西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測成果

路云閣，王 昊，劉 采

（中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083）

西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測成果

路云閣，王 昊，劉 采

（中國國土資源航空物探遙感中心，北京 100083）

西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測項(xiàng)目圓滿完成了2012—2014年度西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)狀況、礦山環(huán)境和礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況年度動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測，首次形成了完整覆蓋西藏東部地區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)全要素?cái)?shù)據(jù)集，并針對礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況、礦山典型地物三維體量分析、礦山開發(fā)強(qiáng)度綜合評價(jià)與區(qū)劃等相關(guān)專題開展了綜合研究與評價(jià)工作。上述本底數(shù)據(jù)集和綜合研究成果可為國土資源部、中國地質(zhì)調(diào)查局和地方管理部門制定礦產(chǎn)資源開發(fā)、礦山地質(zhì)環(huán)境管護(hù)等規(guī)劃和政策提供決策依據(jù)。

礦產(chǎn)資源開發(fā)；礦山環(huán)境；礦產(chǎn)資源規(guī)劃；遙感監(jiān)測；西藏東部

0 引言

在我國新常態(tài)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下，西藏自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展躍上了新臺階，2014年和2015年年度GDP增速處于全國前二的水平［1］，同時(shí)，西藏自治區(qū)政府將旅游業(yè)和礦產(chǎn)資源開發(fā)列為支撐自治區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙引擎［2］。由于礦產(chǎn)資源開發(fā)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，這一過程中往往伴隨一定數(shù)量的違法開采現(xiàn)象，同時(shí)還會造成環(huán)境與景觀的逆向破壞，例如污染水體、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、改變植被與地貌等原生自然景觀等［3］。對于西藏自治區(qū)而言，環(huán)境與景觀的破壞不利于旅游業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，從而對經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面作用，這在一定程度上抵消了礦產(chǎn)資源開發(fā)對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的正面促進(jìn)作用。因此，西藏自治區(qū)格外重視礦產(chǎn)資源開發(fā)全過程的監(jiān)管與監(jiān)控。

利用遙感技術(shù)開展礦產(chǎn)資源開發(fā)監(jiān)測工作，始于2003年少量地區(qū)的試點(diǎn)，至2006年在全國主要省市全面鋪開。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，目前已形成覆蓋全區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)及環(huán)境本底數(shù)據(jù)。西藏東部地區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測工作由中國國土資源航空物探遙感中心負(fù)責(zé)組織實(shí)施，第一次形成了完整覆蓋西藏東部地區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境全要素?cái)?shù)據(jù)集，包括礦山開發(fā)利用現(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，同時(shí)完成了重點(diǎn)礦區(qū)三維定量監(jiān)測與評價(jià)、規(guī)劃執(zhí)行情況評價(jià)、礦產(chǎn)資源開發(fā)強(qiáng)度評價(jià)與區(qū)劃等相關(guān)專題綜合研究工作。其成果既可以為西藏自治區(qū)“十三·五”期間礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測重點(diǎn)區(qū)的部署及其動(dòng)態(tài)巡查工作提供決策依據(jù)，也可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 主要成果綜述

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)，共49個(gè)市縣級行政單元，總面積68.4萬km2。根據(jù)2015年礦權(quán)資料，西藏東部地區(qū)各類采礦權(quán)總數(shù)占自治區(qū)全部采礦權(quán)總數(shù)的80%以上。無論是開采礦種，還是正在開采的礦點(diǎn)，西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)特征能夠代表整個(gè)自治區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)的主要特征。就工作內(nèi)容而言，西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測主要包括礦山開發(fā)狀況、礦山環(huán)境、礦產(chǎn)資源規(guī)劃遙感監(jiān)測及綜合研究等方面。

1.1 礦山開發(fā)狀況

（1）西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)以金屬礦產(chǎn)為主。遙感監(jiān)測結(jié)果表明，西藏東部地區(qū)各類正在開采的礦山開采點(diǎn)總數(shù)超過700個(gè)，銅礦、鉛礦等有色金屬礦開采點(diǎn)數(shù)量占比最大，其次為以采石和采砂為主的各類非金屬礦，以鐵礦和鉻鐵礦為主的黑色金屬礦占比第3，以巖金礦為主的貴金屬礦山占比較少，如圖1所示。

圖1 西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)利用狀況統(tǒng)計(jì)圖Fig.1 Statistical chart ofm ine development and utilization in eastern Tibet（classified by m inerals）

（2）西藏東部地區(qū)合法開采礦山數(shù)量占比相對較小，疑似違法開采礦山數(shù)量增加明顯。根據(jù)遙感監(jiān)測結(jié)果，2014年度西藏東部地區(qū)各類礦山合法開采與違法開采之比為1∶2.5左右。西藏東部地區(qū)各類疑似違法礦山開采點(diǎn)按數(shù)量計(jì)，2013年度相比2012年度增加了約8倍，2014年度相比2013年度又增加了10%。

（3）西藏東部地區(qū)非金屬礦以露天開采為主，金屬礦硐采較普遍。各類疑似違法開采以無證開采和以采代探為主，在所有違法開采點(diǎn)總數(shù)量的占比分別為58%和31%。

1.2 礦山環(huán)境

礦山環(huán)境遙感監(jiān)測內(nèi)容包括礦山開發(fā)占地、礦山地質(zhì)災(zāi)害、礦山環(huán)境污染和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理等4項(xiàng)。

西藏東部地區(qū)各類礦山開發(fā)占地總面積超過2 000 hm2。占地類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖2。

圖2 西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)占地類型統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Statistical chart of land occupation by m ining area in eastern Tibet（classified by type）

從圖2中可知采場占比最大，接近75%。按照礦種統(tǒng)計(jì)，各類非金屬礦礦山占地比最大，接近50%。按空間分布統(tǒng)計(jì)，礦山開發(fā)占地相對集中于拉薩、那曲等地區(qū)。

礦山地質(zhì)災(zāi)害涉及的礦種類型主要是鐵礦、銅礦、鉛礦、鋅礦和石灰?guī)r礦。金屬礦山硐采是造成滑坡的主要原因，同樣泥石流的發(fā)生多與金屬礦山開發(fā)過程有關(guān)。礦山環(huán)境污染主要表現(xiàn)為水體污染。受地形地貌條件制約，尾礦庫或選礦設(shè)施多依山臨水而建，經(jīng)雨水、河流沖刷進(jìn)入地表和地下水系統(tǒng)導(dǎo)致水體污染。違法開采的鐵礦和銅礦導(dǎo)致水體污染現(xiàn)象多發(fā)，如圖3所示。

圖3 西藏東部地區(qū)某鐵礦和某銅礦水體污染野外照片F(xiàn)ig.3 Field photos of soil and water pollution in eastern Tibet

礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理面積超過200 hm2，主要位于拉薩、昌都和那曲地區(qū)。相對而言，正規(guī)大型礦山企業(yè)更加重視礦山開發(fā)引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題，同時(shí)又有一定的經(jīng)濟(jì)能力承擔(dān)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作。采取的主要措施是：修建尾礦庫，合理堆放礦山開發(fā)過程中產(chǎn)生的尾礦，從而減少因固體廢棄物隨意堆積導(dǎo)致的滑坡等地質(zhì)災(zāi)害以及水體污染等；進(jìn)行復(fù)綠、復(fù)墾等環(huán)境修復(fù)工程。

1.3 礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況

按照分項(xiàng)評價(jià)，最終加上總的原則對西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況進(jìn)行定量評價(jià)。根據(jù)西藏自治區(qū)礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2008—2015年）內(nèi)容，確定了開采規(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)方面作為規(guī)劃執(zhí)行總體情況的4個(gè)分項(xiàng)，并依據(jù)遙感監(jiān)測結(jié)果及礦權(quán)數(shù)據(jù)，完成了分項(xiàng)評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明，礦山開采規(guī)模分項(xiàng)是執(zhí)行率最好的，接近60%；其次是開發(fā)礦種及總量和開采規(guī)劃分區(qū)2個(gè)分項(xiàng)；礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理分項(xiàng)執(zhí)行最差，不足10%?？傮w執(zhí)行情況及評價(jià)結(jié)果表明，西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行率距離要求還有一定距離，需要在下一輪規(guī)劃的制定中進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

1.4 礦山典型地物三維體方量分析

圖4 3號露天開采面三維體量分析示意圖Fig.4 3D analysis of No.3 open pit

對于礦山環(huán)境問題重點(diǎn)區(qū)——甲瑪銅礦區(qū)，利用二期資源三號數(shù)字正射影像（digital orthophoto map，DOM）和數(shù)字表面模型（digital surfacemodel，DSM）數(shù)據(jù)進(jìn)行了7處礦山典型地物的三維體方量監(jiān)測。DSM數(shù)據(jù)時(shí)相分別為2013年1月3日和2013年12月23日。三維體方量監(jiān)測主要內(nèi)容包括高程、坡度和體方量的變化，以及礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)點(diǎn)位分析。7處礦山典型地物包括2處尾礦庫、3處露天開采面和2處地質(zhì)災(zāi)害（已發(fā)生）。在一年的監(jiān)測期內(nèi)，雖然3處露天開采面開采邊界沒有變化，但通過體方量變化可知，3處均有露天采礦作業(yè)，并給出了各處年度體方量變化值及誤差范圍。通過比對露天開采面高程變化和坡度變化，標(biāo)定了3處露天開采面為潛在的礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)點(diǎn)位。3號露天開采面三維體量分析如圖4所示。該潛在礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)點(diǎn)位于主要開采面的北部上緣，其傾向方向的坡長約45 m（投影距離），高程差約35 m，換算平均坡度為38°，且監(jiān)測期內(nèi)坡度變化（變陡）超過10°，危險(xiǎn)性較大。

1.5 礦山開發(fā)強(qiáng)度綜合評價(jià)與區(qū)劃

礦產(chǎn)資源開發(fā)程度及其對環(huán)境的影響在區(qū)域上存在差異，為了表征這種差異，定義了礦山開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)。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：一是礦權(quán)效果，體現(xiàn)了礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理的實(shí)際影響；二是開采點(diǎn)（面）效果，體現(xiàn)了礦山開發(fā)利用的實(shí)際影響；三是礦山開發(fā)占地效果，體現(xiàn)了礦山地質(zhì)環(huán)境的實(shí)際影響。評價(jià)對象為西藏東部地區(qū)49個(gè)市縣級行政單元。通過計(jì)算49個(gè)評價(jià)對象上述3個(gè)方面的單項(xiàng)分值，進(jìn)而加權(quán)平均得到每一個(gè)評價(jià)對象的礦山開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)。

礦山開發(fā)強(qiáng)度指數(shù)的絕對值并無實(shí)際的物理含義，其作用是提供評價(jià)對象之間的比對關(guān)系。例如，墨竹工卡縣的礦山開發(fā)強(qiáng)度要大于西藏東部地區(qū)其他縣域單元。通過評價(jià)對象間的比對關(guān)系可以對樣本進(jìn)行分類，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度區(qū)劃。具體方法選擇K均值聚類算法，計(jì)算結(jié)果如表1所示。西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度綜合區(qū)劃圖如圖5所示。

表1 西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度分類統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical table ofm ining exploitation intensity in eastern Tibet

圖5 西藏東部地區(qū)礦山開發(fā)強(qiáng)度分區(qū)圖Fig.5 Distribution map ofm ining exploitation intensity in eastern Tibet

2 主要工作成果

西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測工作在具體實(shí)施周期內(nèi)取得了明顯成果。

（1）國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)全面替代國外商業(yè)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)。2012年以來，西藏東部地區(qū)用于礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測工作的遙感影像逐漸以國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主，其中國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)多為5 m分辨率的全色數(shù)據(jù)（按覆蓋面積計(jì)算，下同），優(yōu)于2.5 m全色或多光譜數(shù)據(jù)占比很少。2013年度，優(yōu)于2.5 m分辨率的遙感影像占比首次超過50%，且國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)覆蓋接近90%，分辨率明顯提升是2013年度礦山疑似違法開采點(diǎn)同比大幅增加的主要原因。但多光譜數(shù)據(jù)占比不高。2014年度，西藏東部地區(qū)遙感影像空間分辨率與2013年度相比變化不大，多光譜數(shù)據(jù)占比仍舊不高。那曲地區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)在監(jiān)測期內(nèi)沒有明顯改善。西藏東部地區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)如圖6所示。

圖6 西藏東部地區(qū)遙感影像數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)圖Fig.6 Static map of remote sensing data in eastern Tibet

（2）遙感監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)一步豐富，遙感監(jiān)測精度與頻次明顯提升。2012年度，監(jiān)測內(nèi)容上更多側(cè)重于礦山開發(fā)狀況，除重點(diǎn)區(qū)監(jiān)測內(nèi)容外，還包括礦山開發(fā)占地和地質(zhì)災(zāi)害等的監(jiān)測，但能夠覆蓋全區(qū)的監(jiān)測僅有礦山開發(fā)狀況這一項(xiàng)。2014年度，全區(qū)范圍內(nèi)除礦山開發(fā)狀況監(jiān)測內(nèi)容以外，礦山開發(fā)占地、礦山環(huán)境污染、礦山地質(zhì)災(zāi)害等礦山環(huán)境內(nèi)容和礦產(chǎn)資源規(guī)劃執(zhí)行情況等檢測內(nèi)容同樣要求實(shí)現(xiàn)全區(qū)覆蓋。此外，受益于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)普及所帶來的遙感影像分辨率和光譜信息量的提升，遙感監(jiān)測精度由1∶5萬比例尺逐步提升至1∶1萬比例尺［4-5］；重點(diǎn)環(huán)境問題區(qū)則實(shí)現(xiàn)了年內(nèi)多期次重復(fù)監(jiān)測與動(dòng)態(tài)巡查工作。

（3）綜合研究與專題研究得到進(jìn)一步充實(shí)。為了有效延伸地質(zhì)調(diào)查工作鏈以及充分服務(wù)國土資源部、中國地質(zhì)調(diào)查局和地方管理部門的實(shí)際需求，項(xiàng)目在開展過程中有針對性地增加了綜合研究和專題研究的內(nèi)容，如規(guī)劃執(zhí)行情況定量評價(jià)、礦山典型地物三維體量分析、礦山開發(fā)強(qiáng)度評價(jià)與區(qū)劃等，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

3 討論

通過3年的遙感監(jiān)測工作，西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測技術(shù)體系基本建成［6］。同時(shí)，通過綜合研究和專題研究等深化研究工作，為開展下一階段西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測工作奠定了良好基礎(chǔ)。通過以上分析，我們認(rèn)為，西藏東部地區(qū)下一階段還需要加強(qiáng)以下3方面工作：

（1）重要環(huán)境問題區(qū)應(yīng)增加監(jiān)測期次［7］。通過在甲瑪銅礦區(qū)的具體工作，我們認(rèn)為對于重要的礦山環(huán)境問題區(qū)，以國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)目前的保障程度，完全可以實(shí)現(xiàn)一年內(nèi)多期次重復(fù)監(jiān)測，及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境問題。

（2）應(yīng)加強(qiáng)礦山環(huán)境恢復(fù)治理工作的遙感監(jiān)測工作?！熬G水青山就是金山銀山”，礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中必然會發(fā)生對于土地資源、水資源、景觀資源的占用和破壞，加強(qiáng)監(jiān)管是開展礦山環(huán)境恢復(fù)治理工作的前提保障?，F(xiàn)有的遙感監(jiān)測技術(shù)水平完全能夠保證1∶5萬尺度的礦山環(huán)境恢復(fù)治理常態(tài)化和過程化監(jiān)測。因此，相關(guān)管理部門在制定西藏自治區(qū)層面的礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃等頂層設(shè)計(jì)時(shí)，要對此項(xiàng)工作予以充分考慮。

（3）進(jìn)一步做好成果的社會化服務(wù)。要充分考慮部局管理部門、地方管理部門、普通社會公眾的特異化需求，做好成果的按需定制，選擇合適的詳細(xì)程度和成果表達(dá)方式，做好社會化服務(wù)工作。

［1］ 吳思.如何迎接新常態(tài)［J］.中國經(jīng)濟(jì)報(bào)告，2015（3）：8.

［2］ 洛桑江村.政府工作報(bào)告——2015年1月18日在西藏自治區(qū)第十屆人民代表大會第三次會議［N］.西藏日報(bào)，2015-02-04（01）.

［3］ 沈渭壽，趙衛(wèi)，王小丹，等.西藏地區(qū)生態(tài)承載力與可持續(xù)發(fā)展研究［M］.北京：中國環(huán)境出版社，2015.

［4］ 路云閣，李春霖，樊雙亮.基于高分二號衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的西藏礦山遙感監(jiān)測解決方案研究［J］.航天器工程，2015，24（增刊）：170-175.

［5］ 路云閣，樊雙亮，李春霖.“高分二號”衛(wèi)星在西藏礦山遙感監(jiān)測中的應(yīng)用研究［J］.航天返回與遙感，2015，36（4）：73-83.

［6］ 路云閣，劉采，王姣.基于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的礦山遙感監(jiān)測一體化解決方案——以西藏自治區(qū)為例［J］.國土資源遙感，2014，26（4）：85-90.

［7］ 楊金中，秦緒文，聶洪峰，等.全國重點(diǎn)礦區(qū)礦山遙感監(jiān)測綜合研究［J］.中國地質(zhì)調(diào)查，2015，2（4）：24-30.

（責(zé)任編輯：刁淑娟）

Review of remote sensing investigation ofm ineral resources development status in eastern Tibet

LU Yunge，WANG Hao，LIU Cai
（China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources，Beijing 100083，China）

The project of remote sensingmonitering ofmineral resources development status from 2012 to 2014 in the eastern Tibet has been accomplished.The dynamic remote sensingmonitoring ofmining development status，mining environment and mineral resources planning implementation were acquired.A comprehensive datasets of remote sensingmonitoring ofmineral resources developmentwas established for the first time.Some integrative researches such as the evaluation ofmineral resources planning implementation，3D analysis of typicalmining features，and comprehensive evaluation ofmineral development intensity are alsomade.Thiswork would help establish mineral resources development planning and mine environment protection for the local government and agency.

mineral resource development；mine environment；mineral resources planning；remote sensingmonitering；eastern Tibet

路云閣，王昊，劉采.西藏東部地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測成果［J］.中國地質(zhì)調(diào)查，2016，3（5）：35-40.

TP79

A

2095-8706（2016）05-0035-06

2016-05-12；

2016-06-14。

中國地質(zhì)調(diào)查局“全國礦產(chǎn)資源開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測（編號：1212010030000150009）”項(xiàng)目資助。

路云閣（1976—），男，博士，教授級高級工程師，主要從事遙感地質(zhì)和環(huán)境遙感等方面的工作。Email：yungelu@qq.com。