山東省礦產開采遙感動態監測信息系統的研究與建設

孫久虎，相恒茂，李浩，梁玉才

(山東省國土測繪院，山東 濟南　250102)

山東省礦產開采遙感動態監測信息系統的研究與建設

孫久虎，相恒茂，李浩，梁玉才

(山東省國土測繪院，山東 濟南250102)

遙感動態監測是提高礦產資源合理、有序開發的重要手段，根據山東省基巖地區露天礦山開采遙感動態監測工作現狀，分析了遙感動態監測工作存在的問題，提出了構建遙感動態監測信息系統的設計思路，綜合采用遙感、全球定位系統、地理信息系統和移動地理信息系統技術，開發了山東省礦產開采遙感動態監測信息系統，實現了遙感動態監測“數據快速獲取、及時發現目標、快速查處、及時反饋”的快速反應機制。

露天礦山開采；遙感；動態監測；地理信息系統；山東省

引文格式：孫久虎，相恒茂，李浩,等.山東省礦產開采遙感動態監測信息系統的研究與建設[J].山東國土資源，2015，31(5)：57-61.SUN Jiuhu, XIANG Hengmao, LI Hao,etc. Research and Construction of Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System in Mineral Exploration in Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：57-61.

0　引言

礦產資源是我國社會經濟發展的重要物質基礎。據統計,95%以上的一次性能源、80%以上的工業原料、70%的農業生產資料、30%以上的農業灌溉用水和1/3人口的飲用水都取自礦產資源。但是,長期以來，由于多種原因,我國礦產資源開發利用比較粗放,礦產資源開發管理還存在一些突出問題,礦山開發造成了嚴重浪費[1]。黨中央、國務院對保護和合理開發利用礦產資源工作十分重視，全面開展了整頓和規范礦產資源開發秩序[2-3]。與常規手段相比,遙感技術用高空鳥瞰的形式進行探測,可以跨越交通的阻隔和視野的限制，遙感動態監測可以快速、及時地為有關部門行使政府職能及整頓礦業開發秩序提供適時、客觀的基礎數據與決策依據,能夠增強監督管理中的高技術含量,提高監督管理效益和管理質量;同時,對亂采濫挖等違法活動亦具有一定的威懾作用,具有較好的推廣應用前景[1]。

山東省自2006年起開展礦山開采遙感監測試點工作，利用遙感技術先進、面廣、時效性強的特點,為礦產資源監管提供科學、可靠的信息，目前已經形成了全省基巖地區遙感動態監測機制，為國土資源部門進行礦產資源的開發管理、低成本快速高效打擊非法采礦行為,提供科學執法依據。

1　山東省礦產開采遙感動態監測

1.1基本情況

2006年，山東省在臨沂市蘭陵縣(原蒼山縣)開展了遙感動態監測試點[1]，取得成功后先后在全省93個縣(市、區)開展了多輪次監測(圖1)。通過監測和野外核查統計，查清了這些地區的無證在采、停采圖斑的分布現狀和屬性，查清了老坑、礦渣、尾礦庫等礦山環境圖斑的情況，為各監測區國土資源管理和礦政執法提供了全面、準確的第一手資料和依據。

1.2監測程序與技術路線

(1)由監測單位收集礦業權登記數據、礦產資源規劃數據，收集最新的衛星影像數據并進行相關的影像處理，進行內業判讀，圈定疑似違法圖斑，填寫《礦產衛片疑似違法圖斑登記表》。

(2)由各縣局進行外業核查與合法性審查，填寫《礦產衛片圖斑核查情況登記卡》。

(3)根據責權劃分由縣級礦政部門進行整改查處，并填寫《礦產違法案件立案查處及落實情況登記卡》，逐級統計匯總上報執法檢查數據。

(4)監測單位根據實地抽查數據與各市上報數據進行比對，統計各市外業核查準確率并匯報山東省國土資源廳，由山東省國土資源廳進行階段性工作總結。

圖1　山東省礦產開采遙感動態監測區范圍圖

1.3存在的問題

由于全省范圍的遙感影像處理及圖斑解譯工作量較大，解譯后的成果采用打印地圖的方式下發給市、縣核查，導致了不能及時發現、核查疑似違法圖斑；外業核查與合法性審查由當地國土資源部門負責，省級國土資源部門無法全部核實市、縣上報數據的真實性和準確性，導致了不能有效監督當地國土資源部門，容易造成礦山管理的混亂。

2　系統總體設計

山東省礦產開采遙感動態監測管理信息系統采用面向服務的體系結構(service-oriented architecture，SOA)，依托省國土資源內網和互聯網環境，構建支撐系統運行的網絡和軟硬件環境，基于數據庫技術建立礦業權數據庫、地上遙感動態監測數據庫和核查數據庫，調用山東省地理信息公共服務平臺提供的在線地理信息服務，開發山東省礦產勘查開采遙感動態監測管理信息系統，提供地圖管理、數據發布、輔助管理、移動數據核查、遙感監測監管和系統管理等功能，實現以二維及三維地圖為主要表現形式的地理信息服務，建立基于智能設備的核查與上報機制；按照現行國土資源管理體制，形成以縣(市)為基本單元(可以到鄉鎮)，建立和健全礦產開發的發現及時、職責明確、處置有力、監督有效、責任落實、服務到位的常態化的網格化管理體制(圖2)。

圖2　系統總體架構圖

項目使用ASP.NET和Silverlight進行開發，數據庫采用Oracle軟件進行建庫，使用ArcGIS和Skyline地理信息系統軟件，系統開發運行環境如表1所示。

表1　系統開發運行環境

3　系統數據庫設計

3.1數據庫技術指標

數據庫統一采用1980西安坐標系，高斯-克呂格投影；高程采用1985國家高程基準；采用地理坐標。數據格式要求：數據格式統一為ArcGIS shape文件，導入到ArcSDE中進行存儲管理。

3.2礦業權數據庫

截至2013年，山東省共有3014個采礦權和872個探礦權，礦業權數據庫包括以下內容：

(1)采礦權數據：整合全省采礦權登記數據，包括部發證、省發證、市發證和縣發證采礦權。

(2)探礦權數據：整合全省探礦權登記數據，包括部發證和省發證探礦權。

(3)規劃和地質數據：整合全省礦產資源規劃數據和地質數據，輔助主管部門設置或管理礦業權。

3.3遙感監測數據庫

項目集成全省歷年來遙感動態監測數據，主要包括以下內容：

(1)遙感影像：項目集成每輪次動態監測遙感影像。

(2)疑似圖斑：項目集成每輪次監測圖斑，以及圖斑外業核查信息(包括核查情況登記卡和實地照片)。圖斑根據縣局核查與審查后，分為真圖斑和偽圖斑。

(3)查處及執行情況：針對核查后的真圖斑，數據庫保存案件立案查處及執行情況信息，包括立案查處、執法結果和統計報表等信息。

(4)圖片存放目錄：核查圖片以文件方式進行存儲。圖片以圖斑為單位，按照行政區劃代碼進行組織，采用“省代碼核查縣代碼圖斑編號圖片”方式(圖3)，圖片默認以阿拉伯數據順序命名，圖片格式默認為.jpg格式。

圖3　圖片存放標準

(5)其他數據：系統整合監測區礦渣堆、尾礦庫等信息。

4　系統功能設計與實現

山東省礦產開采遙感動態監測管理信息系統基于全省重點地區露天礦山地上遙感動態監測，建立判讀、發布、核查和查處的全業務流程，完善動態遙感監測“數據快速獲取、及時發現目標、快速查處、及時反饋”的快速反應機制，不斷提高監測效果和監管質量。系統包括地圖管理子系統、數據發布子系統、輔助管理子系統、遙感監測監管子系統、移動數據核查子系統和系統管理子系統6個子系統。

4.1地圖管理子系統

提供常用地圖及GIS功能，包括地圖操作、空間測量、圖層管理、三維瀏覽、對比瀏覽、坐標定位和地圖標注等功能。

4.2數據發布子系統

改變傳統的紙質數據下發模式，由監測單位將疑似圖斑及遙感影像在山東省國土資源廳進行發布，實現遙感監測數據的快速發布，統一提供給全省各市、縣使用，主要功能包括數據發布、數據預覽和服務編輯等功能。

4.3輔助管理子系統

基于全省礦業權數據庫，實現采礦權和探礦權的屬性查詢和空間查詢和統計分析等功能。

(1)屬性查詢：用戶可輸入查詢條件進行查詢，例如，用戶查詢行政區劃為泰安市的采礦權，地圖上只顯示查詢結果，并彈出查詢列表，可以對查詢結果進行定位。

(2)空間查詢：系統提供多種空間查詢方式，包括點擊查詢、矩形查詢和多邊形查詢3種方式，查詢對應區域礦業權信息，可以對查詢結果進行定位。

(3)統計分析：針對全省礦業權數據，可以按照山東省國土資源廳管理需求進行統計分析。

4.4移動數據核查子系統

為便于當地國土資源管理部門快速核查疑似違法圖斑，項目基于移動GIS和GPS技術開發了移動數據核查子系統[4-6]，使用智能移動終端(基于Android或IOS系統的智能移動設備)，將該區域遙感圖像和疑似違法圖斑打包到移動終端上，基于GPS信息實現圖斑位置的快速定位，現場核查圖斑信息，填報《礦產衛片圖斑核查情況登記卡》，拍攝實地照片(自動記錄拍攝點坐標)，既方便用戶快速核查、查處違法圖斑，也為山東省國土資源廳監管圖斑核查信息的準確性和真實性(圖4)。

圖4　移動數據核查子系統功能界面

4.5遙感監測監管子系統

以全省遙感動態監測數據庫為基礎，實現圖斑管理、圖斑核查信息上報、落實情況反饋和匯總統計等功能。

(1)圖斑管理：實現對監測圖斑的查詢管理，可以分為屬性查詢和空間查詢。①屬性查詢：用戶可輸入查詢條件進行查詢，可以按照行政區域、圖斑屬性和主要礦種等進行查詢，顯示查詢結果的屬性信息同時可以對查詢結果進行定位。②空間查詢：系統提供多種空間查詢方式，包括點擊查詢、矩形查詢和多邊形查詢3種方式，查詢對應區域監測圖斑信息，對圖斑進行定位。

(2)圖斑核查：系統提供圖斑核查信息上報功能，將用戶通過移動數據核查子系統采集的信息導入到國土資源內網中，填報《礦產衛片圖斑核查情況登記卡》，上傳實地照片。然后進行圖斑合法性審查，并填寫違法情況(圖5)。

(3)落實情況反饋：將圖斑核查及執行落實情況快速反饋到系統中，便于山東省國土資源廳對全省進行監管。

(4)匯總統計：根據需要，自動匯總統計違法勘查開采分類、立案查處及落實情況、礦產疑似違法圖斑實地偽變化等信息。

5　結論

系統緊緊圍繞山東省基巖地區露天礦山遙感動態監測工作實際應用需求，綜合應用地理信息系統、全球定位系統和移動互聯網技術進行集成創新，成功研建了山東省礦產開發遙感動態監測信息系統。系統的建成有效提高了全省遙感動態監測工作的時效性和準確性，建設了“數據快速獲取、及時發現目標、快速查處、及時反饋”的快速反應機制。

系統進入業務化、常態化運行后，將服務于山東省基巖地區露天礦山遙感動態監測工作，將實現由傳統人工監管手段到信息化監測手段的轉變，提高礦山開采執法監管效率，提升國土監管部門信息化管理水平，對于全省建立良好的礦產開發秩序、促進安全生產、保護礦區生態環境具有重要的意義。

[1]聶洪峰.楊金中,王曉紅，等.礦產資源開發遙感監測技術問題與對策研究[J].國土資源遙感，2007，(4)：11-13.

[2]國務院.國務院關于全面整頓和規范礦產資源開發秩序的通知(國發[2005]28號)[EB/OL].[2005-08-18].http://www.gov.cn/zwgk/2005-09/23/content_69361.htm.

[3]山東省人民政府.山東省人民政府關于貫徹國發[2005]28號文件全面整頓和規范礦產資源開發秩序的通知(魯政發[2005]144號)[EB/OL].[2005-10-18].http://www.110.com/fagui/law_142533.html.

[4]曹洪松，宋寶國.遙感與GIS技術在蒼山礦山開采動態監測中的應用研究[J].山東國土資源，2007，23(6-7)：43-47.

[5]趙小廠.基于移動GIS和GPRS技術的數據采集系統研究[D].華東師范大學，2011.

[6]張二鋼.基于移動GIS技術的數據采集系統的研究與實現[D].安徽理工大學，2013.

Research and Construction of Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System in Mineral Exploration in Shandong Province

SUN Jiuhu, XIANG Hengmao, LI Hao, LIANG Yucai

(Shandong Mapping and Surveying Institute of Land and Resources, Shandong Jinan 250102, China)

Remote sensing dynamic monitoring is an important means to improve rational and orderly development of mineral resources. According to present condition of remote sensing dynamic monitoring work of open-pit mining in Shandong province, problems occurred in remote sensing dynamic monitoring work has been analyzed in this paper, and the design idea for building remote sensing dynamic monitoring information system has been put forward. By using remote sensing, global positioning systems, geographic information systems and mobile geographic information system technology, Shandong Provincial Mining Remote Sensing Dynamic Monitoring Information System has been established, and rapid response mechanism of "obtain data quickly, timely detection of targets, fast investigation, and timely feedback" can be realized.

Open-pit mining；remote sensing；dynamic monitoring；geographic information system; Shandong province

2014-08-17；

2014-11-18；編輯：曹麗麗

孫久虎(1983—)，男，山東濟寧人，工程師，主要從事地理信息系統應用和國土資源信息化建設；E-mail：sunjhgis@126.com

P208

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