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Remote Sensing for Natural Resources >

2025 , Vol. 37 >Issue 3: 23 - 31

DOI: https://doi.org/10.6046/zrzyyg.2023400

Remote sensing monitoring status and existing problems of new mining-destroyed land and land restoration and management in Henan Province in 2021

  • LIU Huan ,
  • LIU Xiaoxue ,
  • ZHANG Yun ,
  • YANG Junquan ,
  • ZENG Hui
Expand
  • Tianjin Centre,China Geological Survey(North China Center for Geoscience Innovation), Tianjin 300170, China

Received date: 2023-07-24

  Revised date: 2023-11-05

  Online published: 2026-06-03

Fold

Abstract

Remote sensing technology plays a significant role in mining and geological environment monitoring. Based on the ArcGIS platform, and using the preprocessed data of high-spatial-resolution satellite remote sensing images for Henan Province obtained in 2020 and 2021 as the information source, this study derived the information of the new mining-destroyed land and associated restoration and management through remote sensing interpretation marks and visual interpretation. Through statistical analysis, this study summarized the mining-destroyed land characteristics and the restoration and management status throughout Henan Province, followed by suggestions for existing problems. Overall, this study provides a reference for government departments to make decisions and for protecting geological environments in mines.

Key words： Henan Province; mining-induced destruction; mine restoration and management; remote sensing monitoring

Cite this article

LIU Huan , LIU Xiaoxue , ZHANG Yun , YANG Junquan , ZENG Hui . Remote sensing monitoring status and existing problems of new mining-destroyed land and land restoration and management in Henan Province in 2021[J]. Remote Sensing for Natural Resources, 2025 , 37(3) : 23 -31 . DOI: 10.6046/zrzyyg.2023400

0 引言

为深入贯彻落实“绿水青山就是金山银山”以及“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”的理念,应全程将生态文明思想贯彻自然资源管理工作中。矿产资源是自然资源的重要组成部分,是国家经济发展、社会进步以及国家安全的重要保障,其重要性不言而喻,对矿产资源的争夺也是人类历史上诸多战争的主要原因之一。我国矿产资源储量丰富,种类齐全,分布广泛,矿业为我国重要的支柱产业。但是在矿山开采过程中,由于粗放式的开采模式、管理不规范以及环保意识薄弱等原因,对周围生态环境造成不同程度的破坏,包括植被、土壤、水源以及大气污染,甚至引起地质灾害等[1-2]。为平衡矿产需求以及生态环境,促进矿产资源开发与矿山环境保护协调发展,推动人与自然和谐共存,及时掌握我国矿山地质环境现状,积极开展矿山恢复治理工作迫在眉睫。
随着我国卫星科技的进步,遥感技术也在快速发展。由于遥感数据具有宏观性、真实性、全面性、高速性以及准确性等特点,其在自然资源调查与监测等方面应用越来越广泛[2-18]。河南省作为矿产资源大省和矿业大省,对矿产资源赋存区生态也高度重视,本文利用遥感技术开展河南省新增矿山损毁和恢复治理动态监测工作,根据建立的遥感解译标志,通过室内目视解译,完成各监测目标信息提取,全面掌握河南省矿山损毁占地以及恢复治理情况。

1 研究区概况及数据源

河南省位于华北平原南部,110°21'~ 116°39'E,31°23'~ 36°22'N之间,全省总面积16.7万km2。截至2019年,河南省已发现矿种144种,其中能源矿产10种,金属矿产44种,非金属矿产88种,水气矿产2种,主要矿种有煤炭、铁、铅、锌、铝土矿、钨、钼、金、银、萤石、硫铁矿、磷矿、石墨等。2019年全省采矿权许可证1 449个[19]。
本研究采用中国自然资源航空物探遥感中心提供的经过预处理的遥感影像数据,数据源主要为国产高分辨率遥感影像,包括高分卫星系列(GF-1,GF-2,GF-6)、北京二号(BJ-2)、中巴地球资源卫星04星(CB-04)和资源三号(ZY-3)等,空间分辨率为2 m,坐标基准为 2000 国家大地坐标系,高斯克吕格投影。数据生产主要采用海量影像自动化处理软件GXL,以及遥感影像处理软件ERDAS和ArcGIS等,结合高程数据和控制资料等,对工作区的卫星遥感影像数据进行控制点的自动提取,通过模型优化进行影像的正射校正,利用Pansharp等影像融合算法,实现遥感影像信息增强,形成完整工作区的遥感正射影像图,并经数据质量检查,形成相应的标准化影像产品。

2 研究方法

本次遥感监测主要包括2021年度河南省新增矿山开采损毁土地和新增矿山恢复治理动态变化监测2类。新增矿山损毁土地类型包括采场、中转场地(矿石堆、选矿场、选矿池等)、固体废弃物(尾矿库、废石堆、排土场、堆土堆等)和矿山建筑损毁土地。新增矿山恢复治理包括工程恢复治理、自然恢复和连带恢复。
对遥感数据进行预处理后,根据影像的色调、纹理、结构、几何形态、大小等地物特征,同时结合野外踏勘,建立遥感解译标志(表1)[10]。基于ArcGIS平台,根据建立的遥感解译标志,采用人工目视解译的方式,提取出各类目标地物的信息。将河南省2021年度和2020年度遥感影像分别提取出的地物信息进行比对,圈定出2021年度新增损毁和治理部分的图斑,同时结合最新矿权资料,对圈定图斑的矿种、开发状态以及所属矿权信息等进行初步判断。利用净增矿山恢复治理在线审核系统,与河南省各级相关管理部门进行圈定图斑的复核工作,最终确定多方认可的新增损毁和恢复治理监测成果。
表1 矿山占地类型和恢复治理遥感解译标志一览表

Tab.1 Remate sensing interpretation signs of mine land occupation and restoration

类型 遥感影像 示例照片 识别特征
采场 金属矿采场:呈不规则形状,色调明显区别于周围自然地表,纹理明显,有道路相通,呈负地形。非金属矿采场:边界清晰,颜色较亮,受机械外力作用,纹理较粗糙杂乱,呈负地形,其上可看到颗粒状矿石和开矿活动痕迹。均为露天矿山
中转场地 指临时堆放矿石或加工矿石的场所。矿石堆一般分布于采场附近或地势较为平坦的地方,在影像上表现为一个或多个倒立椎体,边界较清楚,颜色较浅,场地内多有选矿设备或运输通道。选矿场和选矿池在影像上可见几何形状的围墙或环形选矿池
固体废弃物 指堆放矿石废渣的场所。固体废弃物地势高于周围地物,影像纹理粗糙,但立体感较强,边界清晰。尾矿库通常分布在沟谷地带,处于地势低洼部位,常灌有积水,影像上可见明显的拦坝,积水往往呈现暗灰色-浅灰色-灰绿的渐变色调,库内尾砂颗粒均匀细腻,无植被或植被稀疏
矿山建筑 指矿山企业在矿山开发、勘查时的基础设施建设场地和生活办公用地。形状规则,一般呈矩形排列。屋顶多呈红色、灰色或蓝色,边界较清楚,纹理简单
工程恢复治理 包括废石清理、采坑回填、护坡、覆土、复绿、造景等工程防治措施,场地明显经过人工平整。在遥感影像上呈青绿色或墨绿色,与周围自然的植被相比,纹理规则,人工种植痕迹明显
自然恢复治理 通常无人为参与,矿山关闭后,松散裸露面趋于稳定,植被与周围自然植被差异不大,影像上纹理杂乱

3 河南省采矿损毁土地情况

2021年河南省新增矿山损毁面积(不含塌陷土地)达到1 518.78 hm2,涉及47个矿种,共计894个图斑。其中采场挖毁土地面积为985.74 hm2,占损毁总面积的64.90%;其次为固体废弃物压占土地面积为306.59 hm2,占损毁总面积的20.19%;再次为中转场地压占土地面积为179.92 hm2,占损毁总面积的11.85%;最后为矿山建筑压占土地面积面积为46.52 hm2,占损毁总面积的3.06%(图1)。
图1 2021年度研究区新增矿山损毁土地遥感监测图

Fig.1 Remote sensing monitoring map of new mining-destroyed land in study area in 2021

2021年度,河南省矿山损毁土地涉及直辖县济源市和14个地级市,分别为安阳市、鹤壁市、焦作市、洛阳市、南阳市、平顶山市、濮阳市、三门峡市、商丘市、新乡市、信阳市、许昌市、郑州市和驻马店市。损毁面积位于前5位的分别是平顶山市、三门峡市、安阳市、南阳市和洛阳市,5个区损毁面积之和占河南省损毁土地面积的74%。按损毁土地面积与地级市行政区总面积的占比统计,前6位分别为平顶山市、安阳市、鹤壁市、三门峡市、许昌市和洛阳市。按区县统计,2021年河南省新增矿山损毁土地面积排名前10的市(区县)依次为:平顶山市宝丰县、安阳市汤阴县、三门峡市渑池县、平顶山市舞钢市、三门峡市陕州区、平顶山市鲁山县、许昌市禹州市、洛阳市栾川县、驻马店市驿城区和济源市(省直辖县级市)。
按矿种统计,2021年河南省新增损毁土地面积中,能源、金属和非金属矿产分别为70.49 hm2,544.05 hm2和904.23 hm2(图2)。其中,铝土矿新增矿山损毁土地面积最大,为322.05 hm2,占新增损毁土地总面积的21.20%;第二位为建筑石料用灰岩矿,新增损毁土地面积252.63 hm2,占新增损毁土地面积的16.63%;排在第三位的为砖瓦用黏土矿,新增损毁土地面积174.24 hm2,占新增损毁土地面积的11.47%;面积排在第四位的是铁矿,新增损毁土地面积154.02 hm2,占新增损毁土地面积的10.14%;面积排在第五位的是水泥用灰岩,新增损毁土地面积105.84 hm2,占新增损毁土地面积的6.97%。
图2 河南省2021年各市不同矿种新增矿山损毁土地面积

Fig.2 New mining-destroyed land area of different mineral species in Henan Province in 2021

2021年河南省新增损毁土地中,持证矿山的损毁面积为1 001.52 hm2,无证矿山的损毁面积为517.26 hm2,分别占损毁总面积的65.94%和34.06%。各市持证矿山和无证矿山矿山新增损毁土地的面积见图3。持证矿山损毁面积前三位的是平顶山市、三门峡市和南阳市,三者总占比58%;无证矿山损毁面积前三位的是安阳市、平顶山市和洛阳市,三者总占比68%。
图3 河南省2021年各市不同矿山类型新增矿山损毁土地面积

Fig.3 New mining-destroyed land area of different mine types in Henan Province in 2021

按损毁前后地类统计,损毁前土地类型面积最大的为林地,面积955.98 hm2,占新增矿山损毁总面积的62.94%;其次为耕地,面积302.83 hm2,占新增矿山损毁总面积的19.94%;第三为草地,面积204.19 hm2,占新增矿山损毁总面积的13.44%。各损毁前后地类新增矿山损毁土地的面积如表2所示。
表2 河南省2021年损毁前后地类新增矿山损毁土地面积统计表

Tab.2 New mining-destroyed land area before and after destruction in Henan Province in 2021(hm2)

损毁前地类 损毁后地类 总计
采场 中转场地 固体废弃物 矿山建筑
耕地 190.09 67.61 43.36 1.77 302.83
林地 604.66 86.13 221.88 43.31 955.98
草地 148.30 19.80 34.65 1.45 204.19
工矿仓储用地 0.00 0.82 2.68 0.00 3.50
水域及水利设施用地 0.00 0.00 0.62 0.00 0.62
其他土地 42.69 5.57 3.40 0.00 51.65
总计 985.74 179.92 306.59 46.52 1 518.78

4 河南省矿山恢复治理情况

2021年河南省新增加的矿山恢复治理面积为837.15 hm2,涉及24个矿种,256个图斑。其中面积最大的为工程恢复治理,治理面积713.90 hm2,占比达85.28%,其次为自然恢复,面积99.95 hm2,占恢复治理总面积的11.94%,最少的是连带恢复,面积为23.30 hm2,仅占总面积的2.78%(图4)。
图4 2021年度研究区新增矿山环境恢复治理遥感监测图

Fig.4 Remote sensing monitoring map of new mine restoration and treatment in study area in 2021

2021年度,河南省矿山恢复治理涉及直辖县济源市和13个地级市,分别为安阳市、鹤壁市、焦作市、洛阳市、南阳市、平顶山市、三门峡市、商丘市、新乡市、信阳市、许昌市、郑州市和驻马店市。其中恢复治理面积最大的地级市为洛阳市,占新增恢复治理总面积的30.71%,其次为平顶山市、焦作市、安阳市和新乡市,分别占15.29%,12.99%,10.88%和7.49%。按区县统计,恢复治理面积排前十的区县依次为:平顶山市宝丰县、洛阳市洛龙区、安阳市安阳县、洛阳市新安县、焦作市马村区、新乡市辉县市、许昌市禹州市、洛阳市孟津县、焦作市沁阳市和洛阳市伊川县。
从矿山开发开采状态看,2021年河南省在建生产矿山新增恢复治理面积为396.02 hm2,废弃矿山新增恢复治理面积为441.12 hm2,分别占2021年河南省矿山新增恢复治理面积的47.31%和52.69%(图5)。
图5 河南省2021年各市不同矿山类型新增矿山恢复治理面积

Fig.5 New mine restoration and treatment area of different mine types in Henan Province in 2021

按矿种统计,2021年河南省新增恢复治理面积中,能源、金属和非金属矿产分别为19.90 hm2,225.66 hm2和591.59 hm2。河南省恢复治理面积增加最多的是建筑石料用灰岩矿,增加402.67 hm2,占河南省恢复治理总面积的48.10%;第二为铝土矿,增加199.16 hm2,占河南省恢复治理总面积的23.79%;第三位是水泥用灰岩矿,增加60.46 hm2,占河南省恢复治理总面积的7.22%;其余各类矿种新增恢复治理面积较小,不足河南省恢复治理总面积的5%。
从恢复治理前类型来看,采场恢复治理面积最大,新增606.26 hm2;其次为固体废弃物,新增133.20 hm2;再次为中转场地,新增72.70 hm2;然后为连带恢复治理,新增23.30 hm2;最后为矿山建筑,新增1.68 hm2(图6)。
图6 河南省2021年不同治理前类型新增矿山环境恢复治理分布图

Fig.6 Distribution map of new mine restoration and treatment of different pre-treatment types in Henan Province in 2021

从恢复治理后类型来看,治理后为草地的面积最大,389.19 hm2;其次为其他土地,342.15 hm2;再次是林地,71.47 hm2;然后是耕地,24.97 hm2;最后是公共管理与公共服务用地,9.36 hm2(图7)。
图7 河南省2021年恢复治理后类型新增矿山环境恢复治理分布图

Fig.7 Distribution map of new mine restoration and treatment of different types after treatment in Henan Province in 2021

利用河南省各地区2021年矿山环境恢复治理面积减去当年矿山开采损毁土地面积,得到河南省各地区2021年矿山环境恢复治理净增长情况。其中洛阳市增加最多,增加104.32 hm2;其次是焦作市,增加87.84 hm2;然后是新乡市,增加29.94 hm2。而安阳市、鹤壁市、南阳市等其他地市的2021年矿山环境恢复治理净增长均为负增长(图8)。
图8 河南省2021年各市净增矿山恢复治理面积

Fig.8 Net increase of mine restoration and treatment in Henan Province in 2021

5 存在问题与建议

1)加快推进矿山恢复治理工作。经统计,河南省2021年矿山恢复治理净增长面积-681.63 hm2,除洛阳、焦作和新乡3个地级市的矿山恢复治理面积大于矿山损毁面积,其余地区的恢复治理净增长面积均为负值。相比不断增加的损毁面积而言,治理速度远不及损毁速度,仍有大量矿山有待治理,面临着“旧账”未还,又欠“新账”的严峻形势。河南省矿山恢复治理工作任务艰巨,任重而道远,在严格控制损毁增量的同时,亟待加快推进矿山恢复治理工作。另外,新增损毁面积中,无证矿山损毁面积占比达1/3,其中不乏附近矿山堆放固体废弃物损毁占地,以及无证开采的采场损毁。相关部门应加大监管力度以及惩罚力度。
2)开采前期做好开采与治理的统筹规划。粗放式的矿山开采模式在开采过程中对矿山周围生态环境造成不同程度的影响,仍然存在着“先污染、后治理”的现象,对于治理工作缺乏前瞻性的规划和思考。再加上环保意识不强,迫于外在要求,“头痛治头,脚痛治脚”,恢复治理工作敷衍应付,只停留在表面。因此,前期阶段做好开采与治理的统筹规划则尤为重要,因地制宜地制定恢复治理方案,同时优化开采方案,规范开采行为,通过科学谋划,实现“边开采,边治理”,将开采带来的损毁损失降到最低,也能进一步提高恢复治理的效果和效率。做到矿产需求与生态环境相平衡,在发展好经济的基础上,做好生态防护与治理工作。同时,加强贯穿整个开采过程的防护与治理监管,并予以一定的技术支持,不断改进和优化治理措施。
3)优化环境治理法律体系建设,推出相关政策和法律法规。我国目前涉及矿山环境保护的法律法规有《环境保护法》《矿产资源法》《土地管理法》及《矿山地质环境保护规定》等,主要为原则性要求,治理过程中存在不足之处,部分内容已经不符合当前管理需求,亟待逐步建立完善的相关法律法规[20-21]。在矿山开采过程中,按照“谁开发谁保护、谁破坏谁治理、谁投资谁收益”的基本原则,明确责任主体及其法律责任,赏罚分明,对规范履行治理责任的矿山企业给与相应的政策倾向,提高各企业在恢复治理过程中的积极性,对不履行治理责任的企业予以严惩并列入黑名单。同时,应进一步加强政府和相关部门的监管力度,严格按照有关法律法规开展执法工作。
4)引入社会资金。河南省历史遗留矿山多,对于废弃和责任主体已灭失的矿山治理工作的瓶颈为资金来源,单靠政府财政资金远不足以满足目前的需求。应积极引入社会资金,建立多元化投融资机制以及符合市场经济要求的利益分配机制,按照“谁投资,谁受益”原则,加快废弃矿山生态修复走向市场,以吸引更多的资金投入。
5)规范治理要求,提高治理恢复验收标准,建立修复成效评价机制。部分已治理区域经历暴雨等造成冲毁或者垮塌,虽为不可抗拒自然灾害,但也侧面说明治理质量有待提升。完善治理工程标准体系,提高矿山治理恢复要求与规范验收标准,避免出现二次污染及损毁。注重治理后生态的稳定性,遵循可持续发展原则。

6 结论

1)利用高空间分辨率遥感数据,可以快速查明我国矿山损毁以及恢复治理现状,并进行动态监测,为矿政管理工作提供有效支撑。
2)2021年河南省新增矿山损毁面积(不包含塌陷土地)达到1 518.78 hm2,较往年损毁面积略有减少。损毁面积位于前五位的城市分别是平顶山市、三门峡市、安阳市、南阳市和洛阳市。采场挖毁土地、固体废弃物压占土地、中转场地压占以及矿山建筑压占土地占比分别为64.90%,20.19%,11.85%和3.06%。共涉及47个矿种,损毁面积居前五位的矿种为铝土矿、建筑石料用灰岩矿、砖瓦用黏土矿、铁矿和水泥用灰岩,共占河南省损毁总面积的66%。持证矿山和无证矿山的损毁面积分别占损毁总面积的65.94%和34.06%。
3)2021年河南省新增矿山恢复治理面积为837.15 hm2,较往年治理面积有大幅下降。其中工程恢复治理、自然恢复和连带恢复分别占治理总面积的85.28%,11.94%和2.78%。恢复治理面积最大的地级市为洛阳市,其次为平顶山市、焦作市、安阳市和新乡市。涉及24个矿种,能源、金属、非金属矿产新增治理面积分别为19.90 hm2,225.66 hm2和591.59 hm2,恢复治理面积最大的为建筑石料用灰岩矿,其次为铝土矿和水泥用灰岩矿。在建生产矿山和废弃矿山的新增恢复治理面积分别占47.31%和52.69%。
4)从河南省各地区2021年矿山环境恢复治理净增长看,以洛阳市增加最多,为104.32 hm2,其次是焦作市和新乡市,而其他地市的矿山环境恢复治理净增长均为负增长。河南省整体矿山恢复治理工作进展缓慢,恢复治理速度远不及矿山损毁速度快,治理力度有待加强。

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