基于遥感技术的矿产执法与传统方法比较

　　矿产资源是指经过地质成矿作用，埋藏于地下或出露于地表，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。矿产资源是重要的自然资源，是社会生产发展的重要物质基础。现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。

　　1 矿产执法检查的必要性

　　随着社会经济的发展，国家工业化进程的加快，对矿产资源的要求日益增长。由于矿产资源的不合理开发利用，使矿山及其周围的环境受到严重污染，生态环境产生严重的破坏，人居环境严重恶化。这不仅威胁到人民群众的生命安全，而且也严重地制约了国民经济的发展。据初步调查资料，我国因采矿活动破坏的土地面积逐年增加，大量矿山植被遭到破坏，导致水土流失严重、江河湖泊淤塞、山洪泛滥。矿山开发中导致的采空塌陷等地质灾害以及产生的“三废”污染也十分严重。长期以来，由于法制观念淡薄和受经济利益驱使，一些矿区的无证开采、越界开采、持勘查许可证采矿等现象时有发生。矿产资源的违法开发，使许多矿山都对周围生态环境造成了严重的破坏和影响，使人民的生命财产安全受到威胁，产生了各种各样的地质环境问题，危及到矿区周边地区人居生态环境的安全，严重制约了地方经济的可持续发展。

　　矿产违法形式严峻，如何加大矿产违法事件的查处力度，如何遏制新环境下的违法开发矿产资源势头，如何预防新的违法事件的发生等实际问题，就显得十分必要。

　　2 矿产执法检查的传统方法

　　2.1 矿山巡查
　　国土资源执法监察部门定期或不定期地开展矿山动态执法巡查活动，及时掌握矿山的基本态势，发现违法行为并及时制止，能够预防和正确处理好矿山违法违纪行为。实施动态执法巡查是对矿山加强日常管理的有效措施。该方法是传统矿产执法检查的主要方法之一，其实施关键是工作人员要熟悉当地环境和当地矿产资源分布情况。

　　2.2 根据群众举报，对相关矿山开展执法
　　群众举报是传统矿产执法的重要信息来源。非法开采对农村土地的非法占用、对矿山周围环境的破坏，矿山开发中导致的采空塌陷等地质灾害，以及产生“三废”污染，严重侵犯到集体土地的使用者和管理者——农民的利益。所以，群众举报是重要的、可靠的违法用地信息来源。做好信访接待、保证沟通渠道畅通是此方法的先决条件。

　　2.3 违法采矿的专项整治
　　专项整治是指针对突出的矿产违法行为，由主管部门或多个部门，在较短的时间内从重、从快地进行的行政检查、执法处罚行动。一般通过当地政府组织、相关职能部门联动，有针对性地集中开展打击非法采矿活动。专项整治一般出动执法人员较多，力度大，时间跨度较短，一般能起到立杆见影的效果。

　　2.4 传统方法的劣势
　　矿产资源多分布在交通不便的山区，有的地方更是日常巡查很难到达的地方，通过巡查很难及时发现违法行为。即使通过举报，等执法人员到场，违法人员也可能逃离，很难有效打击非法开采资源的行为。在国家日益重视矿产开发的形势下，非法开采矿产资源也出现一些新的动态。如昼伏夜出、安排有专职的“哨兵”值班、参与人员社会关系复杂、有不明身份的社会人员武力阻挠执法、少数矿产管理人员参与违法等，对执法工作带来很大的困难。而矿产违法的专项整治需要花费巨大的人力、物力和财力，很难长期开展，使得一些违法开采行为很容易死灰复燃。

　　3 基于遥感技术的矿产执法

　　3.1 遥感技术
　　遥感（Remote Sensing），从广义上讲是遥远的感知,非接触、远距离的探测技术。狭义是指借助于专门的探测仪器（传感器），把遥远的物体所辐射（或反射）的电磁波信号接收记录下来，再经过加工处理，变成人眼可以直接识别的图像，从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。

　　遥感作为一门新技术，以它的宏观性强、时效性好、信息量丰富、工作效益高等优势广泛应用于国土、测绘、地矿、军事、农业、林业、海洋等领域。

　　根据遥感平台，主要分为航天遥感和航空遥感。航空遥感需要进行专门的航空摄影，受气候等环境因素影响较大，信息保障程度相对较低。随着卫星技术的高速发展，商业遥感卫星的分辨率不断提高。而我国近几年不断发射的高分辨率卫星，也使得遥感数据更容易获得。因此，航天遥感是目前矿产执法最合适的信息源。

　　3.2 技术路线
　　矿产疑似违法图斑解译是矿产执法的重要步骤，是矿产执法成果质量的关键。矿产疑似违法图斑提取主要通过收集购买资料，进行人机交互式解译提取疑似图斑，通过野外验证，形成矿产疑似违法图斑成果。以下着重介绍矿产疑似违法图斑提取的相关技术和方法。

　　3.2.1 资料准备
　　需要准备的资料包括影像、矿权资料、探矿权资料以及其他地理信息资料，主要包括以下几方面：①两期遥感影像资料：②最新矿权资料，区别有效矿权和无效矿权；③最新探矿权资料，区别有效探矿权和无效探矿权；④省级、市级、县级、乡级、村级行政区界线；⑤省级、市级、县级、乡级、村级地名点。

　　3.2.2 疑似图斑提取
　　疑似违法图斑是指利用两期遥感图像对比，套合最新的矿权（探矿权、采矿权）数据库并通过分析后，人机交互式解译圈定出矿井位置与地表开采面封闭区间。矿产疑似违法图斑包括开采面和开采硐口这两类图斑，通过矿权范围、附近相关采矿设施、影像纹理特征进一步判断确认其开采矿种、开采状态和违法类型。

　　在具体工作中，需要建立各种矿山地物的解译标志，根据不同分辨率遥感数据源能解译的内容以及精度，采用人机交互解译的方法，进行矿产疑似违法图斑的提取，并对提取的图斑的开采矿种、开采方式、开采状态以及违法违规类型进行初步的判定，以供一下步的野外核查使用（表1）。【表1】
　　
　　3.2.3 野外核实
　　遥感解译过程中，必然会存在一定数量的空间位置的错判，属性信息的误判，以及图斑的遗漏。通过实地核查，修正错误，完善属性信息，增补遗漏图斑，保证结果的可靠性、真实性和准确性。

　　3.3 遥感数据源
　　（1）优于1米分辨率遥感卫星数据（WorldView01、WorldView02、QuickBird、GeoEye、Ikonos等）多光谱融合数据可提取矿产地下开采井口、硐口位置，露天采场范围及其活动采区。其中井口、硐口位置需要结合断头路、排土场等采矿形迹进行定位，开采主矿种定义要结合区域地质矿产图、矿产资源分布图及采矿权、探矿权资料。开采状态依据周边矿山道路及采矿痕迹（中转场地、固体废弃物、矿山运输工具等）进行判定。

　　全色数据可提取露天采场范围，但采场内活动采区不易确定，需外业验证后方可确认。地下开采井口、硐口不易提取。开采主矿种定义要结合区域地质矿产图、矿产资源分布图及采矿权、探矿权资料。开采状态依据周边矿山道路及采矿痕迹（中转场地、固体废弃物、矿山运输工具等）进行判定。

　　（2）低于1米、优于2.5米分辨率遥感卫星数据（Spot5、RS-2）可提取露天采场范围，在地形复杂区域采场范围内活动采区不易确认。其开采主矿种要结合区域地质矿产图及采矿权、探矿权资料确认，开采状态依据周边矿山道路及采矿痕迹（中转场地、固体废弃物、矿山运输工具等）进行判定。

　　矿产地下开采井口、硐口可依据矿山道路和矿山开采痕迹结合区域地质矿产图推测其存在，但精确位置需依靠外业验证后得到。在矿山开采时间长或开采比较混乱的地区必须辅助外业工作方可确认地下开采井口、硐口的位置。

　　（3）低于2.5米、优于5米分辨率遥感卫星数据（RapidEye、RS-8）可依据矿权及附近地层相关信息提取露天采场范围。较大规模的开采痕迹可通过两期影像对比发现，较小规模的开采导致的图斑范围变化不易发现，需要进一步进行野外核查。

　　3.4 矿山要素遥感解译标志
　　（1）开采点（硐口）
　　开采硐口一般很难直接判读，但是可以通过间接标志判读出来。主要的间接标志主要有两类：

　　一是矿山道路（断头路）。开采硐口一般和矿山道路或者铁轨相连，因此一般处于断头的矿山道路或铁轨的终端处。二是矿山建筑。有些硐口位于工棚下面，不能直接判读，但是在工棚附近一般有大量的废石堆。一般废石堆有道路或铁轨相连，因此可以通过道路和铁轨追踪出硐口所在的工棚。因而可以判断出硐口的大致位置，需野外进一步确认硐口的精确位置。如煤矿或者铅锌矿开采硐口附近一般会有大量煤矸石堆、废石堆或者部分矿石，此外高分影像还能分辨出运输矿石的车辆。同时也可以间接地通过断头路来寻找开采硐口位置，一般来说断头路的尽头为开采硐口位置。

　　（2）开采面
　　一般来说开采面物质成分主要是矿产采掘剥离的泥土为主、部分夹杂岩石，因此影像的特征在外观上表现为黄色或黄色为主。相对一般废石堆来说，纹理显得相对杂乱,黄白相间的不规则多边形。开采面占地面积一般较大，植被一般已被剥离、剔除，影像的边界清晰。

　　开采面影像解译的间接标志为：开采面往往会与一条或多条简易道路连接，直通选矿厂或废石弃土堆放处；附近有相关配套的开采设置，比如碎石机、挖机和运输车,大部分开采面分布在矿权边界的内部或周边；一般来说，登记为露天开采或露天开采＋地下开采的矿山都有开采面；现有矿权资料边界外围可能存在越界开采、无证开采或过期停采的开采面，可通过上述影像标志进行判断。

　　相对不同矿种，其开采面的纹理也有所不同。非金属矿的开采面规模较小，影像亮度对比度较高，与附近地物形成鲜明的对比；金属矿开采面规模较大，且附近一般配套有尾矿库、选矿场或者选矿池。如锰矿、铅锌矿等露天开采面，附近还应有尾矿库和洗矿场等中转场地。

　　（3）固体废弃物
　　固体废弃物包括排土场、尾矿库、煤矸石堆和废石堆，它们都是由于开采矿石产生的附带品。排土场、煤矸石堆和废石堆一般出现在离开采硐口或者开采面较近的位置，形状和纹理较为规则。固体废弃物物质成分主要是采矿及选矿后堆弃的岩石、部分夹杂弃土，因此影像特征在外观上表现为白色或白色为主白黄相间的不规则多边形，占地面积较开采面小。因开采方式和开采量的差别，占地面积也存在差异，表面一般难于生长植被，影像的边界清晰。固体废弃物解译的间接标志为：一般在矿山或选矿厂附近，大多就近堆放，部分比较规范的矿山在外侧常常建有挡土墙。露天矿的固体废弃物一般在工作面附近，规模较大，位置可能随工作面的变化而变化；而地下开采的固体废弃一般位于硐口附近，规模相对较小，位置较固定。

　　（4）中转场地
　　中转场地包括煤堆、其他矿石堆、洗煤场、选矿池和选矿场。湖南省工作区范围内未发现洗煤场这类中转场地。选矿池主要涉及的是采用浸泡法进行开采的稀土矿。中转场地由于其起到矿石精选和中转矿石的作用，故一般分布在交通比较便利的区域，有利于原矿石加工的原料和成品矿石的运输。煤矿的煤坪分布较为集中，且屋顶呈蓝色；铅锌矿选矿场分布在开采点附近，屋顶涂有颜色，一般附近就有配套尾矿库。

　　4 基于遥感技术的矿产执法与传统方法比较

　　要发现违法采矿信息，查处违法案件，传统方法和“基于遥感技术的矿产执法”都能在某些方面显示优势。从技术方法的先进性、经费投入以及工作效益等方面权衡，“基于遥感技术的矿产执法”要优于传统的执法方法。比较如下：

　　4.1 目标信息来源的比较
　　矿产执法的首要任务是发现违法目标。基于航天遥感技术的方法主要借助计算机操作，通过前后两期遥感影像的比对，使矿产疑似违法信息的发现更加容易。这种方法的外业工作量较少，且可以在室内对其矿权等相关手续进行对照，确定其是否违法。传统方法主要开展野外巡查，对象是工作区内的所有地物，工作量大；群众举报由于受外界干扰大，也难以获取准确和更多的信息。

　　4.2 成本与效率的比较
　　基于航天遥感技术的方法需要直接投入的卫星数据购置费较高，但工作目标明确，工作效率高，且随着国产高分辨率卫星的发射和投入使用，数据购置费将大大降低；而传统方法，需耗费大量财力和人力用于长时间的外业工作。综合考虑，基于航天遥感技术方法更更省时省力。

　　4.3 成果质量的比较
　　基于航天遥感技术的方法通过人机交互解译并圈定疑似违法图斑，其优点是地类判读准确度高、圈定图斑面积精确、难以遗漏等，得到的成果能够全面、细致、直观地反应工作区在某时段的矿产开发利用状况，为现场执法提供方向性指导和直观证据。

　　传统方法可以反映调查时刻的矿山违法状况，但是要知道违法以前的相关情况，确定其违法性质时，由于基础图件误差，违法违规进行图件修改，以及相关部门隐瞒事实、拒不提供相关资料等现实原因，执法取证相当困难，成果资料难以完整、细致、深入。

　　5 结语

　　地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球定位系统（GPS）即“3S”技术，是当代高新技术的重要组成部分，涉及计算机技术、信息技术、波普传输技术及航空航天技术等，具有宏观、经济、快捷等特点。近30年来，随着科技的进步，3S技术在资源与环境评价中得到了广泛应用。因此，无论是从技术上的先进性、信息源的保障程度考虑，还是从经费投入和工作效益等多方面权衡，基于航天遥感技术的方法是目前矿产执法中最佳的方法。

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