内蒙古西部地区矿山遥感调查与监测

董双发，梁 鑫，吴 蔚，张剑峰，李名松，章新益，薛 庆，3，李婧玥

（1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.长庆油田分公司第六采气厂，靖边 718500；3.东华理工大学地球科学学院，南昌 330013）

内蒙古西部地区矿山遥感调查与监测

董双发1，梁 鑫1，吴 蔚1，张剑峰2，李名松1，章新益1，薛 庆1，3，李婧玥1

（1.核工业航测遥感中心，石家庄 050002；2.长庆油田分公司第六采气厂，靖边 718500；3.东华理工大学地球科学学院，南昌 330013）

矿山遥感监测是一项具有中国特色的基础国情调查工作。依托矿山遥感监测理论和矿山遥感监测技术体系，通过4 a的矿山遥感调查与监测工作实践，掌握了内蒙古西部地区矿产资源开发状况、矿山地质环境现状和矿产资源规划执行情况等诸方面客观现状，揭示了其分布规律和发展趋势，在方法研究、成果集成、调查与监测及综合分析等方面取得了丰硕的成果，为后续工作提供了基础参考数据，为矿政管理工作提供了重要的决策依据和技术支撑。

矿山遥感监测；矿产资源开发状况；矿山地质环境；矿产资源规划执行情况；内蒙古西部地区

0 引言

内蒙古西部地区矿产资源丰富，随着国民经济的快速发展，矿产资源的开采与利用程度越来越高，在为经济和社会发展提供重要物质保障的同时，也引发了很多矿山环境问题［1-10］，不同程度地存在矿山开采秩序差，矿山开采占压土地，尾矿坝和废渣堆放对下游水体和人身安全造成威胁，地下采空区产生的地面塌陷、地表水污染等问题。利用遥感技术准确、快速、高效掌握矿产资源开发状况、矿山环境现状及矿产资源规划执行情况的特点［1-8］，开展矿山遥感调查与监测工作势在必行。

为了解决国家及政府难以准确、快速、高效地掌握矿产资源开发状况、矿山环境现状及矿产资源规划执行情况的问题，2006年起，中国地质调查局部署了“矿产资源开发遥感调查与监测”工作［1］。2011—2014年，再次开展了新一轮矿山遥感调查与监测工作，“内蒙古自治区矿山开发遥感调查与监测”项目是其中的一个子项目，由核工业航测遥感中心承担内蒙古西部地区（包括呼和浩特市、包头市、乌海市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔市、乌兰察布市和阿拉善盟）遥感调查与监测工作。该项目的总体目标是：利用遥感技术开展内蒙古西部地区矿产资源开发状况和矿山环境遥感地质解译及矿山环境问题区环境监测，初步查明内蒙古西部地区矿产资源开发状况及引发的矿山地质环境问题，总结其变化趋势和规律，为区域地质环境保护和矿山地质环境治理等提供基础资料。本文从采用的技术体系、调查成果、方法研究、成果集成等几个方面介绍该项目4 a的主要工作进展与成果，以期为后续工作提供参考。

1 技术方法体系

矿山遥感监测是一项具有中国特色的基础国情调查工作［1］。在项目开展之初，计划项目实施单位（中国国土资源航空物探遥感中心）根据工作需求和工作流程，研究编制了《矿产资源开发遥感监测技术要求》［11］，以现代成矿理论和采矿学为理论依据，探索建立了矿山遥感监测方法，出版了《矿山遥感监测工作指南》［12］、《矿山遥感监测理论方法与实践》［13］、《矿山遥感监测技术方法研究》［14］和《中国矿山遥感监测》［15］等专著，为内蒙古西部地区矿山遥感监测工作的有序开展提供了较为完善的理论基础和技术方法支撑。

图1 技术路线框图Fig.1 Technological workflow

内蒙古西部地区矿山遥感监测工作依托上述研究成果，结合本地区工作实际，在充分收集分析区域成矿地质背景概况、矿产资源分布特征及其开发利用状况、矿山地质环境、采矿权设置和矿产资源规划执行情况等资料的基础上，以遥感技术为手段，采取遥感数据与其他多源数据相结合、计算机自动信息提取与人机交互解译相结合、室内综合研究与实地调查相结合的技术路线（图1），及时、准确、客观地开展矿产资源开发利用状况、矿山地质环境现状、矿产资源规划执行情况等遥感调查与监测，获取基础数据，编制矿产疑似违法图斑分布图、矿山地质环境现状图、矿山环境恢复治理现状图、矿产资源规划执行情况遥感监测图等系列成果图件；进行矿山地质环境评价等综合研究，形成综合分析与评价报告，为保持矿产资源的可持续开发与利用、维护矿业秩序及综合整治矿区环境等提供基础数据与决策依据。

2 主要进展与成果

2011—2014年间，在内蒙古西部地区累计完成1∶1万和1∶5万遥感调查与监测面积1.8万km2和9.5万km2、矿产卫片遥感解译209.2万km2、矿山环境监测178 km2。

2.1 调查成果及综合分析

开展了矿产资源开发状况、矿山地质环境问题和矿产资源规划执行情况等遥感调查与综合研究工作。

2.1.1 矿产资源开发状况

累计监测矿山开采点40 654个。其中提取疑似违法开采图斑1 483个，占总开采点数的3.65%；合法开采点6 278个，占总开采点数的15.44%；关闭或废弃开采点32 893个，占总开采点数的80.91%。

疑似违法开采以煤矿、铁矿、砖瓦用黏土和建筑用砂等矿种为主；违法开采类型以无证开采最多，擅自改变开采方式次之，疑似越界开采和以采代探最少；开采的煤矿主要分布在鄂尔多斯和乌海市2个地区，而金属矿山主要分布在包头北、集宁南和乌拉特等地区。

2.1.2 矿山地质环境问题

2.1.2.1 矿山占地情况

通过遥感调查，内蒙古西部地区现有矿山开发占地面积171 706.77 hm2（图2），约占内蒙古西部地区总面积（52.3万km2）的0.33%。其中，采场占地69 245.82 hm2，面积最大；中转场地占地29 978.37 hm2；固体废弃物占地61 586.19 hm2；矿山建筑占地1 109.23 hm2，面积最小；地下开采塌陷区占地9 787.16 hm2。

图2 内蒙古西部地区矿山占地分布图（地理底图引自2014年第二次土地变更调查工作用图）Fig.2 M ine land occupation in western Inner M ongolia

矿山占地按所属9大类矿山统计，能源矿山占地最多，为82 943.73 hm2；其次为建材及其他非金属矿山，占地34 206.59 hm2；再次为黑色金属矿山，占地23 724.13 hm2；化工原料、贵重金属、冶金辅助原料、有色金属、稀土和特种非金属矿山占地相对较少，分别为20 742.75 hm2，7 155.57 hm2， 1 646.33 hm2，1 226.99 hm2，39.35 hm2和21.33 hm2。

内蒙古西部地区矿山开发占地在总体分布上主要集中在鄂尔多斯市、包头市和阿拉善盟，占内蒙古西部地区矿山开发占地总面积的68.40%。矿山开发占地面积从大到小依次为鄂尔多斯市、包头市、阿拉善盟、乌兰察布市、乌海市、巴彦淖尔市和呼和浩特市。

2.1.2.2 矿山地质灾害情况

遥感调查发现矿山地质灾害135处。其中，滑坡62处，占灾害点总数的45.93%；采空塌陷42处，占31.11%；泥石流18处，占13.33%；崩塌13处，占9.63%。其中，特大型矿山地质灾害有11处，占8.14%；大型矿山地质灾害有35处，占25.93%；中型矿山地质灾害有56处，占41.48%；小型矿山地质灾害有33处，占24.45%。

在矿山地质灾害数量上，鄂尔多斯市（45处）、包头市（33处）、乌兰察布市（18处）和乌海市（18处）位居全区前4位。特大型矿山地质灾害11处，分别为包头市4处、乌兰察布市3处、阿拉善盟3处和乌海市1处。

矿山地质灾害在成因上主要与矿山开采方式和开采规模密切相关。地下开采易引起采空塌陷，大型露天开采易引起滑坡、崩塌，不合理堆积的固体废弃物易造成泥石流灾害。

矿山地质灾害若不能得到及时有效治理，将有更加严峻的趋势。正在利用的地下开采矿山或将引起新的采空塌陷，或使已经发生的采空塌陷变得更为严重；正在利用的露天开采矿山或将引起新的滑坡、崩塌灾害，或使已经发生的滑坡、崩塌灾害变得更为严重；而固体废弃物不合理堆积存放的区域在遇暴雨时易引发泥石流灾害。

2.1.2.3 矿山环境恢复治理情况

遥感调查发现，内蒙古西部地区现有已恢复治理矿山总面积为13 643.05 hm2，占矿山占地面积的7.95%，矿山环境恢复治理远远不够，废弃矿山的治理力度有待加强。

从已恢复治理的矿山面积来看，恢复治理面积最大的地区为鄂尔多斯市（7 199.12 hm2），其次为乌海市（4 458.75 hm2），再次为包头市（726.26 hm2），阿拉善盟、巴彦淖尔市、呼和浩特市和乌兰察布市恢复治理面积分别为643.75 hm2，360.34 hm2，140.7 hm2和114.13 hm2。

从恢复治理企业类型来看，大型国有矿山企业较其他企业矿山环境恢复治理情况好，治理面积较大。2.1.2.4 “矿山复绿”行动工程监测情况

对“矿山复绿”行动工程进行遥感监测的结果表明，内蒙古西部地区98个治理工程中已有45%以上开展了相关治理，治理面积901.26 hm2，占规划治理面积（2 487.71 hm2）的36.23%。其中，鄂尔多斯市治理面积最大（431.73 hm2），占该市规划治理面积的200.26%；其次为包头市（治理面积314.57 hm2）；再次为阿拉善盟（治理面积132.23 hm2）；其他几个地市治理面积由大到小依次为巴彦淖尔市、乌兰察布市和呼和浩特市；乌海市有2处地区未开展与“矿山复绿”工程相关的治理工作。

2.1.2.5 矿山地质环境遥感评价

图3 内蒙古西部地区矿山地质环境遥感评价图（地理底图引自2014年第二次土地变更调查工作用图）Fig.3 Remote sensing assessmentmap ofm ine geological environment in western Inner M ongolia

基于层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）构建了内蒙古西部地区矿山地质环境评价体系，确立了以自然地理、基础地质、资源损毁和地质环境为准则层的评价系统；以综合指数作为定量化指标，按评价单元分区建立了矿山地质环境质量指数数学模型；将工作区划分为矿山开采对矿山地质环境的严重影响区、较严重影响区、一般影响区和无影响区4类（图3），其面积分别为2 468.05 km2， 9 842.03 km2，24 200.76 km2和486 489.16 km2，分别占内蒙古西部地区总面积的0.47%，1.88%，4.63%和93.02%。

2.1.3 矿产资源规划执行情况

（1）矿产资源开采规划执行情况。总体形势不容乐观，尤其是规划中禁止开采区的执行情况较差。内蒙古西部地区63处开采规划区块中，达到规划目标的有22处，仅占规划区数的34.92%。在17处重点开采规划区块中，11处达到规划目标，占该类规划区数的64.70%；2处鼓励开采区块均未达到规划目标；2处限制开采规划区块中有1处达到规划目标；42处禁止开采规划区块中仅有10处达到规划要求，只占该类规划区数的23.81%。

（2）矿山生态环境恢复治理和土地复垦工程规划执行情况。内蒙古西部地区矿山环境恢复治理规划区执行情况较好。在28处矿山地质环境保护和恢复治理分区中，达到规划要求的有19处，占该类规划区数的67.85%。在40个土地地质环境保护与恢复治理工程中，17个未开展治理；24个土地复垦工程中有12个开展了土地复垦，土地复垦率为50%。

2.2 方法研究

2.2.1 ZY-1 02C数据精纠正方法研究

针对工作中的技术难点，开展了“ZY-1 02C数据精纠正方法”研究。通过分析ZY-1 02C（简称02C）卫星原始数据质量和几何精纠正过程，认为影响02C数据精纠正的主要因素为原始HR和PMS数据存在一定的空间位移、数据几何畸变情况较复杂、现有软件中缺少02C数据物理模型及相应参数等。为此，针对02C数据的特点，提出了适用于一般影像的有理函数纠正方法和适用于变形情况较复杂影像的分区域纠正方法，在矿山开发遥感调查与监测工作中，综合应用上述2种方法，取得了较好的几何精纠正效果。

2.2.2 矿山地质环境综合评价体系建立

以内蒙古西部地区的矿山遥感调查与监测大数据为基础，以矿山地质环境评价为目标层，以自然地理、基础地质、资源损毁和地质环境为准则层，以地形地貌、地质构造等16项因子为指标层，构建了适用于内蒙古西部地区的矿山地质环境综合评价的3级指标体系。利用层次分析法（analytic hierarchy process，AHP），建立了各评价指标分级标准，构建两两判断矩阵，确定各指标层因子对目标层的权重值，通过一致性检验和各因子的综合计算，得出矿山地质环境综合指数；依据该指数分布特点，将工作区划分为矿山开采对矿山地质环境的严重影响区、较严重影响区、一般影响区和无影响区4类。

2.3 成果集成

（1）以内蒙古西部地区矿山开发遥感调查与监测项目成果为基础，以全国矿山遥感监测信息系统为平台，完成了2011—2014年4 a的矿山遥感调查与监测成果数据规范化整理和入库工作，建立了内蒙古西部地区矿山遥感监测成果数据库。

（2）及时向国土资源管理部门提交了各年度的监测成果；分年度编写了矿产资源开发遥感调查与监测成果报告；及时分析了矿产疑似违法图斑、矿山地质环境问题等分布范围及变化情况，提出了相关对策建议；编制了各年度内蒙古西部地区矿产疑似违法图斑分布图，并上报中国地质调查局和国土资源部，实现了工作成果的及时应用。

3 结论

2011—2014年，依托矿山遥感监测理论和矿山遥感监测技术体系，开展了内蒙古西部地区矿产资源开发状况遥感监测工作。历年的矿产资源开发秩序相关成果数据已经在各年度矿政管理工作中发挥了重要作用，对非法采矿、用矿起到了震慑作用。矿山遥感监测正在或已经成为矿政管理工作的重要技术手段。

（1）基本查明了内蒙古西部地区重要规划区、矿集区的矿产资源规划执行情况，为全国矿产资源规划监管和新一轮规划制定等提供了重要参考数据。

（2）基本查明了内蒙古西部地区重要规划区、矿集区的矿山地质环境问题，对重点矿山地质灾害集中区开展了连续监测，为矿山环境整治工作及时提供了资料服务。

（3）以年度监测成果为基础，建立了内蒙古西部地区重点矿区矿山地质环境遥感监测本底数据库，为矿山环境监测工作的持续开展奠定了基础。

（4）以为国土资源部矿政管理工作提供快速服务为目标，编制了内蒙古西部地区重点矿区矿产疑似违法图斑分布图、重点矿区矿山占地分布图、重点矿区矿山地质灾害分布图等成果，全面反映了内蒙古西部地区重点矿区的矿产资源开发状况和矿山地质环境问题，为政府决策提供了重要依据。

（5）按年度及时汇总并提交了监测成果数据，为及时遏制和打击矿产资源违规开采行为提供了准确、高效的遥感依据。

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［15］ 杨金中，秦绪文，聂洪峰，等.中国矿山遥感监测［M］.北京：测绘出版社，2011.

（责任编辑：刘永权）

M ine remote sensing investigation and monitoring in western Inner M ongolia

DONG Shuangfa1，LIANG Xin1，WUWei1，ZHANG Jianfeng2，LIMingsong1，ZHANG Xinyi1，XUE Qing1，3，LIJingyue1
（1.Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry，Shijiazhuang 050002，China；2.No.6 Gas Recovery Plant，Sinopec Changqing Oilfield Company，Jingbian 718500，China；3.School of Earth Sciences，East China University of Technology，Nanchang 330013，China）

Mine remote sensing monitor is a basic survey with Chinese characteristics.Relying on mine remote sensingmonitor theory and technology system，the exploitation situation ofmineral resources，themine geological environment，and the implementation ofmineral resource plan in western Inner Mongolia have been surveyed for4 years.The distribution rules and the development trend are revealed by the above researches.Besides，the research method，result integration，investigation and monitoring and comprehensive analysis are achieved，providing the basic data reference for following work，important decision-making basis and technical support formining administration.

mine remote sensing monitoring；mineral resources development status；mine geological environment；implementation ofmineral resources plan；western Inner Mongolia

董双发，梁鑫，吴蔚，等.内蒙古西部地区矿山遥感调查与监测［J］.中国地质调查，2016，3（5）：48-53.

TP79

A

2095-8706（2016）05-0048-06

2016-04-12；

2016-05-23。

中国地质调查局“内蒙古自治区矿山开发遥感调查与监测（编号：1212011220072）”项目资助。

董双发（1980—），男，高级工程师，主要从事矿山遥感监测、矿产资源遥感调查等工作。Email：38057677@qq.com。