基于遙感技術的生產型礦山生態環境評估

易 敏 畢軍平 邢宏霖

(湖南省環境監測中心站，湖南 長沙 410019)

基于遙感技術的生產型礦山生態環境評估

易 敏 畢軍平 邢宏霖

(湖南省環境監測中心站，湖南 長沙 410019)

針對大型生產性老礦山生態環境調查評估受地域面積大，自然景觀破碎，產權歸屬不一等諸多因素影響難以開展有效的地面調查的實際困難，選用遙感為技術手段，利用SPOT遙感影像數據為源，以年為單位，對調查區域內的生態類型、分布規律進行分類統計，計算生態系統類型的面積及比例，掌握了礦山礦產植被發育狀態，分析資源區的主要環境問題及可采用的環保措施。

生產礦山，遙感技術，生態系統，生態保護

0 引言

隨著社會經濟的發展，人們對于生態環境的要求也越來越高，而礦區的環境污染問題也越來越受到人們的關注。隨著礦山開采項目的增多對水資源、大氣環境、土地資源等造成嚴重的環境污染，直接威脅人們的健康和生態環境的可持續發展，其中固體廢棄物的亂堆亂放，如工業廢渣中的砷堿渣實屬劇毒危險廢物，遇雨雪天氣會隨雨水滲透到地表水、地下水和土壤中，造成嚴重的污染[1，2]，重金屬(鉛、鋅)對土壤的污染量大而廣，導致植被不生長、巖土裸露[3-5]；氣體廢棄物的排放，在大氣循環的作用下，沉淀溶解于土地中，從而導致土地生態環境的破壞；采礦活動中排放的廢水以及附近水域COD超標，礦化度與硬度超標，可溶性、有毒重金屬含量超標[6]；采礦不僅會污染生態環境，大量采空區還會誘發塌陷、地面裂縫等地質災害的發生[7，8]。因此，為了更合理地利用資源，更好實現生態環境可持續發展，對礦區的生態環境進行評估具有很大的現實意義。

研究區為湖南冷水江市錫礦山，該區域位于湖南中部，資江中游，雪峰山東麓，南北最大縱長39 km，東西最大橫跨22 km，是著名的“世界銻都”，有著發達的采礦業和工業，盛產銻。地形地貌極為復雜，在不足500 km2的地域上有著豐富的銻、鉛、鐵、鋅、鎂、鎢、鉬、鉍、銅、鈷、鎳、鎘、鉈、銀等金屬和稀有金屬礦，還有石墨、硅石、滑石、石英、石膏、花崗巖、耐火粘土等非金屬礦[9，10]。其中銻產量占全球的60%，煤炭地質儲量5.5億t，保有儲量4.5億t，占全省已探明儲量的1/6，全市含煤地層占總面積的一半。由于過去對錫礦山的無序開采，造成了錫礦山自然環境的嚴重破壞，植被覆蓋面少，巖土裸露，地表水、地下水資源的污染，土壤中重金屬的污染、地質災害嚴重、水土流失等環境問題已經嚴重危害到了錫礦山地區人們居住的生態環境[11-14]。

1 數據來源及處理

1)數據源。

選用2005，2010兩期SPOT-5遙感影像作為數據源，均為夏季影像，無云量覆蓋，質量較好。

2)數據預處理。

a.遙感影像數據處理流程。

在ARCGIS，ERDAS9，ENVI等軟件支持下對冷水江錫礦山2005年、2010年的影像進行數據預處理，首先基于1∶5萬地形圖及Google Earth對SPOT-5影像進行幾何精校正，其次將多波段數據進行321波段真彩色合成，再進行融合、拼接與增強，具體處理流程如下：

接收數據源→幾何精校正→真彩色合成→數據融合→數據鑲嵌→圖像增強→數據裁剪→用于遙感解譯。

b.遙感解譯標志的建立。

根據礦區生態類型、分布規律，將礦產資源區生態系統按照二級三級分類標準進行分類。其中二級生態系統包括：礦場設施、礦產植被、礦場災害、礦場敏感物和采礦場共5類；三級生態系統是在二級生態系統的基礎上進一步細分，礦產設施再分成礦山道路、排土場、礦物堆放場，礦產植被再分成耕地、草地、林地，礦產災害分成尾礦庫，礦產敏感物分成居民點、水體，采礦場分為采礦場共10類。

為了獲得研究區各生態系統的類型，同時保證數據精度，2005年及2010年遙感影像均采用人工目視判讀方法提取地物信息，典型解譯標志見表1。

2 礦區生態環境評估

2.1 礦區生態系統類型及其變化

整個礦區生態系統由礦產設施、植被面積、災害面積、敏感地物面積以及采礦場面積等諸多生態單元組成。本文主要討論礦產設施與采礦場2個要素。

1)礦產設施類型及其變化。

礦產設施包括礦山道路、排土場和礦物堆放場。研究區內2005年礦產設施的占地面積為2.53 km2，占地比例為2.43%；2010年礦產設施的占地面積為3.33 km2，占地面積為3.20%；2005年—2010年礦產設施的面積增加了0.80 km2，占地比例增加了0.77%。

通過計算得到：a.研究區內礦產設施占地最多為礦物堆放場，并不斷增加；b.礦山道路的占地面積2005年為1.09 km2，2010年占地面積為1.28 km2；c.排土場2005年—2010年面積增加了0.44 km2。

2)采礦場類型及其變化。

采礦場面積2005年為1.71 km2，占研究區面積比例為1.64%，2010年采礦場面積增加到了2.25 km2，占地比例為2.16%，2005年—2010年，研究區采礦場面積增加了0.54 km2，占地比例增加了0.52%。針對礦產資源開發區生態系統類型進行評價，發現：a.研究區內人類開采活動增強，原有礦產資源的擴大以及新增加的礦產資源造成礦場資源開發區面積及比例增長的生態類型有礦產設施、礦產敏感地物、礦場災害及采礦場；b.礦產資源區內生態系統類型占地面積及比例最大的是礦產植被，但5年礦產植被的面積呈減少趨勢，說明礦產資源區內的生態植被由于人類的開采活動受到較大破壞。

表1 解譯標志一覽表

2.2 資源區生態系統各類型相互轉換特征評價

對礦產資源區生態系統五年間變化情況的轉移矩陣(如表2所示)，2005年—2010年轉變為采礦場的類型主要有礦產設施、礦場植被和礦產災害。其中礦場植被轉出的面積最大，為0.57 km2。這主要是由于一些采礦場的面積增加，導致周圍植被面積減少，另外還有一些新增的礦點占用了礦產植被的面積；另外礦產設施轉變為采礦場的面積為0.04 km2，這是由于一些礦物堆放場和采礦場相鄰，采礦場的面積增加導致礦物堆放場轉變為采礦場；礦產災害轉變為采礦場的面積為0.01 km2。

表2 二級生態系統構成變化轉移矩陣 km2

3 結語

此次利用衛星遙感技術手段結合實地實物比對對生產型老礦山進行生態環境調查評估，在短時間內完成了本次評估所需完成的工作內容，計算生態系統類型的面積及比例，了解到錫礦山礦產植被所占面積最大，主要由于5年內礦產開采活動有所減少；通過生態類型轉移矩陣的計算分析各類型生態系統相互轉化特征，得出由于排土場、礦山道路、礦物堆放場的范圍擴大與新建，造成周圍以及被占用的礦產植被的面積減少，使得研究區內在礦產植被的轉換特征中礦產植被主要轉變為礦產設施。

注：感謝湖南科技大學廖秀英博士在環境地質遙感解譯工作中的寶貴意見。

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On evaluation of production-oriented mining ecological environment based on remote sensing technique

Yi Min Bi Junping Xing Honglin

(HunanEnvironmentMonitoringCenter,Changsha410019,China)

According to some difficulties in effective ground investigation in large-scale mining ecological environment, including large regional coverage, breakage of natural landscape, and varying property ownership, the paper adopts the remote sensing as the technical measure, adopts SPOT remote sensing image data as the resource, undertakes the classified statistics for the ecological types and distribution law of the investigated region in the unit of year, calculates the coverage and percentage of the ecological system types, masters the vegetation development in mining areas, and analyzes the main environmental problems in the resource areas and the environment-friendly measures.

production-oriented mine, remote sensing technique, ecological system, ecological protection

2015-03-09

易 敏(1981- )，男，碩士，工程師

1009-6825(2015)14-0199-02

X171

A