基于遥感的河北矿山地质环境体测概述

第一章 绪论

1.1 选题依据及意

随着社会的进步和经济的迅猛发展，环境的污染和破坏问题已经成为当今世界最为关注的问题之一。人类对大自然环境的破坏日益严重，环境问题也越来越突出，譬如水土的污染与流失、草场超载退化、地面变形塌陷、各种扬沙以及沙尘现象、采矿固体废弃物的占地效应等问题也愈演愈烈。尤其，矿山地质环境问题也就更加的日益显著，矿产资源开发导致的土地资源与生态环境的严重破坏不仅威胁到人民生命财产安全，而且严重影响和制约着社会和经济的发展。

有了矿山地质环境保护规定后，我国的矿山地质环境评价工作得到了迅速的发展，到现在为止，我国已有多个省份进行了矿山地质环境评价工作。但是，对矿山地质环境影响程度的评价工作开展较晚，迄今还未形成建立一套较为科学的、完整的、对于矿山地质环境影响评价的标准体系。随着3S技术和信息技术的发展，遥感在地质及其矿产资源方面的应用主要表现在基础地质工作、矿产地质工作，以及工程地质、地震地质、灾害地质的地质综合调查等方面的应用。随着技术不断成熟稳重遥感已成为地质矿产调查研究和环境评价中的一种先进工作手段和重要方法，成为环境评价和环境监测的一种主要技术手段。遥感技术慢慢由应用于生态环境评价渗透到地质环境评价中，并且应用前景较好。

论文就是在这种背景条件下，利用遥感技术，对河北省进行矿山开发遥感调查与监测，获取矿产资源开发利用客观数据，进行矿山地质环境的综合评价，希望得出一些具有一定指导性和实用价值的成果。为其他相似区域的矿山地质环境评价提供技术支持。对由于矿山开发导致的矿山地质环境影响程度作出定量和定性的评判，判别所存在的最主要的地质环境影响因素和其他环境问题，为政府实施矿山地质环境问题防治工程和矿山开发规划等环境问题提供合理的、科学的参考依据。

1.2 国内外研究现状

国内外学者在对矿山地质环境评价方面中进行了许多积极的探索和研究，取得了较显著地成果和进展。矿山地质评价常用的方法有模糊综合评判法、层次分析法等，这些研究从不同角度选择不同评价指标来构建评价指标体系，并将数量统计、模糊数学理论与计算机技术、地质学等有机结合起来，对我国矿山环境评价工作产生了积极的作用，也可作为本次研究的参考。

1.2.2 国外相关研究现状

国际上基于遥感技术对生态环境的研究开始的比较早，始于 80 年代初。遥感（Relnote Sensing）;一词最早就是由美国人 Evelvn 在第一届国际遥感会议Remote Sensing of Environm 专题讨论会(1962)上提出来的。随着环境信息学的蓬勃发展，在欧洲每年都会举办 Envirolnfo 国际大会交流环境保护科技发展的经验以及计算机信息技术在环境领域内的应用。

最近十几年随着国外越来越多的先进传感器的投入运营，特别是星载的HyPerion 高光谱成像仪投入使用，标志着高光谱应用的高潮即将到来，并可能取代多光谱数据而成为下一步应用的主流。遥感技术在矿山环境方面的应用经历了从低空间低光谱分辨到高空间高光谱分辨率的发展，技术层次从对污染能够分辨发展到能够识别污染矿物，研究取得了很大的进展。

1.2.3研究内容及技术路线

1.2.3.1研究内容

（1）河北省矿产资源分布与开发现状。此部分为本课题研究的前提和评价指标确定的重要基础。具体内容包括河北省矿产资源的种类、产地、数量，矿产资源开发利用的现状。

（2）河北省矿山地质环境遥感调查。此部分是矿山地质环境评价的基础，具体内容包括各调查区主要遥感数据源的选择、遥感数字图像处理、信息提取及精度评价、遥感解译及野外实地调查验证结果。本次河北省遥感调查、解译面积达4万m2，含7 个 1:5 万工作区和 3 个 1:1 万工作区。其中解译矿山开采点 3345 处，开采面 16850处。完成遥感解译野外验证 1059 个点，野外调查路线长约 12600m，调查验证各类矿山采点（面）1583个。

第二章 河北省地质概况、矿产资源分布及开发状况

2.1.研究区自然地理概况

本课题的工作区分别设置在冀西北、冀中南、冀东北三大矿业经济区。三大矿业经济区的气候、水文情况如下：

（一）冀西北矿业经济区

区内有洋河、柳川河、龙洋河三大水系，常年性河流有永定河、洋河、桑干河、白河和黑河。其余多为季节性河流，河谷宽阔平直，流程较短。本区属温暖带大陆性半干旱季风气候区，四季分明，夏天炎热，秋季凉爽，冬季寒冷干燥，温度差异较大，年平均气温11.5℃。年平均降雨量 552.4mm。区内交通便利，其中京包、丰沙、大秦铁路、京张高速公路通过该区，另有通往各县、乡村的公路网络。

（二）冀西南矿业经济区

区内属大陆性暖温带季风气候，四季分明。年平均温度 11.8℃。年降雨量一般在480－600mm。区内河流多属海河流域子牙河和黑龙港两大水系，主要河流白马河、沙河、铭河、釜阳河、漳河等。本区水库多坐落于各河上游，有各类型大小水库近百余座，合计库容量约为51.32亿立方米。

（三）冀东矿业经济区

2.1.2 地形地貌特征

河北省背倚高原，面向渤海，西北山峦迭起，东南平原展布，地貌特征为：高差大，全省地势西北高、东南低，西北部的高原、山地，海拔多在 1000 米以上，最高山峰高达 2000 米以上。而东南部的平原大部分海拔不足 50 米，沿海一带仅 10 米左右。高原、山地、平原分别占全省面积的 9.3%、49.5%和 41.2%。北部燕山和西部太行山山脉构成了河北山系地形地貌特征。

地貌复杂多样。有山地、高原、丘陵、盆地和平原，其中每一类地貌又有成因不同的类型。总地势由西北向东逐渐下降，影响气候、水文、土壤、植被等自然因素和农业布局。

大部分地貌单元排列整齐，可概况为平原、山地、高原三类，自东南向西北排列。平原分布在东南部，山地呈半环状耸峙于西北部，高原镶在西北缘，由海向陆逐渐上升。这种地势既便于湿暖气团深入内陆，也便于各河汇归大海。

2.2 研究区地质概况

矿产资源是地壳内受地质成矿作用而形成的，不同的大地构造单元内矿产资源产出和分布具有一定的规律，因此，矿产资源的种类、数量、质量及其分布规律，均受地质构造条件、地层和岩浆活动等成矿地质条件的控制。河北省地处华北地台北缘，地质构造、地层和岩浆作用等成矿条件具有明显的区域性，因此，矿产资源的种类、数量、质量与分布等方面表现出明显的地域特征。

2.2.1 构造活动

河北省以康保-围场东西向深大断裂为界，跨越两个一级构造单元。北部为具有活动性的内蒙古-大兴安岭褶皱系，仅分布在省内北部边界附近；南部广大地区均属相对稳定的中朝准地台。在省内又可进一步划分为内蒙古背斜、燕山台褶带、山西断隆和华北断坳四个Ⅱ级构造单元。在燕山山脉从北往南有康保-围场、丰宁-隆化、大庙-娘娘庙和和尚义-平泉等东西向深大断裂，构成横亘河北北部长期活动的东西向构造带，由于经受多次构造、岩浆和变质作用，形成一系列铁、金、银、铜、铅、锌、钼等重要矿床，即构成华北地台边缘中段成矿带（Ⅲ1）。在太行山山脉有太行山深断裂带，它是兴安-太行-雪峰北东向深断裂带的一部分（太行山深断裂带可分为西带-紫荆关深断裂带和东带-太行山前北北东向深断裂带）。深断裂活动的发生、发展与演化并伴之大量岩浆活动，形成一系列铝、铜、锌、金、银、锰等矿床，构成兴安-太行南段成矿带（Ⅲ2）。在华北地台北缘部分，也广泛叠加了北北东向构造、燕山期岩浆活动和火山－沉积盆地，尤以太行山深断裂带纵贯地段明显。华北地台北缘中段成矿带（Ⅲ1）和兴安－太行南段成矿带（Ⅲ2）属于东西向古大陆构造-岩浆岩带和北北东向滨太平洋陆间构造-岩浆岩带两大体系。形成了与岩浆岩作用关于的 10 个矿床成矿系列、12个成矿亚系列和 38 种矿床模式。它们是河北省部属普查找矿和实现找矿重大突破的战略重地。

2.2.2 出露地层

河北地区地层出露较齐全，从地质作用的发展过程和方式可分为变质作用基地和沉积盖层两个大的地层单元，不同的地层单元赋存了不同类型的矿种和不同的矿床类型。

（一）变质作用基地 变质作用基地由太古宙和元古宙变质表壳岩和变质深层岩组成。可进一步划分为四个Ⅱ级变质构造岩区和五个亚区。

①青龙河花岗-绿岩带亚区：为吉辽鲁岛弧带西段之一小部分。由新太古代低级变质的两套表壳岩和两套变质深成（侵入）岩组成。该变质岩系为重要的产金和富铁层位。

②冀北陆块：该陆块以尚义－平泉断裂带为界，可划分为两个亚区。

第三章 矿山环境遥感调查及结果 ...............21

3.1 遥感调查数据源的选择 .......... 21

3.2 遥感数据处理 .......... 22

3.3 遥感信息提取 .............. 25

3.4 遥感解译 ............ 25

第四章 典型矿区地质环境问题分析 ............... 39

4.1 河北省迁安－开滦能源多金属矿区 .......... 39

4.2 河北省沙河－武安市能源多金属矿区 ............41

第五章 矿山地质环境评价 ....... 45

5.1 评价原则与方法 .................. 45

5.2 评价指标体系建立 ............ 45

第五章 矿山地质环境评价

为了更好地反映矿山地质环境，本次工作在进行矿山开发遥感调查与监测工作基础上，通过对不同矿山开发类型充分调研，结合不同类型矿山开发特点与规律，建立起一套科学合理、行之有效地矿山环境评价指标体系与定量评价方法。

5.1 评价原则与方法

采用综合指数法进行河北省矿山地质环境评价，将河北省矿山地质环境系统分解为：自然地理、基础地质、矿山开发和环境影响四个子系统。然后分别在子系统中选取具有代表性的评价因子，并根据所取得的影响程度确定分级标准，给出归一化的指标。再运用 AHP 法确定各子系统和评价因子的权重，将同一子系统内的各评价因子的指标值按权重进行叠加，得出一个子系统评价总指标，再将各子系统评价的总指标按权重进行叠加，得出每个评价单元的地质环境质量指数，分析各个单元的指数情况，确定等级阈值，从而建立起评价等级，最终进行全区地质环境质量的评价。（评价单元划分为2 m *2 m的网格）。

5.2 评价指标体系建立

5.2.1 指标选取原则

评价因子选择矿山自然地理背景、基础地质环境、矿山开采现状、环境影响因素。 根据各因子的相互关系及层次关系，逐层分解建立矿山地质环境评价子系统。第一步先分解为自然地理、基础地质、矿产开发和环境影响4项准则层。第二步，将准则层分解为若干指标，构成要素层。对各要素的评价可由隶属于它的各项指标的综合评价得出。如此自下而上进行2个层次的综合评价(图5.1)，得出矿山地质环境评价的指标体系。

第六章 结论与提议

6.1 主要结论

研究取得的主要成果为：

（2）将河北省矿山地质环境分为环境影响严重区、环境影响较严重区和环境影响较轻区。三个级别的面积分别占地河北省总面积的 4.13%、27.99%和32.81%。且根据级别、面积数据表明对河北省环境影响严重区为河北省涞源县大湾铅锌矿区，对河北省影响较轻区为冀南（平山－井陉县）煤矿、灰岩矿集区。

（3）对10个工作区进行分区评述，对面积进行了比较，并指出了分布情况，由此制作了分区矿山地质环境评价图和整个河北省的矿山地质环境评价图。

主要认识为：

（1）通过遥感监测，基本了解和掌握了调查区的矿业活动占地情况、矿区地质灾害分布状况和矿山环境污染情况，为矿区环境综合整治工作提供了决策数据。

（2）本研究初步尝试建立起一套较为完整的河北省矿山地质环境评价体系，为河北省矿山地质环境治理恢复和生态安全提供出基础评价数据。

（3）为保护与治理矿山地质环境提供了基础数据。利用遥感数据，快速圈定了监测区的地质灾害及其隐患区，为保护与治理矿山地质环境工作提供了大量翔实、客观、直观的基础数据。

已经取得的成果表明，遥感技术因其现势性、宏观性和及时性，在矿产资源规划执行情况遥感调查与监测、矿山开发状况遥感调查与监测、矿山环境遥感调查与监测等工作中发挥重要作用，从而为国家和地方政府相关工作的开展提供基础数据和决策依据。

参考文献（略）