淺談油氣礦山遙感監測

李 青，李任時，張澤南

吉林省地質調查院，吉林 長春 130102

0 引言

遙感是利用物體發射和反射電磁波的原理，通過航天飛機、人造衛星或宇宙飛船等平臺搭載的各種傳感器，對遠距離目標物體的電磁波信息進行收集、處理、成像，進而對地面各種景物進行探測和識別，被人們俗稱為“天眼”。

19世紀中、后期攝影技術剛剛產生的年代就有了最初的遙感技術：從氣球上對地面攝影用于偵察、地災調查以及地形測量的校正；20世紀初人類發明飛機后，航空攝影成為主要遙感手段首先在軍事偵察中得到普遍應用并迅速發展起來；1957年人類首次成功發射人造衛星后，遙感技術已擺脫單一航空攝影成像。隨著科學技術的不斷進展，彩色攝影、紅外攝影、雷達技術及多光譜攝影和掃描成像技術等相繼問世，以及計算機技術的飛速發展，現代遙感技術應運而生。1972年美國發射了第一顆陸地衛星(Landsat1)，標志著民用航天遙感新時代的開始。

21世紀初，我國人造衛星領域還處于試驗應用階段，國產民用陸地觀測衛星數據質量還有待改進。但近十年來，我國航天航空事業實現了飛越式的發展，人造衛星領域取得了舉世矚目的成就。2006年我國政府將高分辨率對地觀測系統重大專項(簡稱高分專項)列入《國家中長期科學與技術發展規劃綱要(2006—2020年)》。隨著高分專項于2010年全面啟動至今，我國成功發射資源三號、高分一號、高分二號等一批高分辨率遙感衛星, 標志著中國民用陸地觀測衛星已經邁進了業務化應用階段，為我國現代遙感技術在多領域內應用提供了數據支撐。

1 礦山遙感監測

隨著現代科技的發展，遙感技術以絕對的優勢應用于社會多個領域之中，礦山監測領域便是之一。我國是礦業大國，礦產資源開發對礦山地質環境的影響是復雜的，有效地調查與監測才能掌握礦山地質環境問題及發展變化趨勢，更好服務礦山環境保護與綜合治理。

2003年，國土資源部針對礦山開發動態遙感監測展開試點研究。2006年起，啟動了多項礦山遙感監測項目，對全國礦產資源開發狀況和礦山環境進行遙感調查和監測。經過十多年的努力奮斗，我國的礦山遙感監測技術已經成為一項國際領先的自然資源遙感技術，實現了覆蓋多礦種、多要素監測，構建了星空地一體化礦山開發監管系統，建成了基本滿足礦山遙感監測要求，集衛星數據處理、信息提取、信息傳輸與野外驗證、制圖與數據統計等功能于一體的技術體系[1]。

2 油氣礦山遙感監測的初步探索

一直以來，礦山遙感監測工作主要關注固體礦產資源，還未涉及油氣礦產資源開發調查或監測工作。于是，中國自然資源航空物探遙感中心在2019開始對油氣礦山遙感監測展開探索工作。在探索工作的初期階段，遙感技術在油氣礦山監測中的應用還是以定期常規監測為主，即查明某一區域范圍內油氣礦山的分布范圍、井場和站場等分布現狀及變化情況、油氣采區道路變化情況、輸油(氣)管道分布情況。通過與相關礦業權的對比，確定無證開采、以采代探或越界開采的井場(含采井)位置和占地面積。

目前油氣礦山遙感監測中的監測要素及內容主要包括：井場(內有采油井、采天然氣井、采煤層氣井、采頁巖氣井、注水井、注氣井、鉆井以及泥漿堆(池)等)、站場(包括計量站、聯合站、采出水處理站、集輸站等)、道路、輸油(氣)管道等(表1)。

油氣礦山相較于固體礦山，其分布面積大而廣(圖1)，加之油氣田勘探開發環節多，導致地表設施要素種類繁多等因素，因此加大了檢測影像的解譯難度。油氣礦山的監測工作需要利用空間分辨率優于2.0 m的高分辨率遙感影像，再結合油氣要素組合特征，根據地區植被覆蓋情況選取適合的時相數據，最終結合野外實地驗證以確保解譯結果的正確率。

圖1 吉林油田油氣礦山高分二號遙感影像圖

表1 吉林油田油氣礦山部分解譯標志

3 油氣礦山環境遙感監測

油氣礦山開發對生態環境的影響是多方面的，其中最具代表性的兩個方面為土地資源占用和原油落地產生的土壤污染。

3.1 油氣礦山廢棄占地監測

遙感影像解譯過程中，將與采油井場輪廓特征類似，一般呈方形或近似方形，中心無設施，與背景地物色調差異明顯的圖斑認定為廢棄采場(表2)。野外驗證工作中發現部分采場生產狀態停止，電力設施或采油機局部設備等已被拆除，也將其認定為廢棄采場(圖2)。結合以上兩種情況，均屬于廢棄占地，需要對其進行恢復治理。工作區內廢棄占地的面積約為1 528.53 hm2。

本次開展了試驗性恢復治理遙感監測工作，對已提取的廢棄占地圖斑，結合野外驗證結果，通過2018年高分影像與2019至2020年GOOGLE影像進行兩期對比。發現農田中的廢棄占地，多以自然恢復為主，即采場內長滿雜草但未恢復為耕地。部分存在油氣設備未拆除完全的情況，大部分連接廢棄采場的道路依然為裸地。工作區內廢棄采場整體變化不大，未見人為恢復治理痕跡。因此有必要開展長期的恢復治理遙感監測工作。

表2 廢棄采場兩期遙感影像對比

圖2 局部設備拆除的廢棄采場

3.2 油氣礦山對土壤的污染

油氣礦山開發過程中產生的廢棄泥漿等廢棄物和落地原油會對土壤造成嚴重污染破壞生態環境。項目組在進行野外驗證工作時發現，工作區內油田的生態環境保護意識較高，在生產過程中采取了一定的措施避免石油泄漏造成對土壤的污染。即油井施工過程中，在采場地面鋪設防油污滲透用氈布以避免原油落地(圖3)。但油氣礦山開發對土壤的污染存在一定的隱蔽性，加之存在監管不到位導致原油落地(圖3)等情況，有必要長期監測油田的污染狀況。

圖3 防油污氈布和原油落地

4 結語

當前，中國地質調查局已組織實施了2019至2021年“全國礦山開發狀況遙感地質調查與監測”項目，總任務是利用國產衛星高光譜遙感數據綜合分析研究全國陸域礦山開發狀況動態變化情況，查明全國陸域國家級自然保護區動態變化信息和重點礦區動態變化信息等。油氣礦山遙感監測作為該項目的子項目之一，對油氣礦山開發狀況進行動態監測。截至目前，項目成果已經服務于國家土地礦產執法監督檢查，并為后續油氣礦山生態環境變化分析、油氣礦山開發環境修復治理工程等提供數據基礎和技術支撐。

要加快生態文明體制改革，建設美麗中國。而礦業開發秩序的維護、礦山環境的保護修復是推進生態文明和美麗中國建設的重要組成部分。同樣， 油氣礦山監測工作就是踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持人與自然和諧共生，堅持節約資源和保護環境的基本國策。隨著國產衛星和遙感應用技術的不斷進步，礦山遙感監測更能在助力生態文明建設和美麗中國建設的道路上發揮重大作用。