基于高分的矿山生态环境调查与恢复治理应用研

0 引言

保持矿山生态系统完整性，实现生态系统良性循环运转，是现今矿山生产活动可持续发展的必由之路。矿产资源开发是国家能源安全的重要内容，在当下全球矿业经济持续低迷的大环境下，如何适应供给侧结构性改革与经济发展新常态，实现矿业经济效益和生态环境恢复治理效益“双增”，值得深刻思考。从某种角度而言，矿山生态环境问题也是区域可持续发展的核心与枢纽，矿山生产活动对周边区域的生态环境系统扰动最大、破坏力最强[1]，矿山开采所造成的环境污染和生态破坏是整个生态系统退化的重要因素。因此，资源环境承载力和生态系统调查研究对区域农业生产和矿山生态环境保护具有重要的现实意义。

1 研究背景

1.1 “高分+环境”模式

“高分+”技术是指以国产高分辨率遥感数据为核心，结合高分辨率遥感数据的优势与特点，利用国家高分专项领域既有的技术成果，有效集成行业与高分遥感应用研究成果，整合产业链相关资源，充分融合北斗导航、通信、低空无人机及三维激光扫描等新兴技术[2]，以高分遥感为基础建设面向自然资源、生态环境等行业领域的“天空地”一体化空间信息综合技术服务体系[2-3]。

本文将“高分+”技术引入矿山生态环境调查与保护领域，提出“高分+环境”概念与模式。从宏观角度，对川西地区某磁铁矿集中开采区进行矿山生态环境调查，促进国产卫星数据在矿山生态环境调查中的规模化与产业化应用，为矿山生态环境立体监管系统提供强大的数据支持。“高分+环境”模式基于“高分+”技术，以高分辨率遥感影像数据为核心，借助遥感技术在生态环境调查与保护中的应用研究成果[3-4]，利用矿山生产活动（露天开采、尾矿库堆排、矸石堆弃堆、工业广场建设等）在高分辨率遥感影像上的特征差异，结合现场调研资料，开展矿山生态环境信息提取、调查分析及环境恢复治理应用，达到矿山生态环境保护的目的。

1.2 研究区域

研究区域位于四川省西部攀西高原，是我国重要的磁铁矿集中开采区，是我国西南地区最大的铁矿石原料基地，呈带状延伸，采区作业面积约为200平方千米。矿山环境问题主要包括矿山生态环境破坏、土地压占与破坏、矿山地质灾害、地形地貌景观破坏、水土污染及诱发的次生灾害等[1，3，5]。本文主要针对研究区域矿山生态环境进行调查信息提取与分析，利用遥感技术并结合实地核查对矿山区域地质问题进行宏观了解。

1.3 数据源概况

本次调查数据源以高分一号、高分二号等国产高分系列卫星影像为主，尽可能选择云雪覆盖率低于5%、影像清晰、反差适中、色调（色彩）层次丰富的优质图像数据，满足影像解译要求。采用PIEBasic 6.0软件完成辐射校正、图像配准、图像融合、图像镶嵌及影像增强等影像预处理步骤。该软件采用多核CPU并行计算技术，大幅提高了运行效率，更好地适应大数据量处理需求；采用组件化设计，可根据用户具体需求对软件进行灵活定制，具有高度的灵活性与扩展性，能更好地适应用户的实际需求和业务流程。

2 矿山生态环境信息提取

矿山生产活动一般属于大型的人类工程活动，对矿山生态环境造成不可恢复的改变[6]。其影响范围不局限于矿山生产区，有可能影响矿山周边及下游的居民生活，如矿山开采导致的水污染会影响水源下游几十千米外的居民生活[7]。因此，本文综合采用遥感影像、无人机航片等数据对矿山及其周边区域进行矿山生态环境信息提取，判别生态破坏情况，并根据矿山及其周边地物要素变化推断矿山生产对周边生态环境的影响程度，实现矿区生态环境监测。

2012年，耕地、林地、草地、构筑物和房屋建筑区是研究区主要的地表覆盖类型，分别占区域面积的38.84%、26.76%、13.14%、4.85%和4.07%。2015年，耕地、林地、草地、构筑物和水体是研究区主要的地物类型，分别占区域面积的37.65%、26.72%、12.28%、5.15%和4.64%。3年来，耕地、林地、草地、荒漠与裸露地表面积占比有所减少，园地、房屋建筑区、道路、构筑物、人工堆掘地和水域面积占比有所增加。2016年，耕地、林地、园地、草地和构筑物是研究区主要的地物类型，分别占区域面积的36.38%、24.68%、10.90%、8.25%和5.67%。相对于2015年，耕地、林地、草地、房屋建筑区、水域面积占比有所减少，园地、道路、构筑物和人工堆掘地面积占比有所增加，荒漠与裸露地表面积占比基本维持不变。2012年、2015年和2016年研究区生态地类面积占比如表1所示。

文章来源：《遥感学报》 网址: http://www.ygxbzz.cn/qikandaodu/2021/0222/512.html