利用遥感技术的矿山开发状况信息提取分析

第一章绪论

1.1 选题背景及意义
1.1.1 选题背景
随着国民经济的迅速发展，矿业已经成为影响经济发展的一项重要的支柱产业。尤其是近年来，在国内外市场上矿产品价格的一路上扬的影响下，煤炭、石油等能源矿产及铁、铜等金属矿产资源价格一路攀升，促进了矿产资源产业快速发展（任忠宝，2011）。山西省岚县研究区是我国重要的煤、铁等矿产资源地。成矿地质条件好，该地区有大型矿产地 6 处，中型矿产地 13 处，小型矿产地 10 处，矿点及矿化点94 处。该区煤炭资源丰富，但开采规模较小，煤矿主要开采方式为硐采。该区铁矿分布广，蕴藏量大，已探明储量 9.81 亿吨，占山西省已知铁矿探明储量的28、1%。其中岚县袁家村矿区探明储量 9 亿吨，以娄烦尖山铁矿为代表，是山西省已知铁矿中规模最大的一座矿山。虽然岚县矿产种类多、资源丰富，但是该区自然条件相对恶劣，生态环境比较脆弱。
近年来随着社会经济发展的加快，加大了对岚县资源的需求。但是岚县研究区自开发以来，由于缺乏统一的规划和对矿产开发监管力度不够，加上不少资源开发企业只注重经济效益和自身的利益, 对资源进行不合理开发，并且在矿业经济保持快速增长的同时，也存在着布局不合理、矿产资源开发秩序混乱、矿山环境污染严重、资源利用率低等影响矿业经济健康发展的一系列问题(梁晖,2005)。长期以来，为了能够实现矿产的可持续开发，国家相关部门加大力度对该地区矿产资源进行统一监管，但是由于各方面条件的限制，监管基本上采用逐级统计上报、群众举报或间歇巡查的传统矿山监测方式进行，虽然能见成效，但工作程序繁杂、成本高，成效低，往往会因为耗时过长而达不到及时监测的目的。遥感在矿产资源开发多目标调查与监测工作中，能够客观，详实、及时的获取矿产资源开发利用状况、矿山环境、地质灾害等有关的一系列数据，将这些数据和市场，政策等相关因素相结合，进行综合分析，为各级矿政管理部门加强矿业监管，提高矿山执法效率，预测矿产资源开发走势提供依据（尚红英，2008）。
1.1.2 选题意义
我国是世界上第三大矿业大国（冯德俊，2004）。几十年来，随着国民经济的不断增长，我国矿业也得到了发展迅速，保证了国民经济发展对矿产品原料的需求。但是受自然条件、技术因素等多方面的影响和制约，我国矿产资源开发状况存在着大量复杂而严峻的问题。直接或间接造成了巨大的损失。同时矿产资源开发的影响是多方面的，也是十分复杂的（汪金花，2009），只有进行有效合理的调查工作，才能确实掌握矿山开发问题及发展变化趋势，更好地为矿山环境保护与综合治理服务。随着遥感数据空间分辨率的不断提高和遥感信息处理技术的不断进步，遥感以其特有的宏观、高精度定位和重复监测的特点在矿产资源开发状况调查、环境监测与评价中发挥着重要的作用, 利用遥感技术进行矿产资源监测，不仅减少了野外工作量，并且保证了矿山生产企业及基层矿山管理部门上报数据的真实性，提高了工作效率，节省了矿山开发活动监测的成本。同时伴随着 GIS 技术的不断普及与应用，可以综合市场，经济，政策等多方面因素，对产生问题进行深层次的分析与探寻。
本文依托中国地质调查局下达的 “晋陕蒙能源成矿带与辽宁主要矿集区矿山开发遥感调查与监测”项目下属的 2008 年、2009 年和 2010 年山西能源矿集区岚县研究区部分及“矿山遥感监测综合分析”。根据该区地物类型的分布特点，以先进的遥感技术为手段，结合野外实地验证，明确了研究区在遥感监测过程中的监测方案，为今后对矿产资源进行遥感监测的方法提供了必要的科学基础，并为研究区的遥感综合研究奠定良好的基础，为维护岚县研究区矿产资源开发秩序及综合整治矿区环境提供技术支撑及决策依据，为今后矿产资源部门制定下一步矿产资源开发规划，保持矿产资源的可持续开发与利用，保护地质环境提供准确有效的基础数据。

    1.2 国内外研究现状 ....................12-14
        1.2.1 国外研究现状 ....................12-13
        1.2.2 国内研究现状 ....................13-14
    1.3 研究内容及技术路线 ....................14-18
        1.3.1 研究内容 ....................14-15
        1.3.2 技术路线 ....................15-18
第二章研究区概况 ....................18-25
    2.1 研究区地理概况 ....................18-19
    2.2 区域地质概况 ....................19-21
    2.3 研究区矿产资源现状 ....................21-22
    2.4 矿产开采权属 ....................22-24
    2.5 矿产资源总体规划情况 ....................24-25
第三章遥感数据选择与处理 ....................25-33
    3.1 遥感数据的选择 ....................25-26
    3.2 遥感数据的预处理 ....................26-33
        3.2.1 图像正射校正 ....................27-28
        3.2.2 图像几何校正 ....................28-31
        3.2.3 图像融合 ....................31-33
第四章矿山开发状况信息提取 ....................33-43
    4.1 解译标志的确立 ....................33-35
    4.2 信息提取方法 ....................35-37
        4.2.1 人机交互解译 ....................35-36
        4.2.2 矿山地物变化信息提取 ....................36-37
    4.3 野外调查 ....................37-38
    4.4 遥感调查成果 ....................8-43
        4.4.1 2010 年调查结果 ....................38-40
        4.4.2 2009 年调查结果 ....................40-41
        4.4.3 2008 年调查结果 ....................41-42
        4.4.4 遥感监测结果对比 ....................42-43
第五章综合分析 ....................43-57
    5.1 矿产开采现状分析 ....................43-45
    5.2 矿产开采趋势分析 ....................45-48
        5.2.1 能源矿 ....................45-46
        5.2.2 金属矿 ....................46-47
        5.2.3 非金属矿 ....................47-48
    5.3 矿产开发驱动力分析 ....................48-56
        5.3.1 地质作用 ....................48-51
        5.3.2 政策调控 ....................51-54
        5.3.3 社会需求 ....................54-56
    5.4. 意见建议 ....................56-57

结论

本文采用遥感技术与 GIS 相结合的手段，通过利用 2008、2009 和 2010 年三期 IKONOS 数据对岚县研究区的矿产资源开发状况进行了遥感监测，并且进行了动态信息的提取。依据动态监测数据成果，结合《山西省矿产资源总体规划（2008-2015 年）》要求，以及收集到的相关资料对研究区进行了综合分析。得出主要结论如下：
1、研究区在规划期间没有增加采矿权，并且对不能达标及采矿混乱的小规模地方企业的采矿作业进行了整合，保证了岚县研究区内矿产开采的合理性。
2、岚县研究区 2010 年共有开采煤矿 23 个，其中有 1 个为井工变露采违法开采煤矿；开采铁矿 6 个，其中有 1 个露天开采铁矿为无证开采；采石场 89处，因建材类石料主要为县市发放采矿证，此次监测矿权中并未包含。
3、经过整治，研究区内矿山开发秩序取得了一定的实效，研究区关闭了大量中小型矿山,目前正在开采的矿山基本在有效矿界内作业，基本达到一证一井，违法开采、一证多井的现象大为减少。
4、研究区矿山开发占地总面积为 1019.08ha。其中正在开采矿山占地206.93ha（采石场开采占地 100.11ha），固体废弃物占地 744.55ha，关闭矿山占地 88.38ha。其中很多废弃矿山长期闲置，活动占地还没有进行任何恢复和绿化治理，大量可开采资源长期裸露在外，不仅造成了资源的大量浪费，还严重破坏了周边生态环境，极易引发地质灾害，存在着严重安全隐患。