地質(zhì)測繪技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測中的應用研究*

儲修林

(安徽省地質(zhì)測繪技術(shù)院，安徽 合肥 230022)

0 引言

地質(zhì)測繪行業(yè)發(fā)展起步于20世紀50年代，全國各省、直轄市地礦系統(tǒng)均成立了專業(yè)地質(zhì)測繪隊伍，服務(wù)于地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)勘查及國家重點工程等對測繪的需求。隨著國家改革開放、科技跨越式發(fā)展，通過GPS、RS、GIS以及計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合，地質(zhì)測繪技術(shù)得到了飛速發(fā)展，廣泛服務(wù)于交通、城市建設(shè)、自然資源調(diào)查等國民經(jīng)濟發(fā)展和建設(shè)各個方面。利用現(xiàn)代地質(zhì)測繪技術(shù)，統(tǒng)籌礦產(chǎn)資源開發(fā)利用全過程監(jiān)管是合理開展礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、高效及時監(jiān)測管理的必然要求。

本文從地礦行業(yè)提供測繪技術(shù)服務(wù)的角度，分析了礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測現(xiàn)狀與需求，闡述了利用地質(zhì)測繪技術(shù)服務(wù)于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測的方法，為地質(zhì)測繪隊伍綜合應用各種信息化技術(shù)來支撐礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)、高效利用及全面監(jiān)測監(jiān)管提供參考。

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測現(xiàn)狀分析

1.1 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

當前我國經(jīng)濟高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展要求礦產(chǎn)資源利用方式，從以規(guī)模速度為主的粗放增長轉(zhuǎn)向以質(zhì)量效益為主的集約增長，實現(xiàn)高效利用和清潔利用。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測將把綠色、高效、節(jié)約、環(huán)保等放在突出位置，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的粗放方式將徹底摒棄，政府將綜合運用法律、行政、財政等政策來鼓勵新技術(shù)的推廣、應用，舉國家之力來促進礦產(chǎn)資源開發(fā)的節(jié)能減排與綠色開發(fā)。

安徽作為礦業(yè)大省，截至2017年底，全省發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)128種，計算到亞礦種則為160種，查明資源儲量的礦種123種(含亞礦種)，其中能源礦種6種，金屬礦種21種，非金屬礦種94種，水氣礦種2種。依據(jù)公布的《安徽省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃(2016-2020)》數(shù)據(jù)，截至2015年底，全省開發(fā)利用固體礦產(chǎn)76種(含亞種)，礦山總數(shù)由5 906家減到1 638家，其中生產(chǎn)礦山835家、籌建礦山140家、停產(chǎn)礦山554家、閉坑礦山79家、其他礦山30家，礦山總數(shù)大幅減少，礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)化，大中型礦山數(shù)量占比由基期的3%增加到41.7%，礦山企業(yè)的“三率”水平顯著提高，綠色礦山建設(shè)步伐加快，全省33家礦山入選“國家級綠色礦山試點單位”，其中14家被授予國家級綠色礦山。

1.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)管理現(xiàn)狀

2018年11月，安徽省自然資源廳貫徹執(zhí)行黨中央關(guān)于自然資源工作的方針政策和決策部署，針對管理對象和監(jiān)管方式重新作出了系統(tǒng)劃分。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程的監(jiān)管分為礦產(chǎn)資源規(guī)劃、礦產(chǎn)資源勘查、礦業(yè)權(quán)設(shè)置、礦產(chǎn)資源開發(fā)和閉坑治理5個環(huán)節(jié)，涉及到國土空間規(guī)劃處，地質(zhì)勘查管理與災害防治處，礦業(yè)權(quán)管理處，執(zhí)法處，礦產(chǎn)資源保護監(jiān)督處，國土空間生態(tài)修復處等6個處室，相應職能部門在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的政策制定、行業(yè)標準、監(jiān)督執(zhí)法等方面采取綜合手段促進礦山企業(yè)在開發(fā)利用技術(shù)、資源與環(huán)境保護、安全生產(chǎn)方面加強投入、依法科學開發(fā)，具體業(yè)務(wù)涉及礦產(chǎn)資源規(guī)劃、礦山開采規(guī)模、礦產(chǎn)開發(fā)利用技術(shù)、礦產(chǎn)資源綜合利用水平(“三率”)、礦山地質(zhì)環(huán)境保護與綜合治理(“綠色礦山”)、礦山企業(yè)安全生產(chǎn)等方面設(shè)置門檻和執(zhí)法監(jiān)督。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測的需求

2.1 可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的需求

安徽近15年(2005-2019年)經(jīng)濟發(fā)展水平得到了迅速提高，生態(tài)環(huán)境、自然資源和經(jīng)濟社會發(fā)展既相互促進又互相制約，反映在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用監(jiān)測政策上主要分為3個階段：以鼓勵開發(fā)為主，在開發(fā)中進行保護(2005-2010年)、以嚴審批促進高質(zhì)量開發(fā)，兼顧環(huán)境治理與恢復(2011-2015年)和以保護為主，適度開發(fā)(2011-2019年)。

政府通過政策調(diào)整來引導產(chǎn)業(yè)改革以促進經(jīng)濟、社會和自然的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。當前，政策調(diào)整方向為“綠水青山就是金山銀山”，將生態(tài)環(huán)境保護放在更加突出的位置，僅僅圍繞這一中心進行資源開發(fā)利用。要實現(xiàn)“綠水青山”這一目標，政府需要在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中創(chuàng)新監(jiān)測手段、完善技術(shù)標準、依托專業(yè)技術(shù)隊伍來促進礦山開采方式科學化、資源利用高效化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)?；⒌V山環(huán)境生態(tài)化這一宏偉目標。

2.2 礦政管理與動態(tài)監(jiān)測需求

國家行政機構(gòu)深化改革的方向是由“重審批、輕監(jiān)管”向“審批簡化、監(jiān)管加強”轉(zhuǎn)變，因此在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用監(jiān)管領(lǐng)域僅僅依靠當前管理技術(shù)及手段已經(jīng)無法滿足政府加強監(jiān)管執(zhí)法的需求。

傳統(tǒng)的監(jiān)管方式對衛(wèi)星遙感與普通航空攝影依賴較大，但高空遙感及航空攝影在機動性、靈活性和安全性上與低空攝影測量相比存在一定劣勢，通過低空作業(yè)，獲取高分辨率影像精度高、測圖精度可達1∶500，具有成本相對較低、操作簡單、周期短、效率高的綜合優(yōu)勢。日常管理業(yè)務(wù)中，真彩色、大比例尺、高精度、現(xiàn)勢性強的低空航測遙感數(shù)據(jù)已是各處室對監(jiān)管類業(yè)務(wù)的剛性需求。

結(jié)合礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測業(yè)務(wù)需求，建設(shè)符合“三深一土”國土資源戰(zhàn)略科技新格局需要的數(shù)據(jù)采集、集成、統(tǒng)計、分析與應用的技術(shù)服務(wù)體系，將實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用全空間信息和環(huán)境信息的快速、機動、準確、可靠的收集、處理、更新及展示，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決監(jiān)管質(zhì)量的盲點、痛點、難點已成為政府職能部門監(jiān)管的重要需求，也是礦政管理的當務(wù)之急。

3 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測方法技術(shù)應用

3.1 技術(shù)發(fā)展方向

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展方向是建立統(tǒng)一的礦產(chǎn)開發(fā)利用與監(jiān)測過程中的時空框架，整合礦產(chǎn)資源生命周期各階段的數(shù)據(jù)資源，建立數(shù)字化、信息化、智能化的礦產(chǎn)資源生命周期內(nèi)的空間數(shù)據(jù)庫和集成化的礦產(chǎn)資源真三維空間模型，輔以先進科學的物化檢測分析，關(guān)聯(lián)礦產(chǎn)資源生命周期內(nèi)各類軟件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)流程，為礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中的設(shè)計、勘查、生產(chǎn)、安全管理、環(huán)境治理等提供基礎(chǔ)平臺和決策支持。礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展方向是促進礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與現(xiàn)代測繪地理信息技術(shù)融合革新，支撐礦產(chǎn)資源開發(fā)利用智能化，保障礦產(chǎn)資源開發(fā)利用安全、高效、綠色及可持續(xù)性。

當前測繪地理信息技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)滲透并改造了大量傳統(tǒng)行業(yè)，礦產(chǎn)資源開與監(jiān)測發(fā)展趨勢將是融合計算機、衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導航定位、激光雷達、航空測量、GIS系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)集成與利用、云計算分析等，綜合應用各種信息化技術(shù)來促進礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)、高效利用及全面監(jiān)測。

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向，如圖1所示。

圖1 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向Fig.1 Technology development direction of exploitation，utilization and monitoring of mineral resources

3.2 地質(zhì)測繪技術(shù)的應用

礦產(chǎn)資源開發(fā)、利用與監(jiān)測已融入礦政管理與生態(tài)環(huán)境保護全過程，2016年12月，原國土資源部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、財政部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平調(diào)查評估制度工作方案》(以下簡稱“工作方案”)，要求以礦產(chǎn)資源全面節(jié)約和高效利用為目標，以礦業(yè)權(quán)人勘查開采信息公開公示為基礎(chǔ)，動態(tài)調(diào)查礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，科學評價礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平，健全完善評估指標體系，構(gòu)建激勵約束機制，推動礦產(chǎn)資源利用方式根本轉(zhuǎn)變。依據(jù)工作部署，礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測方法主要體現(xiàn)在信息數(shù)據(jù)采集，動態(tài)調(diào)查，評估評價系統(tǒng)研究。

宏觀上，礦產(chǎn)預查、普查、詳查、勘探、開采、環(huán)境治理及礦政管理等找礦、采礦、治礦、生態(tài)恢復的不同階段，都離不開信息化工作的支持。過去，地形圖、地質(zhì)圖、剖面圖等二維圖件是傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測最原始的成果形式；現(xiàn)在，空間信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)和礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測實現(xiàn)了融合發(fā)展，衛(wèi)星遙感、衛(wèi)星導航定位、激光雷達、航空測量、GIS系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)集成、云計算分析等信息化技術(shù)已經(jīng)成為地質(zhì)礦產(chǎn)工作的基礎(chǔ)性、保障性技術(shù)手段，同時也是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的唯一路徑。

地質(zhì)測繪技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測的應用，如圖2所示。

圖2 地質(zhì)測繪技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測中的應用示意圖Fig.2 Application of geological surveyind and mapping technology in exploitation,utilization and monitoring of mineral resources

微觀上，根據(jù)“工作方案”要在現(xiàn)有27個礦種“三率”最低指標基礎(chǔ)上，研究制定領(lǐng)跑者指標，到“十三五”末，完成46個礦種“三率”最低指標和領(lǐng)跑者指標，逐步建立較為完善的評估指標、評估方法、評估流程的評估體系。2018年，由原安徽省國土廳整治處組織，調(diào)查了露天開采非金屬礦山、露天開采金屬礦山、井采煤礦山、其他類型礦山4種類型礦山，形成調(diào)查表687份、綠色礦山標準建設(shè)、綠色礦山規(guī)劃、綠色礦山管理辦法等文件。綠色礦山建設(shè)和管理的技術(shù)標準要求，為礦產(chǎn)資源開發(fā)利用評估系統(tǒng)的豐富完善提供了重要參考指標。

如何集成不同部門、不同技術(shù)標準的信息平臺成為礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測信息化進一步發(fā)展的重點。而面向服務(wù)的軟件體系架構(gòu)(SOA)方法的提出和GIS技術(shù)的發(fā)展，加上云計算技術(shù)，針對不同的礦區(qū)實際情況和開采過程出現(xiàn)的各種資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展等問題，應用SOA技術(shù)及GIS技術(shù)相結(jié)合，建立礦區(qū)開發(fā)利用管理信息系統(tǒng)，可以綜合礦區(qū)資源、環(huán)境、生態(tài)，以及生產(chǎn)和管理所需要的各種信息，對礦區(qū)各種組成要素的空間性狀、相互關(guān)系、變化過程、相互作用規(guī)律、反饋機制、調(diào)控原理等進行動態(tài)過程分析、開發(fā)預測，進而為礦區(qū)資源開發(fā)、管理和利用提供決策平臺，為生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)治理提供空間信息服務(wù)。

針對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測信息管理要求，設(shè)計架構(gòu)包括客戶層、應用服務(wù)層和數(shù)據(jù)服務(wù)層3個層次的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)，如圖3所示。

圖3 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與監(jiān)測信息服務(wù)系統(tǒng)框架Fig.3 Framework of information service system for exploitation，utilization and monitoring of mineral resources

應用服務(wù)層主要任務(wù)是建立礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展空間信息服務(wù)的應用系統(tǒng)，通過方法實現(xiàn)、系統(tǒng)開發(fā)等，建設(shè)空間信息技術(shù)應用子系統(tǒng)，主要包括礦業(yè)安全生產(chǎn)與防災減災系統(tǒng)、礦區(qū)環(huán)境保護與生態(tài)整治系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源高效集約利用管理系統(tǒng)、礦區(qū)發(fā)展決策支持系統(tǒng)等，為應用提供支持。數(shù)據(jù)服務(wù)層主要描述動態(tài)環(huán)境監(jiān)測與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫、安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、解釋礦區(qū)資源、環(huán)境與災害問題的空間信息機理、空間數(shù)據(jù)組織、空間分析、空間模擬與預測、空間模型、方法與遙感、地理信息。

數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)架構(gòu)的核心，其主體分為3個層次(數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)庫群、數(shù)據(jù)訪問層)和數(shù)據(jù)維護管理，其中，數(shù)據(jù)采集和處理就是采集原始數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上經(jīng)過統(tǒng)一分類編碼、質(zhì)量控制和統(tǒng)計加工形成的標準規(guī)范的數(shù)據(jù)集。

4 結(jié)束語

在事業(yè)單位體制改革、機構(gòu)優(yōu)化整合和注重生態(tài)文明和諧發(fā)展的大時代的背景下，地質(zhì)測繪事業(yè)單位應緊密結(jié)合當前自然資源、生態(tài)環(huán)境保護等國家政務(wù)管理內(nèi)容，積極對接政府對礦產(chǎn)資源開發(fā)過程的環(huán)境保護、強化礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的動態(tài)監(jiān)督管理需求，抓住礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用監(jiān)管方式調(diào)整、綠色礦山建設(shè)等重要機會，優(yōu)化人才裝備資源配置，推進地質(zhì)測繪技術(shù)在礦產(chǎn)資源規(guī)劃、礦山地質(zhì)環(huán)境保護和安全監(jiān)測等業(yè)務(wù)支撐方面發(fā)揮主力軍作用。