空天地一體化尾礦庫(kù)監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)及功能

文｜史經(jīng)業(yè) 朱龍文 范楠楠 張偉 宋啟帆

中科星圖股份有限公司

一、前言

礦山尾礦庫(kù)是礦山企業(yè)生產(chǎn)必不可少的重要生產(chǎn)設(shè)施，用以堆存金屬或非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場(chǎng)所。我國(guó)尾礦庫(kù)總量居世界第一，目前全國(guó)共有14217個(gè)尾礦庫(kù)，涉及64個(gè)礦種[1]。尾礦庫(kù)是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源，同時(shí)庫(kù)區(qū)尾砂與尾水中普遍含有較多有害元素，若發(fā)生泄漏或潰壩，勢(shì)必給生活在庫(kù)區(qū)下游的居民和各類生物造成嚴(yán)重影響。

我國(guó)尾礦庫(kù)安全和環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻，相應(yīng)信息化監(jiān)管手段建設(shè)仍需大力加強(qiáng)，主要體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)監(jiān)管手段薄弱、信息共享不暢通、事前預(yù)警和事中監(jiān)管能力弱、社會(huì)監(jiān)督和公眾參與不足等方面。2019年4月應(yīng)急管理部出臺(tái)的《防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)工作方案（征求意見稿）》提出地方各級(jí)人民政府要建立完善尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)尾礦庫(kù)在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，同時(shí)各?。▍^(qū)、市）尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)信息要接入國(guó)家災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)。

因此，建立尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，構(gòu)建統(tǒng)一的信息資源池實(shí)現(xiàn)各級(jí)平臺(tái)信息共享，有效防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化支撐保障技術(shù)體系輔助監(jiān)管執(zhí)法，已成為當(dāng)前應(yīng)急管理工作的重要方向。針對(duì)尾礦庫(kù)監(jiān)管方面亟需解決的問題，中科星圖股份有限公司（簡(jiǎn)稱中科星圖）提出貫穿尾礦庫(kù)監(jiān)管的全流程完整的解決方案。

二、總體思路

針對(duì)尾礦庫(kù)安全預(yù)警、監(jiān)管執(zhí)法等需求，中科星圖綜合利用遙感、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，整合多源異構(gòu)空天地?cái)?shù)據(jù)，構(gòu)建空天地一體化感知體系，搭建集多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理、維護(hù)、應(yīng)用、展示的空天地一體化尾礦庫(kù)監(jiān)管平臺(tái)，打造尾礦庫(kù)專項(xiàng)整治、安全生產(chǎn)監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、應(yīng)急指揮等多項(xiàng)應(yīng)用，推動(dòng)從事后監(jiān)管向事前預(yù)警、事中監(jiān)督轉(zhuǎn)變，促進(jìn)尾礦庫(kù)管理向精細(xì)化方向轉(zhuǎn)變。

三、總體框架

本方案的總體框架分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和服務(wù)層。其中基礎(chǔ)設(shè)施層為大數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用提供統(tǒng)一基礎(chǔ)支撐服務(wù)。數(shù)據(jù)層是尾礦庫(kù)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理、維護(hù)、關(guān)聯(lián)和檢索。平臺(tái)層包括空天大數(shù)據(jù)智能處理平臺(tái)、空天大數(shù)據(jù)共享服務(wù)云平臺(tái)和空天大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)，為尾礦庫(kù)數(shù)據(jù)處理、組織、共享、管理、分發(fā)提供基礎(chǔ)的平臺(tái)支撐能力。應(yīng)用層包括構(gòu)建尾礦庫(kù)監(jiān)管“一張圖”輔助決策系統(tǒng)和尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息資源的統(tǒng)一應(yīng)用、分析展示，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。服務(wù)層通過指揮中心、門戶網(wǎng)站、小程序等服務(wù)門戶，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、監(jiān)管執(zhí)法、事故應(yīng)急等環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)動(dòng)、上下協(xié)同、信息共享的高效精準(zhǔn)管理。礦山尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 礦山尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管平臺(tái)架構(gòu)圖

四、平臺(tái)組成及功能

1.尾礦庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)專題產(chǎn)品服務(wù)

通過空天多源遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)及時(shí)獲取、快速處理各類多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，對(duì)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)、尾礦庫(kù)土地利用、尾礦庫(kù)周圍生態(tài)環(huán)境、尾礦庫(kù)配套設(shè)施、下游敏感對(duì)象與保護(hù)目標(biāo)、上游匯水區(qū)等進(jìn)行時(shí)間序列的遙感監(jiān)測(cè)[2]，形成多源多載荷衛(wèi)星和無人機(jī)遙感影像協(xié)同獲取、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)快速處理、尾礦庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系制定、尾礦庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)專題產(chǎn)品生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)成果入庫(kù)等多步驟緊密結(jié)合的一體化監(jiān)測(cè)流程。尾礦庫(kù)遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)服務(wù)內(nèi)容具體包括多源遙感影像數(shù)據(jù)處理、尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)位置和邊界提?。▓D2）、尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)類型識(shí)別、尾礦庫(kù)壩體識(shí)別、尾礦庫(kù)土地利用變化監(jiān)測(cè)、尾礦庫(kù)周圍生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)、尾礦庫(kù)配套設(shè)施監(jiān)測(cè)、應(yīng)關(guān)閉庫(kù)壩體提取、應(yīng)關(guān)閉庫(kù)裸露堆渣提取、應(yīng)關(guān)閉庫(kù)土地復(fù)墾監(jiān)測(cè)（圖3）、上游匯水區(qū)監(jiān)測(cè)、下游敏感對(duì)象與保護(hù)目標(biāo)監(jiān)測(cè)（河湖水庫(kù)、居民點(diǎn)、農(nóng)田、林地、草地、水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)、自然保護(hù)區(qū)等如圖4所示）、事故波及對(duì)象持續(xù)監(jiān)測(cè)等，通過平臺(tái)提供多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效服務(wù)。

圖2 尾礦庫(kù)擴(kuò)建變化監(jiān)測(cè)圖

圖3 應(yīng)關(guān)閉庫(kù)土地復(fù)墾監(jiān)測(cè)圖

圖4 道路、居民點(diǎn)、林草地、水體分布圖

2.尾礦庫(kù)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心

統(tǒng)籌遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地面在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地面巡查數(shù)據(jù)、尾礦庫(kù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、其他行業(yè)部門數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)化、加工、導(dǎo)入，建立尾礦庫(kù)資源目錄體系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)資源整合集中和動(dòng)態(tài)更新，建設(shè)尾礦庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和專題數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸交換、管理監(jiān)控、共享開放、分析挖掘等基本功能。尾礦庫(kù)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心架構(gòu)如圖5所示。

圖5 尾礦庫(kù)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心架構(gòu)圖

3.尾礦庫(kù)監(jiān)管“一張圖”輔助決策系統(tǒng)

緊密圍繞尾礦庫(kù)業(yè)務(wù)需求，匯聚多源異構(gòu)空天地?cái)?shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，納入統(tǒng)一的時(shí)空基準(zhǔn)，基于Web瀏覽器技術(shù)、地理空間可視化技術(shù)、人工智能技術(shù)，提供強(qiáng)大的可視化能力和豐富的插件，對(duì)尾礦庫(kù)安全指標(biāo)、氣象條件、尾礦庫(kù)用地情況、下游敏感對(duì)象與保護(hù)目標(biāo)、周圍生態(tài)環(huán)境、其他行業(yè)部門數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行多種關(guān)聯(lián)和智能分析，進(jìn)行事故模擬仿真，并根據(jù)模板快速制圖，提供輔助決策支持。尾礦庫(kù)監(jiān)管“一張圖”輔助決策系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 尾礦庫(kù)監(jiān)管“一張圖”輔助決策系統(tǒng)圖

4.尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)

根據(jù)尾礦庫(kù)監(jiān)管執(zhí)法實(shí)際需求，對(duì)迫切關(guān)注的尾礦庫(kù)安全運(yùn)行、應(yīng)關(guān)閉庫(kù)、周邊保護(hù)目標(biāo)等進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)管。通過指揮中心大屏、PC端、外業(yè)調(diào)查APP、小程序等，實(shí)現(xiàn)一鍵查詢、一鍵調(diào)度等功能。同時(shí)，通過移動(dòng)端系統(tǒng)，對(duì)尾礦庫(kù)安全運(yùn)行、應(yīng)關(guān)閉庫(kù)和周邊保護(hù)目標(biāo)等進(jìn)行監(jiān)督，支持手機(jī)拍照、錄像并及時(shí)向監(jiān)管系統(tǒng)上傳信息。滿足應(yīng)急管理部門之間多級(jí)聯(lián)動(dòng)、信息共享的需求，對(duì)巡查任務(wù)下發(fā)、巡查信息更新、巡查信息審核、案件執(zhí)法、管理評(píng)價(jià)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程管理。尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)如圖7所示。

圖7 尾礦庫(kù)綜合監(jiān)管業(yè)務(wù)系統(tǒng)圖

五、方案優(yōu)勢(shì)

本方案充分利用遙感大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建空天地一體化尾礦庫(kù)監(jiān)管平臺(tái)，及時(shí)快速捕捉并反饋異常尾礦庫(kù)信息，實(shí)現(xiàn)相關(guān)部門間信息共享、多級(jí)聯(lián)動(dòng)，支撐精準(zhǔn)監(jiān)管執(zhí)法。方案優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

一是在信息共享方面，打破信息壁壘，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息互聯(lián)互享，橫縱聯(lián)動(dòng)、聯(lián)防聯(lián)治；二是在監(jiān)管主動(dòng)權(quán)方面，推動(dòng)從事后監(jiān)管向事前預(yù)警、事中監(jiān)督轉(zhuǎn)變，掌握監(jiān)管的主動(dòng)權(quán)；三是在群眾參與方面，通過網(wǎng)站、微信公眾號(hào)、舉報(bào)電話等多種途徑，加強(qiáng)社會(huì)監(jiān)督和公眾參與程度。