讓礦山監管更智慧

◎ 本刊記者 王敏 通訊員 賈寶

遙感影像、無人機、北斗齊上陣，河南省測繪地理信息技術中心發揮測繪技術優勢，助推礦山精準化、智能化監管——

長期以來，礦山開發利用監管存在越層越界發現難、超量開采發現滯后、基層監管人員不足等諸多難題。2020 年8 月，河南省副省長劉玉江來河南省測繪地理信息技術中心調研時，部署了非法礦山和違法采礦監測這一艱巨任務，要求推進測繪地理信息技術支撐全省礦山開采遙感動態監測。

河南省自然資源廳亦明確要求，要利用無人機、遙感監測、視頻監控、定期查驗等技術手段，對重點礦區、重點礦種、重點礦企開發利用情況實施重點監控，及時發現、從嚴查處無證開采、越界開采等違法行為。

一年來，河南省測繪地理信息技術中心積極貫徹落實劉玉江副省長調研時的重要部署，按照河南省自然資源廳要求，發揮測繪技術和資源優勢，以“發現難、查證難、定位難”為切入點，利用衛星遙感、無人機傾斜攝影、北斗高精度定位等高科技手段，積極探索“天上看、空中探、地上查、網上管”的礦山監管模式，確保違法違規采礦行為“早發現、早制止、早處理”，為推進礦山精準化、精細化、智能化監管提供了有力支撐。

“天上看”——利用衛星遙感影像，動態監測全省礦山開采變化

以往，各級自然資源部門主要依靠日常巡查、群眾舉報等方式開展礦山監管，存在違法采礦行為“發現難”、監管工作周期長、效率低等難題，執法屢屢陷入“貓捉老鼠”的怪圈。得益于衛星遙感這一“天眼”的技術支持，違法采礦行為隱匿再深也無所遁形。

按照河南省測繪地理信息技術中心部署，河南省測繪工程院按季度開展全省礦山開采變化動態遙感監測，對礦山“基期-現期”遙感影像進行對比，分析掌握礦山資源開發狀況、礦山生態修復、礦山資源開采執法檢查等情況，助力政府部門對礦山開采及生態環境修復的綜合治理。

項目以0.8米和2.0米分辨率國產衛星遙感影像、重點區域無人機正射影像和敏感區域實時監控影像為本底源，整合疊加省部級礦業權、生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界、數字高程模型等數據，每季度對照上一季度影像，通過計算機自動識別和人機交互目視解譯方法，提取全省礦山開采變化圖斑，及時發現礦山越界開采、礦山環境破壞與恢復、擅自變更開采方式等問題。

最終，項目形成了現勢性強、精度高、全覆蓋的全省礦山開采變化監測數據庫，構建了全省統一的礦山開采變化動態監測系統。該系統疊加了省部級礦業權、生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界等數據，具備變化圖斑面積量算、統計匯總等功能，能夠快速統計出相關區域的礦山開采利用情況，便于相關部門全面掌握礦山開采變化的具體位置、變化趨勢等情況，為礦山的精準化管理提供數據支撐。

“黃線內是合法采礦范圍，紅線、藍線、綠線范圍都不是采礦用地，分別是去年第一、第二、第三季度的開采超占用地范圍，第四季度范圍沒有擴大。我們再疊加2021 年3 月無人機正射影像，可以發現，該礦區超占用地范圍又擴大了，就是粉線部分，明顯有被挖掘的痕跡。”打開全省礦山開采變化動態監測系統，河南省測繪工程院空間大數據應用中心主任呂寶奇向記者演示了河南某礦區近期的圖斑變化。

據統計，2020 年，共提取河南省礦山開采變化圖斑7766 個，2021 年1 月至6 月，共提取全省開采變化圖斑4715 個。從2020 年第四季度開始，全省礦山開采面積增長速度明顯放緩，其中，安陽市季度增長面積下降率超過91%，真正做到了違法違規采礦行為“早發現、早制止”的精準化管理效果。

“目前，我們制作的河南省礦山遙感動態監測報告已提交給有關部門核實，用以整頓和規范礦產資源開發秩序，遏制違法采礦行為，有效保護和合理利用礦產資源。”河南省測繪工程院副院長張留民說。

此外，除了能及時發現礦山越層越界、超量開采等違法違規行為，項目還能對礦山生態環境變化進行監測。

“這是濮公山地質公園多期遙感影像，2012 年，這里還是一片礦區，滿目瘡痍，濮公山生態修復項目啟動以后，2015 年，礦區局部發生了改善，到2017 年，濮公山公園已初見雛形，2020 年7 月，礦區趨于穩定。通過近8 年的生態修復之后，昔日的‘廢棄礦山’已經變為‘綠水青山’。”項目負責人張小紅介紹說。

精致廊橋橫臥天池之間，一湖墨綠，相得益彰；登山棧道蜿蜒回轉，綠樹掩映，若隱若現……夏日，走進信陽市息縣濮公山地質公園，宛如走進一幅風光旖旎的生態畫卷。很難想象，幾年前這里還是一片礦坑遍布、溝壑縱橫的采石場。

河南省測繪工程院利用不同時相的高分辨率衛星遙感影像，對該礦山地質環境修復變化進行了動態監測，見證了這片“礦坑廢墟”的蝶變。

“空中探”——無人機傾斜攝影，讓重點礦區實現精細化管理

3 月17 日上午約9 點半，霧氣慢慢消散，林州市某石料廠一處平坦空地上，技術人員肖凱對儀器參數、電池電量、航飛路線等檢查完畢后，一架搭載五鏡頭的傾斜攝影無人機緩緩升起，飛向約320 米的高空，開始按照既定航線飛行，全方位、多角度獲取石料廠的高分辨率影像數據。

● 礦山開采變化圖斑

這些數據經預處理、空三加密、影像匹配、自動紋理映射等內業處理后，將形成該石料廠的實景三維模型。

打擊礦山違法開采行為，最棘手的問題是“查證難”“定量難”。以往，多采用粗略估算，或請第三方公司來測量計算違法開采量 ；而在二維平面地圖上，礦區開采超占的深度和開采量亦難以精準計算，不利于嚴厲打擊違法開采行為、維護礦產資源開發秩序。

因此，河南省測繪工程院充分發揮無人機多鏡頭、多角度、多分辨率、精度高的優勢，獲取重點礦區傾斜攝影數據，建立了實景三維模型，逐漸形成河南省重點礦區三維模型數據庫，實現二三維礦區信息的一體化顯示與分析。目前，已在信陽市、新密市、安陽市、禹州市等地20 個重點礦區構建了實景三維模型。

“與二維平面地圖相比，實景三維模型更加立體直觀，信息含量更為豐富，可真實反映礦山地形地貌、開采變化及生態修復現狀，工作人員無需去現場即可查看礦區的實際情況。”張留民介紹，利用相關軟件，還能夠實現實景三維模型的多視角瀏覽，在模型上對礦區開采面積、開采量等信息直接量測，真實反映礦區實際開采狀況，不僅能為違法開采行為處罰提供精準依據，還能有效推動礦山的精細化、立體化管理。

“這是我們采用無人機傾斜攝影技術，獲取的信陽某石料廠的實景三維模型。綠線內是合法開采區域，旁邊這部分是越界開采范圍。我們以正射、俯視的角度，在模型上對該越界范圍進行面積、挖方量計算，可以得出，該范圍開采面積約為4391 平方米，越界挖方量約為18 萬立方米。”張小紅演示說。

● 外業核查變化圖斑

● 開展無人機航飛

“地上查”——研發監管系統，破解違法行為“定位難”

6 月18 日一大早，安陽市自然資源和規劃局執法人員陶黎明便奔赴各礦區，開始對礦山開采變化圖斑進行核實舉證。到達一處建筑石料用灰巖礦區時，陶黎明拿出手機，打開安陽市自然資源在線監管系統App，跟著App 上的導航箭頭走走停停，查詢圖斑屬性、精確定位、拍照取證、確定面積、上傳……不到半小時，這處疑似違法采礦行為便取證完畢。

“過去，我們巡查時要滿山找違法開采點，還得帶著圖紙現場比對，找專業測繪隊員測量開采面積，周期長，效率低。如今，有了這個App，我們告別了‘外業滿山跑’的傳統巡查模式，執法效率和準確度都大幅度提升了。”陶黎明說。

自然資源在線監管系統集現場核查、監管、導航為一體，是礦山開采變化動態監測項目的重要一環。該系統以“天地圖”為底圖，疊加高清遙感影像、礦山開發邊界、礦山季度變化圖斑、行政區劃等信息，具備移動“一張圖”功能，可實現礦山開采變化圖斑的現場核查、高精度定位、錄入編輯、實時上報等操作，有效解決礦山開采變化監測滯后、開采量模糊、現場巡查定位難等問題。

值得一提的是，系統提供的電子圍欄巡查監管預警功能，可表示出監管范圍，若越界則會發出信號預警，便于及時采取措施制止違法開采行為。“比如，現場核查人員若進入生態保護區，移動端會自動報警，提示該位置已跨越生態紅線。”呂寶奇說。

目前，自然資源在線監管系統已在安陽市殷都區、龍安區、林州市等市（區）自然資源和規劃局推廣應用。70 多名工作人員正在使用該系統，對安陽市2020年度礦山開采變化圖斑進行現場核查，結合現場踏勘結果和檔案資料，可清楚了解每一個變化圖斑的開發狀況，為安陽市摸清礦山開采現狀，掌握礦山開采趨勢，嚴厲打擊違法開采行為，制定礦山環境保護與恢復治理規劃提供科學依據。

據了解，在安陽市自然資源和規劃局的及時監管下，安陽市礦山開采量大幅降低，開采點數量逐漸減少，尤其2021 年第一季度與2020 年第四季度相比越界開采面積擴大的趨勢大幅降低，由2020 年第四季度687.98 畝降為2021 年一季度的112.78 畝，礦山監測監管工作取得了良好效果。

“網上管”——基于北斗＋視頻監控，打開科技監管新局面

為強化礦山開采監管的全面性、實效性，遏制違法違規采礦行為，河南省測繪工程院以信陽市新縣為試點，基于“天地圖·河南”，根據礦山開采、礦車運輸等監管工作的實際需求，依托北斗高精度定位、三維GIS、物聯網等高新技術，以實景三維模型為展示基礎，構建了新縣礦山安全生產監管系統，讓工作人員足不出戶即可對礦山進行巡查監管。

項目通過在礦山制高點安裝高清全景攝像頭，在礦山進出口部署車輛抓拍設備，在生產區、辦公區設置高清紅外球機等，實現了礦區內全天候無死角實時遠程監控。同時，運用視頻行為分析、自動跟蹤、人臉抓拍識別等多種智能分析技術，對實時視頻和錄像回放視頻進行逐幀分析，自動過濾無用的視頻圖像，讓安保人員專注于有“價值”的視頻。

“這相當于給礦區配置了一個‘永不疲勞’的保安，日夜巡查監管礦山開采利用情況，為礦山監管提供了有力保障。同時，變被動監控為主動監控，達到礦區安全生產‘事前防范、事中處理、事后分析’的目的。”河南省測繪工程院地理信息中心主任李存文說。

項目還為進出礦區的所有車輛安裝了北斗定位器，實現礦車的全天候實時定位監控。“通過礦山安全生產監管系統，可以查看所有礦車的實時位置、行駛狀態、報警信息、車輛軌跡等，并對車輛總數、在線車輛、離線車輛等車輛運行狀況進行分析，每一輛車的進場和離場都會有語音提醒，便于對車輛進行統一管理和調度。”李存文介紹。

為防止車輛駕駛員私下拆除定位器，項目還給設備裝載了高靈敏度光線感應器，一旦設備拆除，就會向電腦或手機端發出報警信息。

“礦山安全生產監管系統，集成了三維模型數據、視頻監控數據等，實現了礦區監管、車輛位置服務、三維場景空間一體化分析與綜合管理。工作人員無需頻繁前往各礦區實地巡查，通過監控中心大屏幕即可實時遠程監控礦山開采進度、開采范圍，以及礦車載礦出廠后的實時位置和行駛路線等，對違規采礦行為形成有力震懾，營造出不敢、不能、不想違規的監管氛圍，有效提高了礦山監管的信息化水平。”李存文說。

礦產資源，是寶貴的戰略物資，事關國計民生，要做到心中有數，合理保護。“下一步，我們將持續提高數據精度，逐步建立礦山監測區域0.2 米分辨率航空影像和1 米格網數字高程模型本底數據庫，進一步完善礦山開采變化動態監測機制，加大監測密度和頻次，真正做到對違法采礦行為‘發現在初始，制止在萌芽’，努力維護全省礦產資源開發秩序的健康與穩定，守護河南的綠水青山。”河南省測繪工程院院長肖鋒如是說。