伍小玲

【摘 要】對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用管理，事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展大計(jì)。本文探討了利用現(xiàn)代航空航天遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)、井下定位、地理信息系統(tǒng)等現(xiàn)代測(cè)繪地理信息技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源科學(xué)管理，建立礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用“天上看、地上查、地下控、網(wǎng)上管”的監(jiān)管體系，以有效解決無(wú)證開(kāi)采、濫采亂挖、超層越界、以采代探等管理難題，為全國(guó)各地科技管礦提供了可借鑒的技術(shù)方法。

【關(guān)鍵詞】科技管礦；遙感監(jiān)測(cè)；三維模型；信息系統(tǒng)

0 前言

礦產(chǎn)資源是指存在于地下或地表的，由地質(zhì)作用形成的，呈固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的，具有現(xiàn)實(shí)或潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的天然富集物。礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是隨著我省工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加快，礦產(chǎn)資源供需形勢(shì)和礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)管理面臨前所未有的挑戰(zhàn)，受利益驅(qū)動(dòng)，無(wú)證開(kāi)采、濫采亂挖、超層越界、以采代探等現(xiàn)象在全國(guó)各地時(shí)有發(fā)生，迫切需要采取措施加以解決。為全面提升礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用監(jiān)管水平，我國(guó)許多地區(qū)的國(guó)土部門開(kāi)展了科技管礦工作，并把該項(xiàng)任務(wù)列為國(guó)土資源管理的重點(diǎn)工作。本文探討利用現(xiàn)代航空航天遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)、井下定位、地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，建立礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用“天上看、地上查、地下控、網(wǎng)上管”的監(jiān)管體系，創(chuàng)新礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用的監(jiān)管機(jī)制，提升各級(jí)礦管部門的監(jiān)管效能。

1 礦產(chǎn)資源管理業(yè)務(wù)分析

礦產(chǎn)資源管理是國(guó)家政府機(jī)關(guān)以礦產(chǎn)資源所有者和國(guó)家行政管理者身份對(duì)礦產(chǎn)資源的積累、儲(chǔ)備、使用、配置的全過(guò)程進(jìn)行規(guī)劃決策、調(diào)節(jié)控制、監(jiān)督協(xié)調(diào)，以保障礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用取得最佳經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用的行為。我國(guó)現(xiàn)行的礦產(chǎn)資源管理體系，各地大部分是由省國(guó)土資源廳、地市和縣兩級(jí)國(guó)土資源局組成的縱向管理體系，對(duì)無(wú)證開(kāi)采、濫采亂挖、超層越界、以采代探等現(xiàn)象的管理基本還處于人工管理階段，缺乏技術(shù)性、專業(yè)性和系統(tǒng)性手段。

2 科技管礦體系設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

充分利用現(xiàn)代通訊技術(shù)、測(cè)繪地理信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立基于網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管信息系統(tǒng)的省廳、地市局和縣局一體化監(jiān)管體系，創(chuàng)新監(jiān)管機(jī)制，提升監(jiān)管效能。

1）采用網(wǎng)格技術(shù)、GIS技術(shù)構(gòu)建省、市、縣三級(jí)互聯(lián)互通的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管系統(tǒng)；

2）通過(guò)對(duì)航空航天遙感影像的內(nèi)業(yè)解譯與外業(yè)核查，發(fā)現(xiàn)違法勘查開(kāi)采圖斑并予以查處，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面開(kāi)采行為的監(jiān)管；

3）以井下三維模型為載體，集成人員定位、生命異常監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、產(chǎn)量監(jiān)控與通信聯(lián)絡(luò)等系統(tǒng)，建立井下采掘三維自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，提高礦山的控制能力與應(yīng)急處置能力。

2.2 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管信息系統(tǒng)

鑒于地理信息和礦產(chǎn)資源信息的涉密性，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)管信息系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)內(nèi)、外網(wǎng)隔離機(jī)制，并分別建立數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)管信息系統(tǒng)。

2.2.1 內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)整合全省采礦權(quán)和探礦權(quán)數(shù)據(jù)（包括屬性信息和空間信息）、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)（可使用省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)提供的在線地理信息資源，并集成不同年份遙感影像數(shù)據(jù)）、全省遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（包括遙感影像數(shù)據(jù)和圈定的疑似違法圖斑、外業(yè)核查與合法性審查數(shù)據(jù)、整改查處數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)報(bào)表）、地下三維數(shù)據(jù)（全省各礦山的地下三維數(shù)據(jù)，用于三維數(shù)據(jù)更新與分發(fā)）、其它數(shù)據(jù)（包括整合省、市、縣的礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)；全省1：500000地質(zhì)圖；全省成礦（區(qū)）帶數(shù)據(jù)；各市縣根據(jù)自身需要增加數(shù)據(jù)內(nèi)容）等內(nèi)容。

2.2.2 外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，礦業(yè)權(quán)數(shù)據(jù)只保留采礦權(quán)、探礦權(quán)的部分屬性數(shù)據(jù)，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)使用省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)（公眾版）提供的在線地理信息資源，外業(yè)核查數(shù)據(jù)使用基巖地區(qū)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，地下三維監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)利用全省礦山地下三維數(shù)據(jù)、人員定位、視頻監(jiān)控、產(chǎn)量監(jiān)控等信息。

2.2.3 內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

網(wǎng)系統(tǒng)功能包括：

1）地理信息服務(wù)：基于省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，功能包括地圖操作、空間測(cè)量、圖層管理、三維瀏覽、對(duì)比瀏覽、坐標(biāo)定位、地圖標(biāo)注等功能。

2）輔助管理：包括礦業(yè)權(quán)查詢檢索與統(tǒng)計(jì)、重疊分析、規(guī)劃分析、到期預(yù)警、礦權(quán)價(jià)款管理等功能。

3）遙感監(jiān)測(cè)：實(shí)現(xiàn)疑似違法圖斑的發(fā)布、外業(yè)核查、整改查處、數(shù)據(jù)匯總、檔案建立整個(gè)流程的功能一體化。

4）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)提供用戶管理、權(quán)限管理、信息發(fā)布和數(shù)據(jù)更新維護(hù)等功能。

5）其它功能：各市縣可根據(jù)自身需要設(shè)計(jì)其它功能。

2.2.4 外網(wǎng)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

外網(wǎng)系統(tǒng)功能包括：

1）地理信息服務(wù)：基于省級(jí)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)（公眾版），功能包括地圖操作、圖層管理等功能。

2）輔助管理：包括礦業(yè)權(quán)查詢檢索、到期預(yù)警等功能。

3）井下采掘三維自動(dòng)監(jiān)控：依托互聯(lián)網(wǎng)，建立分級(jí)監(jiān)管的全省礦山地下三維自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，功能包括超層越界監(jiān)控、產(chǎn)量監(jiān)控和應(yīng)急監(jiān)控。

4）遙感監(jiān)測(cè)外業(yè)核查：為了提高外業(yè)核查質(zhì)量，現(xiàn)已成功開(kāi)發(fā)了“外業(yè)執(zhí)法核查系統(tǒng)”，可實(shí)現(xiàn)圖斑位置、現(xiàn)場(chǎng)照片等實(shí)地核查信息的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ?，同時(shí)可對(duì)外業(yè)核查人員進(jìn)行有效監(jiān)管。

5）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)提供用戶管理、權(quán)限管理、信息發(fā)布和數(shù)據(jù)更新維護(hù)等功能。

2.2.5 內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換

出于數(shù)據(jù)安全的考慮，國(guó)土資源內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)須物理隔離，內(nèi)外網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換可采用人工拷貝方式進(jìn)行交換。

2.3 基巖地區(qū)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

利用遙感解譯方法，可對(duì)基巖地區(qū)礦產(chǎn)開(kāi)采狀況進(jìn)行遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，查清老坑、停采坑點(diǎn)、礦渣、尾礦庫(kù)等礦山環(huán)境圖斑的情況；通過(guò)新舊對(duì)比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)疑似違法圖斑，為管理部門提供準(zhǔn)確信息。

2.3.1 監(jiān)測(cè)程序

由監(jiān)測(cè)單位收集礦業(yè)權(quán)登記數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)，收集最新的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)的影像處理，進(jìn)行內(nèi)業(yè)判讀，圈定疑似違法圖斑。由各縣局進(jìn)行外業(yè)核查與合法性審查，根據(jù)責(zé)權(quán)劃分由礦政部門（縣局、市局或省廳）進(jìn)行整改查處，逐級(jí)統(tǒng)計(jì)匯總上報(bào)執(zhí)法檢查數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)單位根據(jù)實(shí)地抽查數(shù)據(jù)與各市上報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，統(tǒng)計(jì)各市外業(yè)核查準(zhǔn)確率并匯報(bào)省廳，由省廳進(jìn)行階段性工作總結(jié)。

2.3.2 遙感監(jiān)測(cè)

遙感監(jiān)測(cè)應(yīng)收集最新的礦業(yè)權(quán)登記數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源規(guī)劃數(shù)據(jù)、衛(wèi)星（或航空）影像數(shù)據(jù)、1：50000地形圖數(shù)據(jù)、以及上一輪監(jiān)測(cè)使用的數(shù)字正射影像圖等做為遙感監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)源。對(duì)航空航天影像數(shù)據(jù)需進(jìn)行色彩校正、輻射校正、幾何校正和投影差改正，生成1：10000數(shù)字正射影像圖。利用兩期影像進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)勘查開(kāi)采跡象，圈定范圍（紅色線劃），通過(guò)審查圈定的范圍是否符合規(guī)劃要求、是否有勘查證和采礦證、是否為無(wú)證勘查或無(wú)證開(kāi)采，若有證，是否超出法定范圍（黃色線劃）、是否為越界勘查或越界開(kāi)采。在正射影像圖上圈定的圖斑即為疑似違法圖斑，圈定疑似違法圖斑后，需制作疑似違（下轉(zhuǎn)第290頁(yè)）（上接第272頁(yè)）法圖斑的圖形文件，內(nèi)容包括疑似違法圖斑、圖斑編號(hào)、法定范圍及證號(hào)等，以縣為單位在1：50000地形圖（6°分帶）上標(biāo)注疑似違法圖斑（概略位置）與圖斑編號(hào)。

2.3.3 執(zhí)法檢查

縣局外業(yè)核查人員根據(jù)標(biāo)注有疑似違法圖斑與圖斑編號(hào)的1：10000正射影像圖與1：50000地形圖進(jìn)行外業(yè)核查，判斷圖斑的真?zhèn)危ㄊ欠駷榭辈殚_(kāi)采行為所致），拍攝實(shí)地照片，調(diào)查勘查開(kāi)采的基本情況，進(jìn)行合法性審查。

根據(jù)權(quán)限劃分由縣局、市局或省廳對(duì)于違法勘查開(kāi)采礦產(chǎn)資源的行為進(jìn)行上報(bào)或者依法組織查處。市、縣級(jí)國(guó)土資源行政主管部門對(duì)執(zhí)法檢查工作進(jìn)行匯總，并按時(shí)上報(bào)。

2.3.4 總結(jié)通報(bào)

監(jiān)測(cè)單位需根據(jù)外業(yè)抽查數(shù)據(jù)與各市所報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算各市外業(yè)核查的準(zhǔn)確率；省廳根據(jù)匯總上報(bào)數(shù)據(jù)和抽查情況進(jìn)行總結(jié)，通報(bào)全省礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法檢查情況。

2.4 井下采掘三維自動(dòng)監(jiān)控

三維建模軟件應(yīng)能夠快速三維顯示空間數(shù)據(jù)和分布、提取和計(jì)算，快速成圖和分析，同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)快速導(dǎo)入成圖；用戶可以很輕松地從文本文件、Excel和AutoCAD文件中復(fù)制數(shù)據(jù)到三維圖形環(huán)境中。同時(shí)，三維建模軟件快速創(chuàng)建地質(zhì)模型，如礦體模型、夾石模型、區(qū)域地層模型、構(gòu)造斷層和破碎帶模型、煤層模型、以及其他任意實(shí)體模型，而且支持實(shí)體模型之間、實(shí)體模型與表面模型之間的交、并、差布爾運(yùn)算；靈活方便地應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)儲(chǔ)量計(jì)算方法建立塊體品位模型，可以按標(biāo)高、礦種、品級(jí)等任何模型內(nèi)屬性進(jìn)行分類儲(chǔ)量匯總。

以三維激光掃描技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立礦山地下三維模型，安裝或改造礦山的人員定位（有條件的可安裝生命異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）、視頻監(jiān)控、產(chǎn)量監(jiān)控和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)接聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)礦山的自動(dòng)監(jiān)控。

3 結(jié)語(yǔ)

過(guò)去，少數(shù)不良礦企常與國(guó)土資源監(jiān)察部門玩“貓鼠游戲”，礦區(qū)井下超層越界開(kāi)采、瞞報(bào)少報(bào)產(chǎn)量、停產(chǎn)整頓期間內(nèi)違規(guī)生產(chǎn)等，僅依靠工作人員巡查、舉報(bào)監(jiān)督等常規(guī)手段難以有效監(jiān)管，成為礦產(chǎn)資源管理工作的一大瓶頸。基于基于現(xiàn)代信息技術(shù)的礦產(chǎn)資源監(jiān)管體系，綜合運(yùn)用遙感監(jiān)測(cè)、井下定位、視頻監(jiān)控、無(wú)線傳輸和信息網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，構(gòu)建“天上看、地上巡、地下控”的“三位一體”礦產(chǎn)資源管理新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了科技管礦全覆蓋，全面提升了礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)監(jiān)管科技水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李德仁，賓洪超，邵振峰.國(guó)土資源網(wǎng)格化管理與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2008，33（1）.

[2]李德仁，彭明軍，邵振峰.基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的城市網(wǎng)格化管理與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版，2006，31（6）：471-475.

[3]曲少春，李桂華.對(duì)完善礦產(chǎn)資源管理體系和建設(shè)的設(shè)想[J].中國(guó)地質(zhì)，1998，10.

[責(zé)任編輯：湯靜]