基于遙感與GIS 技術的歷史非法違法采礦點解譯研究
——以福建省為例

顏小霞

福建省制圖院，福建 福州 350001

福建省打擊非法違法采礦管理信息系統（以下簡稱打非系統）記錄的歷史非法違法采礦點數量較多，通過實地核查的方法核銷非法違法采礦點工作量大，給地方核查工作帶來巨大壓力，導致打非系統上歷史非法違法采礦點一直處于未核銷的狀態。

近年來，隨著對地觀測技術的發展，多源遙感影像數據廣泛應用于地表信息提取、資源與生態環境變化監測等領域[1-2]。不同的地物要素在遙感影像上擁有不同的影像特征，這些影像特征是判別地表物體的類別及其分布的依據[3-4]。遙感作為一種較成熟的礦山開發環境調查與監測技術，為礦山監管，如礦山地質環境監測[5]、礦產資源開發遙感監測[6-8]、露天礦山越界開采監測[9-10]等提供了重要的技術手段。

筆者利用不同時期的遙感影像及變化監測技術對非法違法采礦點的變化狀態進行識別，并通過分析、判斷、歸類，對非法違法采礦點的3 類狀態屬性進行遙感解譯和分類匯總，為福建省礦產資源管理、監測和動態監管工作提供技術支撐和信息化服務。

1 研究區概況

福建省位于中國東南沿海，東北與浙江省毗鄰，西北與江西省接界，西南與廣東省相連，東南隔臺灣海峽與臺灣省相望，陸地總面積1.24×105km2。福建省礦產資源豐富，截至2019 年底，全省已發現礦產138 種，探明儲量礦產122 種。礦產資源非金屬礦產種類多，金屬礦產伴（共）生組分多，貧礦多；大型、特大型金屬礦床少，富礦少，能源礦產種類少；主要礦產形成及空間分布受區域性構造—巖漿活動的影響，具有集中分布的特點[11]。

2 數據及來源

2.1 歷史非法違法采礦點數據

筆者選取2020 年1 月福建省2 234 個歷史非法違法采礦點作為遙感解譯樣本。根據首次發現的時間對非法違法采礦點數據進行分析，非法違法采礦點樣本主要分布于2010—2016 年間，共1 987 個（占88.9%），其中最多的年份為2012 年，共1068 個（占47.8%）。福建省非法違法采礦點首次發現年份情況如圖1所示。

圖1 福建省非法違法采礦點首次發現年份情況統計圖

2.2 采礦權數據

筆者使用截至2020 年1 月2 日福建省礦政管理系統的采礦權數據（不包含鉛鋅礦、地熱、礦泉水的采礦權）作為非法違法采礦點圖斑核銷的參考數據。

2.3 遙感影像

2.3.1 前期影像

福建省非法違法采礦點首次發現時間為2012 年前或者無發現時間的，統一采用2012—2013 年遙感影像作為前期影像；首次發現時間在2012 年及以后的，選取當年的前期影像，如果當年未覆蓋，則用前后2 年的影像替代。以中分辨率遙感影像高分一號（2 m）、資源三號（2.1 m）、天繪一號（2 m）為主，高分辨率影像高分二號（0.8 m）為輔。

2.3.2 后期影像

后期影像采用2019 年或2020 年中、高分辨率遙感影像：中分辨率遙感影像高分一號（2 m）、高分六號（2 m）、資源三號（2.1 m）和高分辨率遙感影像高分二號（0.8 m）、高景系列（0.5 m）、北京二號（0.8 m）、高分七號（0.8 m）、吉林系列（0.8 m）等。

3 遙感解譯方法

筆者對已收集到的福建省非法違法采礦點數據進行空間基準統一、異常點處理、鄰近點合并等預處理，將前期影像、后期影像、非法違法采礦點數據、采礦權數據（不包含鉛鋅礦、地熱、礦泉水的采礦權）進行空間疊加，根據影像特征并結合遙感解譯判別依據，將其歸類為核銷、不核銷、待核查3 類。經初步審查、專家審查后形成非法違法采礦點解譯數據庫，技術流程如圖2 所示。

圖2 非法違法采礦點遙感解譯技術流程圖

3.1 數據預處理

非法違法采礦點原始數據為1980 西安坐標系，統一空間基準為2000 國家大地坐標系。這些數據中存在點位偏離福建省轄區，經緯度異常導致圖斑形狀異常，以及同一個非法采礦編號多次錄入數據等情況。筆者對上述異常點進行處理：首先，剔除點位偏離及經緯度異常圖斑，融合多次錄入的圖斑數據，保證圖斑數據的唯一性；然后，合并鄰近距離＜300 m 且礦山名稱屬性字段為無，或者礦山名稱相同的非法違法采礦點；最后，處理異常、重復錄入點位及合并臨近點位104 個，剩余2 130 個非法違法采礦點。

3.2 遙感解譯判別依據

筆者在掌握研究區工作背景、內容、技術方法的基礎上，依據在采礦山、關閉礦山、修復治理礦山典型活動特征，制定核銷、不核銷、待核查3 類非法違法采礦點遙感解譯判別的依據（見表1）。

3.3 遙感解譯分類

筆者將預處理后的非法違法采礦點數據疊加前、后期影像和采礦權矢量數據，根據非法違法采礦點遙感解譯判別依據，采用遙感變化監測技術，結合批準建設用地等數據分析、甄別，將圖斑分為核銷、不核銷、待核查3 類。疊加對比前、后期影像，若非法違法采礦點圖斑邊界沒有繼續外擴或開采痕跡，或在后期影像上已修復治理、作其他用途等，則歸類為核銷；疊加對比前、后期影像，若非法違法采礦點邊界有繼續外擴或者有持續開采痕跡，則歸類為不核銷；疊加對比前、后期影像，若非法違法采礦點邊界在影像上無明顯變化，無法確認是否核銷需外業核查的，則歸類為待核查。分類后根據圖斑類型制作前、后期影像截圖，形成初步解譯成果，核銷點1 575 個，不核銷點120 個，待核查點435 個。

3.4 圖斑審核

經審查非法違法采礦點遙感解譯初步成果，質檢人員形成初步審查意見：如非法違法采礦點遙感解譯不局限于礦區內部，還需分析礦區周邊情況；礦區道路是判斷礦區是否仍在采的重要依據等。質檢人員對初步成果進行檢查及修改完善，核銷點由1 575 個增加至1 769 個，不核銷點由120 個增加至138 個，待核查點由435 個減少至223 個。再由礦產及遙感方面的專家審查初步核改成果，形成遙感解譯判別意見，對核銷、不核銷、待核查3 類圖斑進行數據庫、影像截圖審核。經專家審查后，核銷點由1 769 個減少至1 630 個，不核銷點由138 個增加至414 個，待核查點由223 個減少至86 個。

表1 非法違法采礦點遙感解譯判別依據表

4 結果分析

經遙感初步解譯、初步審核及專家審查后，將福建省歷史非法違法采礦點歸為核銷類的非法違法采礦點1 630 個（占76.5%），這部分無需地方核查；歸類為不核銷及待核查的非法違法采礦點500 個（占23.5%），這部分需地方核查。經遙感解譯分類后需下發地方核查的非法違法采礦點數量大幅減少，說明非法違法采礦點遙感解譯工作的開展可減輕地方核查負擔、節約時間及人力成本，進而提升自然資源監管效率。歸為核銷類的非法違法采礦點首次發現年份為2015 年之前的1 438 個，占88.2%，說明發現時間越久，核銷率越高；判別意見中因實地復綠（對應無采礦痕跡且道路已復綠、已修復治理判別意見）核銷839 個，占51.5%，說明近年來福建省非法違法采礦點整治工作取得明顯成效。歸為不核銷的非法違法采礦點有414 個，占19.4%，說明該省仍存在不少非法違法采礦點復采的現象，礦產資源監管壓力依然存在。

5 結 語

筆者通過多渠道獲取衛星遙感影像，采用遙感變化監測技術手段獲取福建省非法違法采礦點的變化信息，開展歷史非法違法采礦點遙感解譯研究，通過核銷歷史非法違法采礦點，可提升自然資源監管效率，為礦產資源保護監督提供技術保障。但受衛星傳感器、拍攝角度、天氣等因素影響，部分遙感影像存在曝光過度、變形、陰影、云覆蓋等現象，影像質量問題增加了非法違法采礦點遙感解譯的難度，影響判別的準確性。為了更好地服務于礦產資源監管工作，可通過獲取衛星遙感、航空遙感、低空無人機遙感相結合數據獲取渠道，形成全天候、全方位、近實時的多源影像立體觀測模式；開展遙感影像自動解譯研究，進一步提升遙感解譯的速度及精度，應用于礦山的宏觀監測、常規監測、精細監測、應急監測等。