廣東省典型礦區生態復綠遙感調查研究

朱俊鳳，王耿明

(廣東省地質調查院，廣東 廣州　510080)

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廣東省典型礦區生態復綠遙感調查研究

朱俊鳳，王耿明

(廣東省地質調查院，廣東 廣州510080)

摘要：以多期遙感數據為數據源，采用人機交互解譯方法提取了廣東省大寶山多金屬礦、云浮硫鐵礦、石菉銅礦3個典型礦區生態復綠的位置、面積、變化趨勢，結合野外實地調查，查明了礦區生態復綠現狀，結果表明：大寶山多金屬礦共有3個生態復綠區，生態復綠面積總計約10.08萬m2；云浮硫鐵礦生態復綠區主要位于東南部采場，面積總計約65.21萬m2；石菉銅礦總計有生態復綠區25.4萬m2，其中已復綠區15.4萬m2，正在復綠區10.0萬m2，還有大片區域急需復綠。最后總結了3個礦區生態復綠措施和效果，并提出值得借鑒的地方和存在的不足。該文采用的技術方法能夠為其他礦區特別是大范圍礦區生態復綠的快速提取提供有益的參考。

關鍵詞：大寶山多金屬礦；云浮硫鐵礦；石菉銅礦；生態復綠；廣東省

引文格式：朱俊鳳，王耿明.廣東省典型礦區生態復綠遙感調查研究[J].山東國土資源，2016,32(6)：66-70.ZHU Junfeng，WANG Gengming. Remote Sensing Survey of Ecological Greening in Typical Mines in Guangdong Province[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(6)：66-70.

0引言

隨著經濟的高速發展，礦產資源需求量不斷加大，開發利用程度不斷提高。然而，礦產資源開發的同時也導致了一系列礦山地質環境問題，如土地占用、植被破壞、水體污染等[1-3]，不斷惡化的礦山地質環境已成為制約礦業可持續發展的主要因素之一。因此，整治礦山環境，加強礦山環境復墾綠化和生態恢復治理，走可持續發展之路顯得尤為重要和緊迫。

國外早在20世紀初就開始對礦區生態環境進行修復[4，5]，國內在20世紀五、六十年代開始對礦區土地進行農業耕種為目標的土壤修復工作，此后又相繼注重礦區土地修復生態學問題以及礦區生態系統健康與環境安全[6]。已有研究對礦區生態恢復的法規、監管機制、修復技術方面論述較多，而對礦區生態恢復狀況的調查較少或僅僅是個別礦區的案例研究[7，8]。遙感技術具有宏觀、動態、客觀等優點[9]，隨著遙感數據源的不斷增多，相比實地野外調查，遙感在大面積礦山地質環境快速調查和監測方面具有無可比擬的優勢，已成為礦山地質環境調查與監測的重要技術方法[10-12]。礦區退化土壤的修復方法有物理修復、化學修復和以植物修復為主的生物修復[6]，該文的“生態復綠”主要指采用植物修復方法進行礦山地質環境治理。以廣東省3個典型礦區為研究區，以多期遙感數據為數據源，采用人機交互解譯方法快速提取了研究區內生態復綠的位置、面積、變化趨勢，結合野外實地調查驗證，查明了研究區生態復綠現狀，并總結了研究區生態復綠措施和效果，提出值得借鑒的地方和存在的不足，以其能夠為其他礦區特別是大范圍如廣東省的礦區生態復綠的快速提取提供有益的參考。

1研究區和遙感數據源

1.1研究區概況

廣東省是我國具有豐富礦產資源的省份之一，有色金屬、化工原料等礦產資源優勢明顯。《廣東省礦產資源總體規劃(2008—2015)》根據歷史遺留、新建和生產礦山分布狀況和各個礦山的地質環境問題嚴重程度，在全省礦山地質環境恢復治理重點區域布局的基礎上，劃分出重點治理區12個。該文選取其中的3個典型礦區作為研究區，分別是曲江大寶山多金屬礦、云浮硫鐵礦、陽春石菉銅礦。

曲江大寶山多金屬礦地處韶關曲江區和翁源縣交界處，是一座開采半個多世紀的大型鐵多金屬伴生礦床，礦床上部為風化淋濾型褐鐵礦床，中部為層狀菱鐵礦床，下部為銅、鉛、鋅、硫鐵礦礦床以及斑巖型鉬礦床和矽卡巖型鉬鎢礦床，并伴生有金、銀等有色金屬和多種微量毒害元素[13]。云浮硫鐵礦位于廣東省西部的云浮市內，是國家“六五”計劃重點建設項目之一，于1979年開始大規模興建，1988年1月建成投產，是我國最大的硫鐵礦礦山，硫鐵礦儲量達2.08億t,居世界第一,年采礦能力為300萬t,開采年限可達45年,是國內最大的現代化礦山之一，素有“東方硫都”之美譽[14]。陽春石菉銅礦位于陽春市城區西側約17km處，由東段次生礦和西段次生礦組成，東段次生礦因資源枯竭等原因于1998年停采，西段次生礦于2010年開采。東段次生礦的原有露天采礦場形成礦湖，目前礦湖邊坡失穩、周圍地面塌陷，大量廢石廢土排放形成的巨大排土場造成附近水土污染，急需進行生態環境治理[15，16]。3個礦區的地理位置如圖1。

圖1　典型礦區地理位置

1.2遙感數據源

采用的遙感數據為2012年、2013年、2014年的廣東省礦產衛片遙感數據。廣東省礦產衛片遙感數據來源于全國土地變更調查與監測遙感數據，覆蓋全省，每年一期，數據獲取時間為每年的10—12月，為正射校正數據，數據種類多樣，包括Pleiades 1(P1)、WorldView1(WV1)、WorldView2(WV2)、WorldView3(WV3)、GeoEye1(GE)、QuickBird (QB)、Ikonos(IK)、SPOT5、SPOT6、高分1(GF1)、資源3(ZY3)、天繪(TH1)、資源1號02C(02C)、RapidEye(RE)、遙感2(YG2)、遙感8(YG8)、遙感14(YG14)等。3個研究區3年的遙感數據類型也多樣，具體如表1，數據整體無云或少云，空間分辨率優于2.5m，紋理清晰，地理位置精確。WV1為全色數據，空間分辨率0.5m，TH1為模擬真彩色影像或全色數據，空間分辨率2m，WV2為模擬真彩色影像，空間分辨率0.5m，YG2為全色數據，空間分辨率2.5m，IK為模擬真彩色影像，空間分辨率1m，GF1為模擬真彩色影像，空間分辨率2m。

表1　研究區遙感數據源

2生態復綠遙感調查方法

采用遙感數據與其他多源數據相結合、目視解譯與人機交互解譯相結合、野外實地調查與室內綜合研究相結合的方法來開展礦區生態復綠遙感調查。具體包括資料收集、生態復綠區提取、野外調查驗證、統計分析和綜合研究。

2.1資料收集

資料收集主要包括收集礦區遙感數據和其他輔助數據，如自然地理、開采工藝、開采狀況等數據，以及廣東省采礦權、探礦權、地質礦產、礦產規劃等資料。

2.2生態復綠區提取

該文的生態復綠主要指采用植物修復方法進行礦區環境治理，因此生態復綠區的提取主要為礦區植被覆蓋區的提取。植被覆蓋區的提取主要通過遙感影像色調、紋理等信息進行提取。采用的多光譜遙感數據為模擬真彩色數據，植被覆蓋區一般呈現淺綠、綠和深綠等綠色調。生態復綠區在植被種植之前一般要進行土地平整，這時遙感影像上的紋理規整，人工種植植被一般也為規則排列，因此生態復綠區可以通過遙感影像上紋理的規整來進行判別(圖2)。

圖2　大寶山生態復綠區遙感影像

2.3野外調查驗證

室內初步解譯以后，對礦區生態復綠狀況進行野外調查驗證，達到檢驗、修改、補充遙感初步解譯結果的目的，并做好文字記錄和拍照記錄，進一步完善解譯標志。

2.4統計分析和綜合研究

野外驗證后，對各類生態復綠區面積進行統計分析，對礦區生態復綠狀況和存在問題等進行綜合分析、研究，提出相應對策、建議。

3典型礦區生態復綠遙感調查結果與分析

根據2012年、2013年、2014年3年的遙感數據，提取各典型礦區生態復綠位置、面積和狀況，并根據2014年11月野外調查驗證結果，得到3個礦區的生態復綠位置、面積、復綠狀況等。

3.1大寶山多金屬礦

根據遙感調查結果，大寶山多金屬礦共有3個礦山地質環境生態復綠區，分別為東北部堆土場、中東部堆土場和南部排土場，生態復綠面積分別為24091m2,30981m2，45704m2，總計約10.08萬m2。東北部堆土場是礦山開采過程堆放棄石棄土場所，西-西北有礦山道路、北部為尾礦庫上游、東部有臨時廠房倉庫。從3年的影像對比分析，東北部堆土場生態復綠區2012年已進行削坡整地、修筑擋土墻和排水溝、覆土復綠等措施，2013年繼續進行土壤改良與種植綠化，影像上部分區域呈現綠色斑點狀，表明生態復綠取得一定成效，2014年進入綠化養護期，影像上呈現大塊成片綠色調，表明生態復綠成效顯著。中東部堆土場也是礦山開采過程堆放棄石棄土的場所，東部-東南部有礦山道路、東北部為銅選廠、西北部為鐵礦露天采場，堆土場現已停止堆放棄石棄土。從3年的影像對比分析，中東部堆土場生態復綠點2012年從南部開始進行削坡整地,然后逐漸向北部擴展，2013年已完成全部生態復綠區的土地平整工作，修建了擋土墻和排水溝，部分區域在真彩色影像上呈現綠色調，生態復綠取得初步成效，2014年影像上生態復綠區基本全部呈現綠色調，生態復綠效果明顯。南部排土場西邊為采場，東邊有礦山道路。從3年的影像對比分析，南部排土場2012年、2013年進行了土地平整和修建排水溝，但復綠不明顯，2014年影像上呈現明顯的綠色調，植被綠化取得明顯成效。以2014年TH1遙感影像為底圖，大寶山多金屬礦生態復綠遙感調查圖如圖3。

圖3　大寶山多金屬礦生態復綠區遙感調查圖

3.2云浮硫鐵礦

云浮硫鐵礦在大力發展生產的同時，狠抓環境保護工作，以節能減排為主線，積極推行清潔生產、節能減排和資源綜合利用，進行土地復墾與綠化，將云硫建成一座花園式礦山，云浮硫鐵礦成為第二批國家級綠色礦山試點單位。根據遙感調查結果，云浮硫鐵礦主要在東南部采場進行土地復墾與生態復綠工作，生態復綠面積總計有65.21萬m2。土地復墾與生態復綠采用臺階式復綠方法，即對廢棄采場進行削坡減載、邊坡整治，將采場開挖成臺階式，然后在平臺上通過覆土等方式種植成行的植被[17]，達到復綠和防治地質災害的效果，覆土來源于前期采場剝離產生的廢土。通過3年的影像對比分析，2012年、2013年，受影像色彩(全色影像)和空間分辨率影響(2.5m)，從影像上只能解譯臺階式采場，植被較難解譯，2014年，從IK遙感影像上能清晰地分辨臺階式采場和平臺上種植的綠色植被，從植被的有無和稀疏程度能夠判別生態復綠的進展程度。以2014年IK影像為底圖,云浮硫鐵礦生態復綠區遙感調查圖如圖4。

圖4　云浮硫鐵礦生態復綠遙感調查圖

3.3石菉銅礦

石菉銅礦礦山地質環境生態復綠任務主要為位于原有東段次生礦采場東面的巨大排土場，排土場占地面積約78.4萬m2。根據遙感調查結果，石菉銅礦排土場總計有生態復綠區25.4萬m2，其中已復綠區15.4萬m2，正在復綠區10.0萬m2，還有大片區域急需復綠。正在復綠區主要采取削坡減載、土地平整、覆土方法，然后對排土場坡頂和坡面進行植被復墾、植樹造林，防治水土流失。通過3年的影像對比分析，2012年影像上能明顯識別已復綠區，正在復綠區和未復綠區邊界不明顯，2013年影像上同樣只能識別已復綠區，正在復綠區和未復綠區邊界不明顯，2014年影像上能識別已復綠區、正在復綠區、未復綠區，已復綠區植被濃密，綠色色調較深，正在復綠區綠色色調較淺，未復綠區呈現灰白色調(圖5)。

圖5　石菉銅礦生態復綠區遙感調查圖

4結論與討論

該文以多期遙感數據為數據源，采用人機交互解譯方法提取了廣東省3個典型礦區生態復綠的位置、面積，并分析了變化趨勢，結合野外實地調查，查明了礦區生態復綠現狀，結果表明遙感是調查礦山生態復綠行之有效的方法，采用的技術方法能夠為其他礦區特別是大范圍礦區生態復綠的快速提取提供參考。總結3個典型礦區的生態復綠措施和效果，有值得借鑒的地方，也還存在一些不足，具體如下：

(1)根據實地調查，大寶山多金屬礦礦山地質環境治理工程綠化養護期為3年，保證植被成活率為90%。而根據遙感調查結果，大寶山礦區從2012年就已經開始治理，到2014年已滿3年，但從2014年實地調查的結果看，生態復綠區植被還較為稀疏，樹木較小，植被長勢不夠好，生態復綠效果有待加強。

(2)云浮硫鐵礦將開采前期的剝土集中堆放，然后作為生態復綠所需的覆土使用，做到邊開采邊治理，減少了廢石廢土的產生，節約了資源，保護了生態環境，其生態復綠措施值得借鑒。

(3)石菉銅礦東段已停采多年，采場東面的排土場也已停止使用多年，但從遙感調查結果看，排土場的生態復綠面積還大約只有整個排土場面積的32%，還有大片面積急需植樹造林、生態綠化，生態復綠的進度緩慢，要加強生態復綠資金匹配[18]和整個礦區生態環境治理工程進度，努力將整個礦區打造為市民休閑娛樂的礦湖公園。

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Remote Sensing Survey of Ecological Greening in Typical Mines in Guangdong Province

ZHU Junfeng，WANG Gengming

(Guangdong Geological Surveying Institute，Guangdong Guangzhou 510080，China)

Abstract：Setting multi temporal remote sensing data as the data sources, by using man-machine interactive interpretation method, the location, size, changing trend of ecological greening in Dabaoshan polymetallic deposit, Yunfu pyrite deposit and Shilu copper deposit in Guangdong Province have been extracted. Combining with field investigation, present condition of ecological greening in mines have been identified. It is showed that there are three ecological greening areas in Dabaoshan polymetallic deposit with the total area about 100,800 square meters. The ecological greening areas of Yunfu pyrite mine mainly located in southeastern stope with a total area of about 652,100 square meters. The ecological greening areas of Shilu copper mine is 254,000 square meters, which including 154,000 square meters already greening areas and 100,000 square meters being greening areas, as well as large areas in urgent need of greening. In this paper, ecological greening measures and effect in three areas have been summarized, and the existing problems have been put foward. The technical route and method used in this paper could provide useful references for rapid extraction of ecological greening in the mining area, especially in large mining area.

Key words：Dabaoshan polymetallic deposit; Yunfu pyrite mine; Shilu copper mine; ecological greening; Guangdong province

收稿日期：2016-01-04；

修訂日期：2016-02-17；編輯：陶衛衛

基金項目：中國地質調查局地質調查項目“廣東省礦山環境監測”(編碼：1212011220081)

作者簡介：朱俊鳳(1985—)，女，工程師，主要從事地質礦產、資源、環境遙感解譯和研究工作;E-mail：308960259@qq.com

中圖分類號：X87;X321

文獻標識碼：B