引用本文
廖振威, 王志星, 黄诚, 何卫军. 基于RS和GIS的广西矿山地质环境综合评价[J].中国地质调查, 2016,3(4): 43-48.
LIAO Zhenwei, WANG Zhixing, HUANG Cheng, HE Weijun. Comprehensive evaluation of mine geological environment in Guangxi based on RS and GIS[J].Geological Survey of China, 2016,3(4): 43-48.
  
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基于RS和GIS的广西矿山地质环境综合评价
廖振威, 王志星, 黄诚, 何卫军
广西壮族自治区遥感中心,南宁 530023

第一作者简介: 廖振威(1985—),男,工程师,主要从事矿山环境遥感监测、GIS应用等领域的研究工作。Email: 50047470@qq.com。

收稿日期: 2016-03-18
基金资助: 中国地质调查局“广西自治区矿山环境监测(编号: 1212011120023)”、“广西自治区矿产资源开发环境遥感监测(编号:12120115059801)”项目联合资助
摘要

以广西陆域作为研究区,利用遥感技术开展矿山地质环境遥感调查与监测工作,获取矿产资源开发状况、矿业活动占地情况、矿山地质灾害、矿山环境污染、矿山生态环境恢复治理情况等客观数据,综合自然地理、基础地质等相关资料,选择14个评价因子,采用网格法进行矿山地质环境综合评价,划分矿山地质环境严重影响区、较严重影响区、一般影响区、无影响区,为政府部门整治矿山地质环境、制定相关政策法规等提供技术支撑及决策依据。

关键词: 遥感技术; 矿山地质环境; 网格法; 综合评价
中图分类号:TD167 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2016)04-0043-06
Comprehensive evaluation of mine geological environment in Guangxi based on RS and GIS
LIAO Zhenwei, WANG Zhixing, HUANG Cheng, HE Weijun
Guangxi Remote Sensing Center, Nanning 530023, China
Abstract

This paper chose Guangxi Province as the study area and used remote sensing technology to investigate the mine geological environment and obtain the data of exploitation situation, mining activities area, geological disasters, environmental pollution and restoration and control. Firstly, fourteen factors based on geography and geology information were taken for evaluation. Then, grid method was adopted provide comprehensive evaluation of mine geological environment. Finally, the mine geological affected areas were classified into four levels: the seriously affected areas, the more severely affected areas, generally affected areas and had no effect areas. So this study can provide some ideas and technical support for environment control, relevant policies and regulations.

Keyword: remote sensing technology; mine geological environment; grid method; comprehensive evaluation
0 引言

矿山地质环境是指曾经开采、正在开采或准备开采的矿山及其周边邻近地区的岩石圈表层与大气圈、水圈、生物圈之间不断进行物质交换和能量流动的一个相对独立的环境系统。这一系统以岩石圈为依托, 矿产资源开发为主导, 不断改变着地球表面和岩石圈自然平衡状态的地质环境。它是地质环境和矿山环境重要的组成部分, 与人类生产生活密切相关。

广西矿产资源丰富, 开发历史悠久, 素有“ 有色金属之乡” 之称。矿产资源的开发利用为广西的社会经济发展做出了重要贡献。但是近年矿产资源开发规模、强度的进一步扩大, 带来了一系列矿山地质环境问题, 例如破坏和占用了大量土地, 矿山地质灾害与矿山环境污染时有发生等, 严重制约了广西社会经济的可持续发展。为此, 迫切需要对广西矿山地质环境进行综合评价, 分析其变化趋势。

遥感技术可以概括为借助光、热、微波等电磁能量来探测地物波谱特性的科学技术, 具有同步观测范围大、获取信息方式多、速度快、重复周期短、数据种类多、信息量大、客观、准确等特点。随着遥感技术的发展, 综合利用不同平台类型、不同空间分辨率与光谱分辨率的遥感数据能够迅速调查和监测矿产资源开发状况、矿业活动占地、矿山地质灾害、矿山环境污染及恢复治理等情况, 在此基础上综合自然地理、基础地质等相关资料, 可以建立起矿山地质环境综合评价体系。

本研究主要利用RS和GIS技术, 综合其他相关资料, 对2014年广西矿山地质环境进行综合评价, 圈定矿山地质环境严重影响区、较严重影响区、一般影响区、无影响区, 为合理开发矿产资源, 保护矿山地质环境, 进行矿山环境整治、矿山生态恢复与重建, 实施矿山地质环境监督管理提供基础资料和依据。

1 研究区概况
1.1 自然地理概况

广西壮族自治区(简称桂)位于E104° 26'112° 04'、N20° 54'26° 24'之间, 北回归线横贯全区中部; 南临北部湾, 西南与越南毗连, 西、北、东三面跟云南、贵州、湖南、广东4省接壤, 并与海南省及香港、澳门两特区邻近; 背靠大西南, 是西南地区最便捷的出海通道; 面向东南亚, 是我国与东南亚国家友好交往的纽带。全区大陆海岸线长约1 500 km, 土地总面积23.70万km2, 约占全国陆域总面积的2.47%。

广西地势由西北向东南倾斜, 除靠海一侧外, 周边多被山地、高原环绕, 呈盆地状。盆地边缘多缺口, 桂东北、桂东、桂南沿江一带有大片谷地。全区属山地丘陵盆地地貌, 分中山、低山、丘陵、台地、平原、石山6类, 素有“ 八山一水一分田” 之称。石灰岩地层分布广, 岩层厚, 褶皱断裂发育, 为典型的岩溶地貌地区。

1.2 地质矿产概况

1.2.1 地层发育情况

广西地层发育齐全, 自元古宇至第四系均有出露, 以泥盆系— 中三叠统分布最广。广西地层按沉积特征可分3大发展阶段: 早泥盆世为地槽型沉积, 泥盆纪— 中三叠世为准地台型沉积, 晚三叠世— 新生代为陆缘活动带盆地型沉积。

1.2.2 构造特征

广西地壳经历了元古宙— 早古生代地槽、晚古生代— 中三叠世准地台、晚三叠世— 第四纪陆缘活动带3个发展阶段。构造活动较频繁, 共有19次之多, 以四堡运动、广西运动、东吴运动、印支和燕山运动最为强烈。

1.2.3 岩浆岩

广西岩浆活动频繁, 岩浆岩发育, 不同时期的岩浆活动具有不同特点。四堡期— 晋宁(雪峰)期以海相基性火山喷发及中酸性岩浆侵入为主; 加里东期以中酸性侵入岩为主; 华力西— 印支期是广西岩浆活动的重要时期, 在桂西泥盆系— 石炭系有玄武岩、粗面(斑)岩, 二叠系— 中三叠统有基性— 中酸性(局部为中基性)侵入岩; 燕山期岩浆活动主要分布于桂东地区, 有多次侵入形成的复式岩体和不同岩类组成的杂岩体, 岩石以花岗岩为主; 喜马拉雅期主要为基性火山喷发, 见于合浦县新圩及涠洲岛、斜阳岛。广西除寒武纪、第三纪外, 各地质时期均有火山活动。

1.2.4 矿产资源

广西矿产资源丰富, 目前已发现矿种145种(含亚矿种), 已探明资源储量的矿产有97种, 约占全国已探明资源储量矿种(212种)的45.75%。其中储量居全国首位的有锰、锡、砷、膨润土等14种, 列全国第2~6位的有钒、钨、锌、锑、银、铝、滑石、重晶石等25种。

2 技术方法

本次广西矿山地质环境变化综合评价采用的数据有不同空间分辨率遥感影像数据、数字线化图、数字高程模型、气象资料、地质图、采矿权数据、矿产资源开发状况遥感监测成果、矿山地质环境遥感监测成果、矿山生态环境恢复治理遥感监测成果以及野外调查资料等多元综合数据, 评价方法用网格法, 圈定了全区矿山地质严重影响区、较严重影响区、一般影响区、无影响区的范围。

网格法就是将研究区划分成一定大小、一定数量、形状规则的网格, 以网格为单位进行打分评级。评价时首先对每个网格、每类评价因子分别进行评分, 根据各类评价因子在矿山地质环境评价中的重要程度, 赋予其一定的权重值, 得出每个网格所属的矿山地质环境评价等级, 然后运用GIS软件对整个研究区进行插值分析, 并根据专家经验对矿山地质环境分区进行局部修正, 最终得出研究区矿山地质环境的评价结果[1, 2, 3, 4, 5]。

2.1 遵循原则

根据广西矿山地质环境特征, 评价过程以各类矿山地质环境问题的分布、发育现状及矿山地质环境问题发展趋势为依据, 以采矿对环境影响程度、兼顾地质环境背景、突出重点为原则。

2.2 资料准备与评价因子选择

首先将前述开展广西矿山地质环境变化综合评价所需的各种数据统一投影到1980西安坐标系, 采用地理坐标系统, 坐标单位为度。然后参照《矿山环境保护与综合治理方案编制规范(DZ/T 223— 2007)》、《矿产资源开发遥感监测技术规范》、《矿山环境遥感监测技术指南》等国家和行业相关标准、规范, 根据广西矿山地质环境的实际情况、影响因素及存在问题, 选择自然地理、基础地质、矿产资源开发对环境的影响等3个评价子系统, 在此基础上对每个评价子系统进行细化, 选择地形地貌、年均降雨量、植被覆盖度、区域重要程度、构造、岩性组合、边坡结构、强度、主要开采方式、主要开采矿种、开采点密度、占用土地比例、地质灾害、矿山生态环境恢复治理难易程度等14个评价因子进行评价[6, 7, 8](表1)。

表1 矿山地质环境评价因子及所需资料 Tab.1 Required data of evaluation factors for mine geologic environment

在征求专家意见的基础上, 经过反复试验论证, 结合评价的实际效果, 确定评价等级标准和权重值, 作为全区矿山地质环境评价的评分标准(表2)。

表2 各评价因子评分标准及权重 Tab.2 Evaluation standard and weight of each evaluation factor
2.3 矿山地质环境分值计算

采用网格法开展矿山地质环境评价工作。按照实际公里网划分基本评价网格, 将广西陆域范围按照1 km× 1 km进行划分, 总共划分了240 285个网格。根据上述评价方案, 对每个网格进行评分, 并计算矿山地质环境评价分值Q, 其计算公式为

Q=∑i=114WiFi, (1)

式中: F为矿山地质环境评价分值; W为评价因子的权值; Q为评价因子的评分; i为评价因子数量。

2.4 矿山地质环境分级方案

根据矿山地质环境评价分值计算结果, 经过反复试验论证, 并根据广西矿山地质环境的实际情况, 将全区矿山地质环境分为严重影响区、较严重影响区、一般影响区、无影响区4类。每类区域对应的分值区间如表3所示。

表3 广西矿山地质环境分级方案 Tab.3 Classification of mine geological environment in Guangxi

依据上述评价程序, 得出每个网格内的矿山地质环境评价等级, 然后运用GIS软件对整个研究区进行插值分析, 并遵循有关专家建议对矿山地质环境分区进行局部修正, 得出2014年广西矿山地质环境综合评价结果。

3 主要成果

本次对广西矿山地质环境的评价结果[9]如表4和图1所示。

表4 广西各地级市矿山地质环境评价分区面积统计 Tab.4 Area statistics of the mine geological environment of every city in Guangxi

图1 广西矿山地质环境综合评价Fig.1 Comprehensive evaluation of mine geological environment in Guangxi

(1)严重影响区面积为1 187.27 km2, 约占广西陆域面积的0.5%。在严重影响区范围内, 矿产资源开发强度大, 对当地生态环境破坏严重。严重影响区面积位于前3位的地级市依次是: 百色市、河池市和来宾市, 分别占全区矿山地质环境严重影响区总面积的34.21%、 24.48%、 18.84%。仅这3个地级市就占了全区矿山地质环境严重影响区总面积的77.53%。由此可知, 广西矿山地质环境严重影响区主要分布在上述3个地级市。而北海市、防城港市、钦州市和玉林市没有矿山地质环境严重区分布。

(2)较严重影响区面积为8 740.41 km2, 约占广西陆域面积的3.7%。在较严重影响区范围内, 矿产资源开发强度较大, 对当地生态环境破坏较为严重。较严重影响区面积位于前3位的地级市依次是河池市、百色市和来宾市, 分别占全区矿山地质环境较严重影响区总面积的28.12%、 27.76%、 14.92%。仅这3个地级市就占了全区矿山地质环境较严重影响区总面积的70.78%。由此可知, 广西矿山地质环境较严重影响区也主要分布在上述3个地级市。而北海市没有矿山地质环境较严重区分布。

(3)一般影响区面积为49 407.71 km2, 约占广西陆域面积的20.8%。在一般影响区范围内, 矿产资源开发强度较小, 对当地生态环境破坏较轻。矿山地质环境较一般影响区面积位于前3位的地级市依次是百色市、河池市、桂林市, 分别占全区矿山地质环境一般影响区总面积的19.62%、 18.00%、 10.28%, 这3个地级市约占了全区矿山地质环境一般影响区总面积的47.90%。可见矿山地质环境一般影响区在全区分布较分散, 在各市均有分布。

(4)无影响区面积为177 691.49 km2, 约占广西陆域面积的75%。矿山地质环境无影响区范围矿业活动稀少, 对当地生态环境影响较小。

4 结论

(1)随着我国遥感技术的快速发展, 特别是高分辨率对地观测系统重大专项的顺利实施, 近年来广西持续进行的矿产资源开发状况、矿业活动占地、矿山地质灾害、矿山环境污染等方面的遥感调查和监测取得了丰硕成果, 也为本次矿山地质环境评价提供了数据基础。本次评价工作综合遥感监测、自然地理、基础地质、气象等相关资料, 建立起了广西矿山地质环境综合评价体系。

(2)采用网格法, 选择14个评价因子对2014年广西矿山地质环境进行综合评价, 圈定了矿山地质严重影响区面积1 187.27 km2、 较严重影响区面积 8 740.41 km2、 一般影响区49 407.71 km2、 无影响区177 691.49 km2, 分别占广西陆域面积的0.5%、 3.7%、 20.8%、 75.0%。

(3)本次研究可以为广西合理开发矿产资源、保护矿山地质环境、矿山环境整治、矿山生态恢复与重建、实施矿山地质环境监督管理提供基础资料和依据。

(责任编辑: 常艳)

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
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