基于RS與GIS的新疆北部地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

周智勇

摘要：基于礦山環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，開展了新疆維吾爾自治區(qū)北部地區(qū)礦山開發(fā)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)。根據(jù)該研究區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特征并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，選取了自然地理數(shù)據(jù)、開發(fā)狀況數(shù)據(jù)和對(duì)環(huán)境的影響3個(gè)要素層下的12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。運(yùn)用層次分析法和GIS空間分析技術(shù)，對(duì)分級(jí)量化后的得分和權(quán)重值進(jìn)行加權(quán)疊加，得到研究區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)分值，并將其劃分無(wú)影響區(qū)、一般影響區(qū)、較嚴(yán)重影響區(qū)和嚴(yán)重影響區(qū)。研究成果可為綜合整治礦區(qū)環(huán)境提供科學(xué)參考，促進(jìn)新疆北部地區(qū)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)；層次分析法；新疆北部地區(qū)；RS；GIS

資助項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“全國(guó)2017年新增的礦山恢復(fù)治理狀況監(jiān)測(cè)”（編號(hào)：DD20189805）資助。

1.引言

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過(guò)程中，由于忽略生態(tài)環(huán)境的承載能力，導(dǎo)致部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境失衡。對(duì)于礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)工作，前人已做了大量工作取得了很大的成就，但不同地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境存在許多差異，單一區(qū)域的評(píng)價(jià)不能形成適用于所有區(qū)域的完整系統(tǒng)。

本文以新疆北部為研究區(qū)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)選取了適合該研究區(qū)的12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法和GIS空間分析技術(shù)，對(duì)分級(jí)量化后的得分和權(quán)重值進(jìn)行加權(quán)疊加，得到研究區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)分值，并對(duì)研究區(qū)內(nèi)的礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了分等定級(jí)評(píng)價(jià)分析。

2.研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

2.1研究區(qū)概況

研究區(qū)地處我國(guó)新疆西北部，面積約18萬(wàn)hm2。區(qū)內(nèi)分為兩大地貌單元，東北的準(zhǔn)格爾盆地邊緣及南部天山區(qū)域。煤礦主要分布于盆地或山間盆地（谷地）邊緣的低山丘陵區(qū)，以鐵、鎳、金為主的金屬礦山和以石灰?guī)r、花崗巖等主要組成的非金屬礦山多分不于阿爾泰山、天山、昆侖山—阿爾金山重要山系內(nèi)。

2.2數(shù)據(jù)源

礦山開采點(diǎn)面、礦山地質(zhì)災(zāi)害及礦山環(huán)境復(fù)綠工程數(shù)據(jù)，利用遙感影像數(shù)據(jù)借助人機(jī)交互技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行提取和實(shí)地野外調(diào)查驗(yàn)證獲取；坡度值和植被覆蓋率來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云；降水量觀測(cè)值來(lái)源于中國(guó)氣象局氣象數(shù)據(jù)中心。

3.礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

根據(jù)研究區(qū)礦山中存在的生態(tài)環(huán)境問題及地形地貌特征，采用合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)，按層次分析法進(jìn)行劃分目標(biāo)層、要素層和準(zhǔn)則層。其中，自然地理、礦山開發(fā)、對(duì)環(huán)境影響這三項(xiàng)為要素層的主要指標(biāo)；地貌形態(tài)、年均降水量、植被覆蓋比率、土地占有比例、地質(zhì)災(zāi)害等十二個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)成本次的指標(biāo)層，如圖1所示。

3.2評(píng)價(jià)單元的劃分

采用規(guī)則網(wǎng)格法進(jìn)行單元網(wǎng)格的劃分，選用10km×10km作為評(píng)價(jià)單元。

3.3評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)

《礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評(píng)價(jià)規(guī)范》劃分礦山地質(zhì)環(huán)境的評(píng)估指標(biāo)為一般、較嚴(yán)重、嚴(yán)重三個(gè)等級(jí)，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1，將礦山地質(zhì)環(huán)境分為1～3級(jí)。

3.4評(píng)價(jià)因子權(quán)重的確定

依照判斷矩陣計(jì)算結(jié)果得到權(quán)重重要性排序（表2）。

4.礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

式中，Wi、Si、S三項(xiàng)分別代表第i個(gè)影響因素的權(quán)重、等級(jí)以及環(huán)境評(píng)價(jià)指數(shù)。將分別獲得的各分區(qū)S值再進(jìn)行重分類，分為嚴(yán)重、較嚴(yán)重和一般三個(gè)等級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。依據(jù)分級(jí)結(jié)果，得到研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境的最終評(píng)價(jià)圖（圖2）。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)受各影響因素影響的評(píng)價(jià)單元在各市級(jí)行政單位以及相應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果等級(jí)的面積比率，定量分析評(píng)價(jià)結(jié)果。2017年研究區(qū)面積為184409.48hm2，其中無(wú)影響區(qū)、一般影響區(qū)、較嚴(yán)重影響區(qū)和嚴(yán)重影響區(qū)面積分別為138251.83hm2、31874.61hm2、12920.31hm2、1362.73hm2，占比分別為74.97%、17.28%、7.01%、0.74%。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果在各市的面積分布和占比情況顯示，受礦山地質(zhì)環(huán)境影響較大的地區(qū)為博爾塔拉蒙古自治州和伊犁哈薩克自治州。

5.結(jié)論

（1）以新疆北部地區(qū)為研究對(duì)象，收集相關(guān)的地質(zhì)環(huán)境資料，同時(shí)融合遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)該區(qū)礦山開發(fā)的真實(shí)情況展開遙感信息以及數(shù)據(jù)的提取，參考行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及成功經(jīng)驗(yàn)確定該區(qū)域礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的要素層以及指標(biāo)層，完成了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。

（2）運(yùn)用層次分析法對(duì)分級(jí)量化后的得分和權(quán)重值進(jìn)行加權(quán)疊加，得到了新疆北部地區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)分值，并將其劃分為了無(wú)影響區(qū)、一般影響區(qū)、較嚴(yán)重影響區(qū)和嚴(yán)重影響區(qū)，對(duì)研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了分等定級(jí)。經(jīng)野外實(shí)地驗(yàn)證，評(píng)價(jià)出的礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量區(qū)域分級(jí)與該地區(qū)實(shí)際結(jié)果基本一致。

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