基于遙感與GIS 技術(shù)的歷史非法違法采礦點(diǎn)解譯研究
——以福建省為例

顏小霞

福建省制圖院，福建 福州 350001

福建省打擊非法違法采礦管理信息系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱打非系統(tǒng)）記錄的歷史非法違法采礦點(diǎn)數(shù)量較多，通過(guò)實(shí)地核查的方法核銷非法違法采礦點(diǎn)工作量大，給地方核查工作帶來(lái)巨大壓力，導(dǎo)致打非系統(tǒng)上歷史非法違法采礦點(diǎn)一直處于未核銷的狀態(tài)。

近年來(lái)，隨著對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，多源遙感影像數(shù)據(jù)廣泛應(yīng)用于地表信息提取、資源與生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域[1-2]。不同的地物要素在遙感影像上擁有不同的影像特征，這些影像特征是判別地表物體的類別及其分布的依據(jù)[3-4]。遙感作為一種較成熟的礦山開(kāi)發(fā)環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)技術(shù)，為礦山監(jiān)管，如礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)[5]、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)遙感監(jiān)測(cè)[6-8]、露天礦山越界開(kāi)采監(jiān)測(cè)[9-10]等提供了重要的技術(shù)手段。

筆者利用不同時(shí)期的遙感影像及變化監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)非法違法采礦點(diǎn)的變化狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)分析、判斷、歸類，對(duì)非法違法采礦點(diǎn)的3 類狀態(tài)屬性進(jìn)行遙感解譯和分類匯總，為福建省礦產(chǎn)資源管理、監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)管工作提供技術(shù)支撐和信息化服務(wù)。

1 研究區(qū)概況

福建省位于中國(guó)東南沿海，東北與浙江省毗鄰，西北與江西省接界，西南與廣東省相連，東南隔臺(tái)灣海峽與臺(tái)灣省相望，陸地總面積1.24×105km2。福建省礦產(chǎn)資源豐富，截至2019 年底，全省已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)138 種，探明儲(chǔ)量礦產(chǎn)122 種。礦產(chǎn)資源非金屬礦產(chǎn)種類多，金屬礦產(chǎn)伴（共）生組分多，貧礦多；大型、特大型金屬礦床少，富礦少，能源礦產(chǎn)種類少；主要礦產(chǎn)形成及空間分布受區(qū)域性構(gòu)造—巖漿活動(dòng)的影響，具有集中分布的特點(diǎn)[11]。

2 數(shù)據(jù)及來(lái)源

2.1 歷史非法違法采礦點(diǎn)數(shù)據(jù)

筆者選取2020 年1 月福建省2 234 個(gè)歷史非法違法采礦點(diǎn)作為遙感解譯樣本。根據(jù)首次發(fā)現(xiàn)的時(shí)間對(duì)非法違法采礦點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，非法違法采礦點(diǎn)樣本主要分布于2010—2016 年間，共1 987 個(gè)（占88.9%），其中最多的年份為2012 年，共1068 個(gè)（占47.8%）。福建省非法違法采礦點(diǎn)首次發(fā)現(xiàn)年份情況如圖1所示。

圖1 福建省非法違法采礦點(diǎn)首次發(fā)現(xiàn)年份情況統(tǒng)計(jì)圖

2.2 采礦權(quán)數(shù)據(jù)

筆者使用截至2020 年1 月2 日福建省礦政管理系統(tǒng)的采礦權(quán)數(shù)據(jù)（不包含鉛鋅礦、地?zé)?、礦泉水的采礦權(quán)）作為非法違法采礦點(diǎn)圖斑核銷的參考數(shù)據(jù)。

2.3 遙感影像

2.3.1 前期影像

福建省非法違法采礦點(diǎn)首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間為2012 年前或者無(wú)發(fā)現(xiàn)時(shí)間的，統(tǒng)一采用2012—2013 年遙感影像作為前期影像；首次發(fā)現(xiàn)時(shí)間在2012 年及以后的，選取當(dāng)年的前期影像，如果當(dāng)年未覆蓋，則用前后2 年的影像替代。以中分辨率遙感影像高分一號(hào)（2 m）、資源三號(hào)（2.1 m）、天繪一號(hào)（2 m）為主，高分辨率影像高分二號(hào)（0.8 m）為輔。

2.3.2 后期影像

后期影像采用2019 年或2020 年中、高分辨率遙感影像：中分辨率遙感影像高分一號(hào)（2 m）、高分六號(hào)（2 m）、資源三號(hào)（2.1 m）和高分辨率遙感影像高分二號(hào)（0.8 m）、高景系列（0.5 m）、北京二號(hào)（0.8 m）、高分七號(hào)（0.8 m）、吉林系列（0.8 m）等。

3 遙感解譯方法

筆者對(duì)已收集到的福建省非法違法采礦點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間基準(zhǔn)統(tǒng)一、異常點(diǎn)處理、鄰近點(diǎn)合并等預(yù)處理，將前期影像、后期影像、非法違法采礦點(diǎn)數(shù)據(jù)、采礦權(quán)數(shù)據(jù)（不包含鉛鋅礦、地?zé)帷⒌V泉水的采礦權(quán)）進(jìn)行空間疊加，根據(jù)影像特征并結(jié)合遙感解譯判別依據(jù)，將其歸類為核銷、不核銷、待核查3 類。經(jīng)初步審查、專家審查后形成非法違法采礦點(diǎn)解譯數(shù)據(jù)庫(kù)，技術(shù)流程如圖2 所示。

圖2 非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯技術(shù)流程圖

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

非法違法采礦點(diǎn)原始數(shù)據(jù)為1980 西安坐標(biāo)系，統(tǒng)一空間基準(zhǔn)為2000 國(guó)家大地坐標(biāo)系。這些數(shù)據(jù)中存在點(diǎn)位偏離福建省轄區(qū)，經(jīng)緯度異常導(dǎo)致圖斑形狀異常，以及同一個(gè)非法采礦編號(hào)多次錄入數(shù)據(jù)等情況。筆者對(duì)上述異常點(diǎn)進(jìn)行處理：首先，剔除點(diǎn)位偏離及經(jīng)緯度異常圖斑，融合多次錄入的圖斑數(shù)據(jù)，保證圖斑數(shù)據(jù)的唯一性；然后，合并鄰近距離＜300 m 且礦山名稱屬性字段為無(wú)，或者礦山名稱相同的非法違法采礦點(diǎn)；最后，處理異常、重復(fù)錄入點(diǎn)位及合并臨近點(diǎn)位104 個(gè)，剩余2 130 個(gè)非法違法采礦點(diǎn)。

3.2 遙感解譯判別依據(jù)

筆者在掌握研究區(qū)工作背景、內(nèi)容、技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，依據(jù)在采礦山、關(guān)閉礦山、修復(fù)治理礦山典型活動(dòng)特征，制定核銷、不核銷、待核查3 類非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯判別的依據(jù)（見(jiàn)表1）。

3.3 遙感解譯分類

筆者將預(yù)處理后的非法違法采礦點(diǎn)數(shù)據(jù)疊加前、后期影像和采礦權(quán)矢量數(shù)據(jù)，根據(jù)非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯判別依據(jù)，采用遙感變化監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合批準(zhǔn)建設(shè)用地等數(shù)據(jù)分析、甄別，將圖斑分為核銷、不核銷、待核查3 類。疊加對(duì)比前、后期影像，若非法違法采礦點(diǎn)圖斑邊界沒(méi)有繼續(xù)外擴(kuò)或開(kāi)采痕跡，或在后期影像上已修復(fù)治理、作其他用途等，則歸類為核銷；疊加對(duì)比前、后期影像，若非法違法采礦點(diǎn)邊界有繼續(xù)外擴(kuò)或者有持續(xù)開(kāi)采痕跡，則歸類為不核銷；疊加對(duì)比前、后期影像，若非法違法采礦點(diǎn)邊界在影像上無(wú)明顯變化，無(wú)法確認(rèn)是否核銷需外業(yè)核查的，則歸類為待核查。分類后根據(jù)圖斑類型制作前、后期影像截圖，形成初步解譯成果，核銷點(diǎn)1 575 個(gè)，不核銷點(diǎn)120 個(gè)，待核查點(diǎn)435 個(gè)。

3.4 圖斑審核

經(jīng)審查非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯初步成果，質(zhì)檢人員形成初步審查意見(jiàn)：如非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯不局限于礦區(qū)內(nèi)部，還需分析礦區(qū)周邊情況；礦區(qū)道路是判斷礦區(qū)是否仍在采的重要依據(jù)等。質(zhì)檢人員對(duì)初步成果進(jìn)行檢查及修改完善，核銷點(diǎn)由1 575 個(gè)增加至1 769 個(gè)，不核銷點(diǎn)由120 個(gè)增加至138 個(gè)，待核查點(diǎn)由435 個(gè)減少至223 個(gè)。再由礦產(chǎn)及遙感方面的專家審查初步核改成果，形成遙感解譯判別意見(jiàn)，對(duì)核銷、不核銷、待核查3 類圖斑進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、影像截圖審核。經(jīng)專家審查后，核銷點(diǎn)由1 769 個(gè)減少至1 630 個(gè)，不核銷點(diǎn)由138 個(gè)增加至414 個(gè)，待核查點(diǎn)由223 個(gè)減少至86 個(gè)。

表1 非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯判別依據(jù)表

4 結(jié)果分析

經(jīng)遙感初步解譯、初步審核及專家審查后，將福建省歷史非法違法采礦點(diǎn)歸為核銷類的非法違法采礦點(diǎn)1 630 個(gè)（占76.5%），這部分無(wú)需地方核查；歸類為不核銷及待核查的非法違法采礦點(diǎn)500 個(gè)（占23.5%），這部分需地方核查。經(jīng)遙感解譯分類后需下發(fā)地方核查的非法違法采礦點(diǎn)數(shù)量大幅減少，說(shuō)明非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯工作的開(kāi)展可減輕地方核查負(fù)擔(dān)、節(jié)約時(shí)間及人力成本，進(jìn)而提升自然資源監(jiān)管效率。歸為核銷類的非法違法采礦點(diǎn)首次發(fā)現(xiàn)年份為2015 年之前的1 438 個(gè)，占88.2%，說(shuō)明發(fā)現(xiàn)時(shí)間越久，核銷率越高；判別意見(jiàn)中因?qū)嵉貜?fù)綠（對(duì)應(yīng)無(wú)采礦痕跡且道路已復(fù)綠、已修復(fù)治理判別意見(jiàn)）核銷839 個(gè)，占51.5%，說(shuō)明近年來(lái)福建省非法違法采礦點(diǎn)整治工作取得明顯成效。歸為不核銷的非法違法采礦點(diǎn)有414 個(gè)，占19.4%，說(shuō)明該省仍存在不少非法違法采礦點(diǎn)復(fù)采的現(xiàn)象，礦產(chǎn)資源監(jiān)管壓力依然存在。

5 結(jié) 語(yǔ)

筆者通過(guò)多渠道獲取衛(wèi)星遙感影像，采用遙感變化監(jiān)測(cè)技術(shù)手段獲取福建省非法違法采礦點(diǎn)的變化信息，開(kāi)展歷史非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯研究，通過(guò)核銷歷史非法違法采礦點(diǎn)，可提升自然資源監(jiān)管效率，為礦產(chǎn)資源保護(hù)監(jiān)督提供技術(shù)保障。但受衛(wèi)星傳感器、拍攝角度、天氣等因素影響，部分遙感影像存在曝光過(guò)度、變形、陰影、云覆蓋等現(xiàn)象，影像質(zhì)量問(wèn)題增加了非法違法采礦點(diǎn)遙感解譯的難度，影響判別的準(zhǔn)確性。為了更好地服務(wù)于礦產(chǎn)資源監(jiān)管工作，可通過(guò)獲取衛(wèi)星遙感、航空遙感、低空無(wú)人機(jī)遙感相結(jié)合數(shù)據(jù)獲取渠道，形成全天候、全方位、近實(shí)時(shí)的多源影像立體觀測(cè)模式；開(kāi)展遙感影像自動(dòng)解譯研究，進(jìn)一步提升遙感解譯的速度及精度，應(yīng)用于礦山的宏觀監(jiān)測(cè)、常規(guī)監(jiān)測(cè)、精細(xì)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急監(jiān)測(cè)等。