王海庆, 武明德， 刘 琼， 李光昭， 王 昊， 李 丽

(1.中国国土资源航空物探遥感中心,北京 100083； 2.青海省环境地质勘查局,西宁 810007；3.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083)

0 引言

矿业开发是社会经济发展的重要支撑，但矿业开发，尤其是固体矿产的露天开采，势必占用和破坏大量的土地资源，对当地的生态景观和生存环境造成严重影响。因此，及时对矿业开发占用土地状况进行调查和动态监测十分重要。遥感技术为人类提供了一种从宏观视角观察自身生存环境的方式，使用遥感技术开展矿业开发占用土地状况的调查和研究，能够更好地发挥其客观性、及时性和宏观性等优势，为相关部门提供真实的研究数据。

在矿业用地监管方面，国内学者对矿业用地的盘活、再利用以及制度建设方面的关注较多[1-4]，近年来，利用遥感技术开展矿业用地调查监测的成果也有了广泛报道。杨显华等[5]利用2006—2010年间获取的卫星遥感数据，研究了川西南矿集区主要矿山占地现状和变迁； 何亮柱等[6]利用2009年获取的IKONOS卫星数据，提取了甘肃省白银铜矿区矿山开发占地信息； 王耿明等[7]利用2014年度土地变更遥感数据，开展了广东省矿山开发占地情况遥感监测及综合研究； 张永杰等[8]利用2013年获取的QuickBird卫星遥感数据，调查了宁夏回族自治区石炭井矿区的矿山开发占地情况； 强建华等[9]利用2011—2014年遥感数据，调查了新疆矿业活动占地情况； 蒋劲等[10]利用2014年度土地变更遥感数据，开展了山西省矿山占地遥感监测； 高俊华等[11]利用2010—2015年遥感数据，开展了洞庭湖周边地区砖瓦用粘土矿占用损毁土地情况。这些研究都有详实的数据支撑，能够为相关研究提供良好的借鉴，但若能以单个矿山或矿山的部分区域为研究对象，利用2期遥感数据开展矿业开发占用土地状况的监测，则可以对比分析矿业用地的变化情况，研究矿业用地变化的原因，能够更好的为矿业用地监管部门服务。鉴于上述情况，本文聚焦于山西某地矿业开发区，利用2期遥感数据开展矿业开发占用土地状况监测，并分析矿业用地的变化情况； 利用ArcGIS软件，采用人机交互解译方法分别圈定出矿业用地和非矿业用地，分析矿业用地迅速增长的现状和原因，为矿业用地监管部门提供重要依据。

1 研究区概况及数据源

本文选择山西省某矿业开采集中区为研究区。研究区位于吕梁市的东南部，面积9.3 km2。区内主要呈低山丘陵地貌，村村通公路，交通条件较好。在土地利用方面，除矿业用地以外，还有林地、耕地和建设用地等，其中林地面积最大。

研究区内开采的矿产资源主要为煤矿，其次为砖瓦用粘土。早年间煤矿的开采方式大多为地下开采，近年来露天开采不断。随着煤矿开采方式的改变，矿业用地大幅度增加，损毁了大量的林地和耕地，不仅破坏了地貌景观，还剥夺了当地居民赖以生存的农田，增加了社会不稳定因素，故在此区域开展矿业开发占用土地状况的遥感监测具有紧迫性和重要性。

分别选取2008年5月31日获取的SPOT卫星遥感数据和2014年6月10日获取的QuickBird卫星遥感数据作为基础遥感数据。对其分别进行了多光谱与全色波段的融合，融合结果如图1所示。

(a) SPOT影像(2008年5月31日)(b) QuickBird影像(2014年6月10日)

图1研究区遥感影像

Fig.1Remotesensingimagesofstudyarea

融合后影像的基本信息见表1。

表1 融合后遥感数据基本信息Tab.1 Basic information of remote sensing data

2 遥感识别标志

2.1 矿业用地

矿业用地具有其独特的影像特征，在高空间分辨率遥感影像中易于识别。根据研究区的实际情况，矿业用地可分为采场、矿山建筑、中转场地和固体废弃物，其遥感识别标志见图2和表2。

(a) 采场 (b) 矿山建筑

(c) 中转场地 (d) 固体废弃物

图2矿业用地遥感识别标志
Fig.2Remotesensingidentificationkeysofmininglands

表2 矿业用地遥感识别标志描述Tab.2 Description of remote sensing identification keys of mining lands

2.2 非矿业用地

根据研究区的实际情况，非矿业用地主要有居民地、耕地、林地以及主干道路。由于这些地物很常见，很容易在遥感影像中识别，文中不再赘述。

3 调查结果

利用ArcGIS软件，基于上文识别标志进行人机交互解译，在2期遥感影像中分别圈定出矿业用地和非矿业用地，并通过野外调查验证进一步修改、完善室内研究结果，形成矿业开发占用土地状况的遥感调查成果。

利用2008年5月31日获取的SPOT卫星遥感影像，共圈定出矿业用地(含采场、矿山建筑、中转场地和固体废弃物)1.04 km2，非矿业用地(含居民地、林地、耕地和主干道路)8.26 km2。其中矿业用地约占研究区总面积的11.23%(表3和图3(a))。

利用2014年6月10日的获取的QuickBird卫星遥感影像，共圈定出矿业用地约4.31 km2，非矿业用地约4.99 km2。其中矿业用地约占研究区总面积的46.39%(表3和图3(b))。

表3 研究区各类用地面积统计Tab.3 List for land area in study area

(a) 2008年 (b) 2014年

图3矿业用地状况遥感调查结果

Fig.3Resultsofremotesensingsurveyforminingland

4 矿业用地变化分析

由表3可知，2008年5月31日—2014年6月10日，研究区内矿业开发占用土地从1.04 km2增加至4.31 km2，增加了3.27 km2(图4)，矿业用地占研究区总面积的比例约增加了35%。

图4 矿业用地变化Fig.4 Changes of mining land

矿业用地中，采场面积增加了2.25 km2，约占矿业用地增加总面积的69%； 矿山建筑面积增加了0.15 km2，约占矿业用地增加总面积的5%； 中转场地面积增加了0.39 km2，约占矿业用地增加总面积的12%； 固体废弃物面积增加了0.48 km2，约占矿业用地增加总面积的14%(图5)。

图5 增加的矿业用地Fig.5 Increased mining land

结合遥感影像分析，2008年研究区内的矿产资源以地下开采为主，占用的土地数量较少； 而2014年以露天开采为主，占用土地较多。可见，开采方式的转变是造成矿业用地大幅度增加的主要原因。在矿业用地类型上，采场增加的用地面积最大，也证实了这个结论。

同时，研究区内的非矿业用地减少了3.27 km2。其中，居民地面积减少了0.10 km2，约占非矿业用地减少总面积的3%； 耕地面积减少了1.53 km2，约占非矿业用地减少总面积的47%； 林地面积减少了1.65 km2，约占非矿业用地减少总面积的50%。由此可见，矿业用地的增加主要是占用了林地和耕地，同时也占用了一些居民地，造成部分村庄搬迁。

5 结论

1)遥感监测结果表明，从2008年5月31日—2014年6月10日期间，研究区内矿业开发占用土地增加了3.27 km2，矿业用地占研究区总面积的比例约增加了35%，矿业用地增长迅速。

2)开采方式的转变是造成矿业用地大幅度增加的主要原因。研究区内2008年以地下开采为主，到2014年转为以露天开采为主，导致2014年矿业用地大幅度增加。

3)矿业用地的增加主要是占用了林地和耕地，同时也占用了一些居民地，造成部分村庄搬迁。

另外，本文尚有一些不足之处。本文以露天开采矿山为调查对象，各项数据基于地表覆盖物的明显变化得出，对于地下开采矿山形成的地下采空区及地表塌陷破坏土地状况的研究尚未涉及，有待今后进一步调查。

志谢： 本文研究和野外调查过程中得到了杨金中、聂洪峰、周英杰、李勇志等同仁的帮助，在此表示衷心的感谢！

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