ45)細(xì)化為礦山環(huán)境恢復(fù)治理一般區(qū)(圖1上的2區(qū))；并對原二輪規(guī)劃中未涉及的元陽某金礦礦山環(huán)境較差區(qū)也納入了礦山環(huán)境恢復(fù)治理重點(diǎn)區(qū)Ⅰ，補(bǔ)充了5個礦山環(huán)境恢復(fù)治理一般區(qū)(圖1上的1，3，4，5，6區(qū))。

4 結(jié)論

本次探索性的規(guī)劃方案研究可為二輪規(guī)劃方案的動態(tài)調(diào)整提供可視化的信息參考，并且可為二輪規(guī)劃的實(shí)施提供具體可行的指導(dǎo)。建議在二輪規(guī)劃ZQⅢ46區(qū)內(nèi)3個區(qū)域重點(diǎn)進(jìn)行環(huán)境恢復(fù)治理，另外在元陽某金礦及周邊重點(diǎn)進(jìn)行礦山環(huán)境恢復(fù)治理；同時將ZQⅢ45簡化為1個區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)環(huán)境恢復(fù)治理，并在ZQⅢ45和ZQⅢ46區(qū)以外的5處礦山也重點(diǎn)開展礦山環(huán)境恢復(fù)治理。采用本研究方法可以很好地指導(dǎo)二輪規(guī)劃的實(shí)施，以投入更少的人力、物力就可以達(dá)到二輪規(guī)劃制訂的目標(biāo)。

本次使用的二輪規(guī)劃數(shù)據(jù)源自整個云南省的總體二輪規(guī)劃，尚不夠細(xì)致。若能獲取相應(yīng)的縣市級二輪規(guī)劃數(shù)據(jù)，可以制訂出更為詳細(xì)具體的二輪規(guī)劃方案，更好地指導(dǎo)二輪規(guī)劃的實(shí)施。

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(責(zé)任編輯：邢宇)

Environmental recovery and management planning based on RS and GIS techniques: A case study of the Yuanyang gold mining area in Yunnan Province

CHEN Qi1,2， ZHAO Zhifang1,2， HE Binxian1,2， WANG Di1,2, XI Jing1,2

(1.ResourcesandEnvironmentCollege,YunnanUniversity,Kunming650091,China；2.YunnanRemoteSensingCenter,Kunming650091,China)

More and more serious environment problems have been caused by mineral resources development and utilization. In order to provide the visual reference for the dynamic adjustment of “the second round planning” and the basic information for “mine greening”action, the authors chose the Yuanyang mining area as the study area, utilized RS and GIS techniques to acquire mining development information, combined the data of physical geography and basic geology, used the grid method to begin the mine geological environment assessment and, on such a basis, compiled mine environmental recovery and management planning in a exploratory way. The results show that the planning is better than “the second round planning”.

remote sensing (RS)；geographic information system (GIS)；mining area environment condition evaluation；mine greening action；Yuanyang gold mining area

2014-04-11；

2014-08-04

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項目“云南省礦山開發(fā)遙感調(diào)查與監(jiān)測”(編號：1212011120042)資助。

10.6046/gtzyyg.2015.03.26

陳琪，趙志芳，何彬仙,等.基于RS和GIS技術(shù)的礦山環(huán)境恢復(fù)與治理規(guī)劃——以云南省元陽某金礦礦集區(qū)為例[J].國土資源遙感,2015,27(3):167-171.(Chen Q，Zhao Z F，He B X,et al.Environmental recovery and management planning based on RS and GIS techniques:A case study of the Yuanyang gold mining area in Yunnan Province[J].Remote Sensing for Land and Resources,2015,27(3):167-171.)

TP 79

A

1001-070X(2015)03-0167-05

陳琪(1991-)，男，研究生，主要從事遙感地質(zhì)應(yīng)用研究。Email: 857389833@qq.com。

趙志芳(1971-)，女，博士，教授，主要從事遙感地質(zhì)應(yīng)用研究。Email: zzf_1002@163.com。