地质测绘技术在矿产资源开发利用与监测中的应用研究*

储修林

(安徽省地质测绘技术院，安徽 合肥 230022)

0 引言

地质测绘行业发展起步于20世纪50年代，全国各省、直辖市地矿系统均成立了专业地质测绘队伍，服务于地质调查、矿产勘查及国家重点工程等对测绘的需求。随着国家改革开放、科技跨越式发展，通过GPS、RS、GIS以及计算机、网络技术融合，地质测绘技术得到了飞速发展，广泛服务于交通、城市建设、自然资源调查等国民经济发展和建设各个方面。利用现代地质测绘技术，统筹矿产资源开发利用全过程监管是合理开展矿产资源开发利用、高效及时监测管理的必然要求。

本文从地矿行业提供测绘技术服务的角度，分析了矿产资源开发利用与监测现状与需求，阐述了利用地质测绘技术服务于矿产资源开发利用与监测的方法，为地质测绘队伍综合应用各种信息化技术来支撑矿产资源绿色开发、高效利用及全面监测监管提供参考。

1 矿产资源开发利用与监测现状分析

1.1 矿产资源开发利用现状

当前我国经济高质量可持续发展要求矿产资源利用方式，从以规模速度为主的粗放增长转向以质量效益为主的集约增长，实现高效利用和清洁利用。矿产资源开发利用与监测将把绿色、高效、节约、环保等放在突出位置，矿产资源开发利用的粗放方式将彻底摒弃，政府将综合运用法律、行政、财政等政策来鼓励新技术的推广、应用，举国家之力来促进矿产资源开发的节能减排与绿色开发。

安徽作为矿业大省，截至2017年底，全省发现各类矿产128种，计算到亚矿种则为160种，查明资源储量的矿种123种(含亚矿种)，其中能源矿种6种，金属矿种21种，非金属矿种94种，水气矿种2种。依据公布的《安徽省矿产资源总体规划(2016-2020)》数据，截至2015年底，全省开发利用固体矿产76种(含亚种)，矿山总数由5 906家减到1 638家，其中生产矿山835家、筹建矿山140家、停产矿山554家、闭坑矿山79家、其他矿山30家，矿山总数大幅减少，矿产资源开发规模结构明显优化，大中型矿山数量占比由基期的3%增加到41.7%，矿山企业的“三率”水平显著提高，绿色矿山建设步伐加快，全省33家矿山入选“国家级绿色矿山试点单位”，其中14家被授予国家级绿色矿山。

1.2 矿产资源开发管理现状

2018年11月，安徽省自然资源厅贯彻执行党中央关于自然资源工作的方针政策和决策部署，针对管理对象和监管方式重新作出了系统划分。矿产资源开发利用过程的监管分为矿产资源规划、矿产资源勘查、矿业权设置、矿产资源开发和闭坑治理5个环节，涉及到国土空间规划处，地质勘查管理与灾害防治处，矿业权管理处，执法处，矿产资源保护监督处，国土空间生态修复处等6个处室，相应职能部门在矿产资源开发利用的政策制定、行业标准、监督执法等方面采取综合手段促进矿山企业在开发利用技术、资源与环境保护、安全生产方面加强投入、依法科学开发，具体业务涉及矿产资源规划、矿山开采规模、矿产开发利用技术、矿产资源综合利用水平(“三率”)、矿山地质环境保护与综合治理(“绿色矿山”)、矿山企业安全生产等方面设置门槛和执法监督。

2 矿产资源开发利用与监测的需求

2.1 可持续高质量发展的需求

安徽近15年(2005-2019年)经济发展水平得到了迅速提高，生态环境、自然资源和经济社会发展既相互促进又互相制约，反映在矿产资源开发利用监测政策上主要分为3个阶段：以鼓励开发为主，在开发中进行保护(2005-2010年)、以严审批促进高质量开发，兼顾环境治理与恢复(2011-2015年)和以保护为主，适度开发(2011-2019年)。

政府通过政策调整来引导产业改革以促进经济、社会和自然的可持续高质量发展。当前，政策调整方向为“绿水青山就是金山银山”，将生态环境保护放在更加突出的位置，仅仅围绕这一中心进行资源开发利用。要实现“绿水青山”这一目标，政府需要在矿产资源开发过程中创新监测手段、完善技术标准、依托专业技术队伍来促进矿山开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化这一宏伟目标。

2.2 矿政管理与动态监测需求

国家行政机构深化改革的方向是由“重审批、轻监管”向“审批简化、监管加强”转变，因此在矿产资源开发利用监管领域仅仅依靠当前管理技术及手段已经无法满足政府加强监管执法的需求。

传统的监管方式对卫星遥感与普通航空摄影依赖较大，但高空遥感及航空摄影在机动性、灵活性和安全性上与低空摄影测量相比存在一定劣势，通过低空作业，获取高分辨率影像精度高、测图精度可达1∶500，具有成本相对较低、操作简单、周期短、效率高的综合优势。日常管理业务中，真彩色、大比例尺、高精度、现势性强的低空航测遥感数据已是各处室对监管类业务的刚性需求。

结合矿产资源开发利用与监测业务需求，建设符合“三深一土”国土资源战略科技新格局需要的数据采集、集成、统计、分析与应用的技术服务体系，将实现对矿产资源开发利用全空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理、更新及展示，采用大数据技术解决监管质量的盲点、痛点、难点已成为政府职能部门监管的重要需求，也是矿政管理的当务之急。

3 矿产资源开发利用与监测方法技术应用

3.1 技术发展方向

矿产资源开发利用与监测的技术发展方向是建立统一的矿产开发利用与监测过程中的时空框架，整合矿产资源生命周期各阶段的数据资源，建立数字化、信息化、智能化的矿产资源生命周期内的空间数据库和集成化的矿产资源真三维空间模型，辅以先进科学的物化检测分析，关联矿产资源生命周期内各类软件系统与数据流程，为矿产资源开发利用过程中的设计、勘查、生产、安全管理、环境治理等提供基础平台和决策支持。矿产资源开发利用与监测的技术发展方向是促进矿产资源开发利用与现代测绘地理信息技术融合革新，支撑矿产资源开发利用智能化，保障矿产资源开发利用安全、高效、绿色及可持续性。

当前测绘地理信息技术的飞速发展已经渗透并改造了大量传统行业，矿产资源开与监测发展趋势将是融合计算机、卫星遥感、卫星导航定位、激光雷达、航空测量、GIS系统、物联网、大数据集成与利用、云计算分析等，综合应用各种信息化技术来促进矿产资源绿色开发、高效利用及全面监测。

矿产资源开发利用与监测技术发展方向，如图1所示。

图1 矿产资源开发利用与监测技术发展方向Fig.1 Technology development direction of exploitation，utilization and monitoring of mineral resources

3.2 地质测绘技术的应用

矿产资源开发、利用与监测已融入矿政管理与生态环境保护全过程，2016年12月，原国土资源部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部、国家能源局联合印发了《矿产资源开发利用水平调查评估制度工作方案》(以下简称“工作方案”)，要求以矿产资源全面节约和高效利用为目标，以矿业权人勘查开采信息公开公示为基础，动态调查矿产资源开发利用现状，科学评价矿产资源开发利用水平，健全完善评估指标体系，构建激励约束机制，推动矿产资源利用方式根本转变。依据工作部署，矿产资源开发利用与监测方法主要体现在信息数据采集，动态调查，评估评价系统研究。

宏观上，矿产预查、普查、详查、勘探、开采、环境治理及矿政管理等找矿、采矿、治矿、生态恢复的不同阶段，都离不开信息化工作的支持。过去，地形图、地质图、剖面图等二维图件是传统矿产资源开发利用与监测最原始的成果形式；现在，空间信息技术与互联网技术已经和矿产资源开发利用与监测实现了融合发展，卫星遥感、卫星导航定位、激光雷达、航空测量、GIS系统、物联网、大数据集成、云计算分析等信息化技术已经成为地质矿产工作的基础性、保障性技术手段，同时也是矿产资源开发利用与监测技术发展的唯一路径。

地质测绘技术在矿产资源开发利用与监测的应用，如图2所示。

图2 地质测绘技术在矿产资源开发利用与监测中的应用示意图Fig.2 Application of geological surveyind and mapping technology in exploitation,utilization and monitoring of mineral resources

微观上，根据“工作方案”要在现有27个矿种“三率”最低指标基础上，研究制定领跑者指标，到“十三五”末，完成46个矿种“三率”最低指标和领跑者指标，逐步建立较为完善的评估指标、评估方法、评估流程的评估体系。2018年，由原安徽省国土厅整治处组织，调查了露天开采非金属矿山、露天开采金属矿山、井采煤矿山、其他类型矿山4种类型矿山，形成调查表687份、绿色矿山标准建设、绿色矿山规划、绿色矿山管理办法等文件。绿色矿山建设和管理的技术标准要求，为矿产资源开发利用评估系统的丰富完善提供了重要参考指标。

如何集成不同部门、不同技术标准的信息平台成为矿产资源开发利用与监测信息化进一步发展的重点。而面向服务的软件体系架构(SOA)方法的提出和GIS技术的发展，加上云计算技术，针对不同的矿区实际情况和开采过程出现的各种资源开发、生态环境、经济发展等问题，应用SOA技术及GIS技术相结合，建立矿区开发利用管理信息系统，可以综合矿区资源、环境、生态，以及生产和管理所需要的各种信息，对矿区各种组成要素的空间性状、相互关系、变化过程、相互作用规律、反馈机制、调控原理等进行动态过程分析、开发预测，进而为矿区资源开发、管理和利用提供决策平台，为生态环境系统治理提供空间信息服务。

针对矿产资源开发利用与监测信息管理要求，设计架构包括客户层、应用服务层和数据服务层3个层次的矿产资源开发利用与监测信息服务系统，如图3所示。

图3 矿产资源开发利用与监测信息服务系统框架Fig.3 Framework of information service system for exploitation，utilization and monitoring of mineral resources

应用服务层主要任务是建立矿区可持续发展空间信息服务的应用系统，通过方法实现、系统开发等，建设空间信息技术应用子系统，主要包括矿业安全生产与防灾减灾系统、矿区环境保护与生态整治系统、矿产资源高效集约利用管理系统、矿区发展决策支持系统等，为应用提供支持。数据服务层主要描述动态环境监测与生态环境数据库、安全生产数据库、解释矿区资源、环境与灾害问题的空间信息机理、空间数据组织、空间分析、空间模拟与预测、空间模型、方法与遥感、地理信息。

数据层是系统架构的核心，其主体分为3个层次(数据采集和处理、数据库群、数据访问层)和数据维护管理，其中，数据采集和处理就是采集原始数据，并在此基础上经过统一分类编码、质量控制和统计加工形成的标准规范的数据集。

4 结束语

在事业单位体制改革、机构优化整合和注重生态文明和谐发展的大时代的背景下，地质测绘事业单位应紧密结合当前自然资源、生态环境保护等国家政务管理内容，积极对接政府对矿产资源开发过程的环境保护、强化矿产资源开发利用的动态监督管理需求，抓住矿产资源开发与利用监管方式调整、绿色矿山建设等重要机会，优化人才装备资源配置，推进地质测绘技术在矿产资源规划、矿山地质环境保护和安全监测等业务支撑方面发挥主力军作用。