基于SPOT5數(shù)據(jù)的鹽湖礦產(chǎn)開發(fā)及礦山環(huán)境遙感監(jiān)測

張 焜，馬世斌，劉麗萍

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧810012;2.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810012)

基于SPOT5數(shù)據(jù)的鹽湖礦產(chǎn)開發(fā)及礦山環(huán)境遙感監(jiān)測

張 焜1，2，馬世斌1，2，劉麗萍1，2

(1.青海省地質(zhì)調(diào)查院，西寧810012;2.青海省青藏高原北部地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810012)

為了查明察爾汗鹽湖區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況和礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及變化趨勢，利用2008—2010年獲取的3期SPOT5衛(wèi)星圖像的遙感解譯資料，對該地區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境及礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)工廠數(shù)量和泵站數(shù)量均有所增加，開采鹽田、尾鹽、老鹵匯集區(qū)占地面積擴(kuò)展迅速，采鹵渠、輸鹵渠長度均在延展。同時(shí)，從監(jiān)測目標(biāo)以及遙感數(shù)據(jù)源入手，進(jìn)一步探討了對青海省察爾汗鹽湖進(jìn)行礦山遙感監(jiān)測的技術(shù)方案，為最終形成系統(tǒng)的監(jiān)測方法和技術(shù)規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。

察爾汗鹽湖;礦產(chǎn)資源;開發(fā)現(xiàn)狀;礦山環(huán)境;遙感監(jiān)測

0 引言

鹽湖由淡水湖—咸水湖演變而來，是一種含鹽量較高的咸化水體，通常指湖水鹽度ω(NaCl)≥3.5%的湖泊［1－2］，也包括表面鹵水干涸、由含鹽沉積與晶間鹵水組成的干鹽湖［3］。按鹽湖鹵水成分不同，一般將鹽湖分為3類:氯化物型鹽湖、硫酸鹽型鹽湖和碳酸鹽型鹽湖［4］。青海省察爾汗鹽湖就是世界上著名的氯化物型鹽湖，是我國最大的可溶性鉀鎂鹽礦床。隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增加，礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)、高效利用和環(huán)境保護(hù)將越來越受到人類的高度重視。加強(qiáng)鹽湖環(huán)境、生物與礦產(chǎn)的保護(hù)和管理日益受到社會關(guān)注［5－6］。同時(shí)，隨著遙感技術(shù)的日益發(fā)展，應(yīng)用遙感方法研究鹽湖也越來越廣泛。

過去，遙感技術(shù)在鹽湖研究中的主要應(yīng)用為對鹽湖周圍地理環(huán)境及其演化的解譯以及對鹽湖鹵水動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測;采用的遙感數(shù)據(jù)大多為美國陸地衛(wèi)星的 MSS 與 TM/ETM 數(shù)據(jù)［7－19］，空間分辨率相對較低。2008—2010年，中國地質(zhì)調(diào)查局部署了“礦產(chǎn)資源開發(fā)多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測”項(xiàng)目，要求運(yùn)用不同空間分辨率的遙感數(shù)據(jù)，通過遙感技術(shù)手段對礦業(yè)秩序混亂、礦山生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重或?yàn)?zāi)害多發(fā)地區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)點(diǎn)的分布狀況、固體廢棄物堆放情況、礦產(chǎn)開發(fā)活動(dòng)引發(fā)的環(huán)境問題等進(jìn)行監(jiān)測［20－21］。作為該項(xiàng)目的組成部分，筆者根據(jù)“青海省重點(diǎn)成礦帶與礦集區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測”項(xiàng)目的任務(wù)要求和察爾汗鹽湖區(qū)地物類型及其分布特點(diǎn)，提出了察爾汗鹽湖遙感監(jiān)測技術(shù)方案。本文在對該項(xiàng)目成果資料的匯總、整理、統(tǒng)計(jì)、分析和綜合研究的基礎(chǔ)上，對察爾汗鹽湖鹽溶區(qū)監(jiān)測、尾礦資源調(diào)查與監(jiān)測、察爾汗鹽湖區(qū)波譜數(shù)據(jù)庫建設(shè)等問題進(jìn)行了較深入的探討，為最終形成完善的鹽湖礦產(chǎn)遙感監(jiān)測方法和技術(shù)規(guī)范奠定了基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地理概況

青海省察爾汗鹽湖由霍布遜、察爾汗、達(dá)布遜和別勒湖等4個(gè)區(qū)段組成。整個(gè)湖區(qū)地勢平坦，達(dá)布遜湖水面最低，海拔2677.5 m，鹽殼海拔2678～2683 m;霍布遜湖附近地勢略高，達(dá)布遜及別勒灘區(qū)段地勢略低(高差僅5 m左右)。察爾汗湖區(qū)地貌劃分為雅丹、流動(dòng)沙丘、戈壁、沙漠、鹽漠、鹽殼、鹽沼澤、鹽溶、湖泊及河流等10大類型［22］，但主體屬于沖積、洪積和湖積(包括鹽灘)平原型地貌。

1.2 礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀

察爾汗鹽湖區(qū)地表廣泛沉積有石鹽、鉀石鹽和鉀鎂鹽礦，尤以石鹽沉積為主，含鉀礦體(即光鹵石礦層)賦存于石鹽層中;除固體鉀礦外，還賦存著豐富的晶間鹵水和碎屑層中的孔隙鹵水，并以晶間鹵水為主［23］。礦產(chǎn)開發(fā)對象主要為晶間鹵水礦，所開采的鹵水主要是通過采鹵渠采集的晶間鹵水。察爾汗區(qū)段晶間鹵水已被大量開采;西部的別勒灘區(qū)段也于2002年開始開采晶間鹵水，通過輸鹵渠輸送到青鉀集團(tuán)［24］。

1.3 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

察爾汗鹽湖區(qū)礦區(qū)存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題有:

1)老鹵對礦床的破壞。察爾汗各選廠生產(chǎn)工藝雖有不同，但所用原料均為光鹵石。光鹵石是通過鹵水在鹽田中蒸發(fā)濃縮而結(jié)晶出來的。光鹵石結(jié)晶沉淀后，鹽田中的鹵水即變成密度大于1.29 g/cm3的水氯鎂石，俗稱“老鹵”。據(jù)估算，2000年各鹽田向團(tuán)結(jié)湖和鹽灘排放的老鹵總量約3500×104m3［25］。由于鹽田老鹵排放工程的環(huán)保措施不力，已造成礦山環(huán)境污染和資源破壞。比較突出的問題如青海鉀肥一期工程及青藏鐵路以東各礦山企業(yè)所建的20多km2鹽田，原計(jì)劃將老鹵排出后輸送到霍布遜湖洼地儲存，由于無法按原計(jì)劃排放，而在團(tuán)結(jié)湖一帶大量匯集，形成一片老鹵汪洋，使鐵路以東幾十km2范圍內(nèi)的鉀礦資源遭到嚴(yán)重破壞［26－27］;同時(shí)，老鹵排放將威脅到上游的水源補(bǔ)給，破壞綠洲的生態(tài)環(huán)境［28］;而且，老鹵匯集區(qū)內(nèi)日積月累的鹵水量越來越多，受新構(gòu)造活動(dòng)和富水通道的影響，將逐漸回流到察爾汗鹽湖(據(jù)推算，老鹵的實(shí)際回流時(shí)間約 100 a［29－30］)，可能會對區(qū)內(nèi)的廠區(qū)、交通以及鉀礦資源帶來不堪設(shè)想的后果。

2)尾鹽對鹽田的污染。察爾汗鹽湖在生產(chǎn)鹽類化合物時(shí)，將排出大量的尾鹽。這種尾鹽除少部分已作為純堿的原料被綜合利用外，絕大部分均被視為廢料排放，仍堆集在鹽湖區(qū)［31］。久而久之，大量露天堆放的尾鹽經(jīng)風(fēng)吹雨打會漸漸流失，并嚴(yán)重污染礦區(qū)的環(huán)境。

3)粉塵污染。當(dāng)晶間鹵水輸送到制鹽廠和其他化工廠時(shí)，尤其是在制鹽過程中，造成了較嚴(yán)重的粉塵污染，表現(xiàn)為在工廠附近的空氣中飛揚(yáng)大量的鹽塵，其中均含有少量的 NaCl，Na2SO4，CaSO4和MgSO4等成分［32］。

2 遙感影像特征

2.1 遙感數(shù)據(jù)源

本文使用了分別于2008年3月17日、2009年5月6日和2010年8月12日獲取的SPOT5(全色波段與多光譜波段)數(shù)據(jù)。全色波段數(shù)據(jù)的空間分辨率為2.5 m/5 m;4個(gè)多光譜波段數(shù)據(jù)中Band1，Band2，Band3的空間分辨率為10 m，Band 4的空間分辨率為20 m。經(jīng)過對多種不同多光譜數(shù)據(jù)波段組合的效果對比以及考慮SPOT5數(shù)據(jù)各波段對水體的透視能力，確定 Band1(R)，Band2(G)，Band3(B)組合為最佳波段組合;并對Band1，Band2，Band3多光譜數(shù)據(jù)與全色波段數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合處理。

2.2 主要地物影像特征

本次遙感調(diào)查與監(jiān)測就是在上述融合圖像上總結(jié)出察爾汗鹽湖礦區(qū)內(nèi)主要地物類型的影像特征(圖1):

圖1－2 察爾汗鹽湖礦區(qū)SPOT5影像特征(2008年)Fig.1 －2 Characteristics of SPOT5 image of mining areas in Chaerhan salt lake in 2008

1)鹽田。鹵水提鉀生產(chǎn)中最基本且必有的部分，其作用是貯存、蒸發(fā)鹵水，使鹽結(jié)晶析出。鹽田包括石鹽池、調(diào)給池和光鹵石池。在SPOT5圖像上，正在利用的鹽田呈均勻的淺藍(lán)—深藍(lán)色，規(guī)則的多邊形，總體為斑塊狀紋形，表面細(xì)膩，輪廓清晰(圖1(a))。

2)泵站。表現(xiàn)為孤立的、規(guī)模較小的房屋建筑，與采鹵渠、輸鹵渠或鹽田相連(圖1(b))。

3)薄膜鹽田。礦區(qū)內(nèi)的薄膜鹽田均已關(guān)停，在SPOT5圖像上呈規(guī)則的多邊形，具較均勻的灰白—灰褐色調(diào)，總體為條塊狀紋形，表面細(xì)膩，輪廓清晰。在實(shí)地可見薄膜鹽田表面為一層鹽殼，且鹽殼表面龜裂現(xiàn)象普遍;隨著含鹽度的增加，龜裂表現(xiàn)為鹽環(huán)(鹽龜裂生長縫)，其形狀趨于完整的六邊形(圖1(c))。

4)采鹵渠。斷面呈梯形，達(dá)布遜湖東側(cè)的“百米寬渠”頂寬約10 m，底寬6 m，深6～10 m;與其配套的采鹵渠頂寬6 m，深9 m。現(xiàn)有采鹵渠多為南北向展布，基本呈直線狀延伸，在一端設(shè)有抽鹵泵站。在SPOT5圖像上為平直的線狀紋形，呈均勻的淺藍(lán)—深藍(lán)色，兩側(cè)為灰褐色，有人工挖掘的跡象(圖1(d))。

5)輸鹵渠。多近于北西向展布，在SPOT5圖像上呈均勻的淺藍(lán)色調(diào)，寬度多在20 m左右，深度約3～5 m。其影像特征與采鹵渠大致相同，區(qū)別在于輸鹵渠的寬度較采鹵渠寬、色調(diào)較采鹵渠淺(圖1(e))。

6)粉塵污染。指工廠附近大量的鹽塵，多發(fā)生于顆粒鉀加工廠附近。在SPOT5圖像上表現(xiàn)為紫紅—淡紫紅色，污染程度較重的區(qū)域色調(diào)較深，遠(yuǎn)離污染中心則色調(diào)逐漸變淺(圖1(f))。

7)礦山建筑物。在SPOT5圖像上呈灰褐色、褐紅色、淺藍(lán)色，具規(guī)則的矩形圖案，立體效果明顯(圖1(g))。

8)老鹵匯集區(qū)。老鹵是鹽田曬制光鹵石礦之后殘余的高鎂母液，目前尚不能大規(guī)模利用。在SPOT5圖像上老鹵匯集區(qū)呈均勻的淺藍(lán)色，局部構(gòu)成絮狀或海綿狀圖形，表面細(xì)膩(圖1(h))。

9)固體廢棄物。主要為鉀肥生產(chǎn)時(shí)所排出大量的尾鹽，均堆積于工廠附近。在SPOT5圖像上呈灰褐色、灰白色，總體為團(tuán)塊狀圖案，具斑狀紋形，表面粗糙，邊界清晰，具明顯的正地形和立體效果(圖1(g))。

3 遙感監(jiān)測技術(shù)方案

通過對察爾汗鹽湖的初步調(diào)查，本文提出鹽湖礦產(chǎn)資源開發(fā)及礦山環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)方案。

3.1 調(diào)查目標(biāo)

在察爾汗鹽湖區(qū)的礦產(chǎn)資源多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測過程中，調(diào)查目標(biāo)選定為采鹵渠、輸鹵渠、鹽田、老鹵匯集區(qū)、尾鹽、鹽塵污染、泵站、礦山建筑、鹽溶區(qū)和中轉(zhuǎn)場地等。

3.2 數(shù)據(jù)源

SPOT5數(shù)據(jù)具有較高的空間分辨率與光譜分辨率，其全色波段與4個(gè)多光譜波段經(jīng)融合處理后，能模擬自然色彩。鑒于察爾汗鹽湖區(qū)的露天開采方式、植被覆蓋度很低和干擾信息較少的情況，利用SPOT5遙感數(shù)據(jù)可以較好地提取鹽湖區(qū)礦山開發(fā)狀況和礦山環(huán)境信息，滿足礦山動(dòng)態(tài)監(jiān)測的需要。同樣，在環(huán)境特征與察爾汗鹽湖類似的鹽湖區(qū)開展礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況和礦山地質(zhì)環(huán)境遙感監(jiān)測時(shí)，也可以選用SPOT5的全色波段與多光譜波段數(shù)據(jù)，或選用同等分辨率的RapidEye，IRS－P5等衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

3.3 成圖精度

有關(guān)研究認(rèn)為，SPOT5全色波段的最大成圖比例尺為1∶8250～1∶10000，最佳成圖比例尺為1∶25000［33］。本次工作按任務(wù)要求，采用 SPOT5全色波段與多光譜數(shù)據(jù)完成了1∶50000比例尺的遙感調(diào)查與監(jiān)測。

3.4 圖像處理

圖像處理主要包括對SPOT5圖像進(jìn)行輻射校正、幾何糾正、全色波段數(shù)據(jù)與多光譜數(shù)據(jù)融合、模擬真彩色合成等，然后將處理后的圖像與采礦權(quán)數(shù)據(jù)進(jìn)行疊置顯示，圈定目標(biāo)信息。

SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)的正射糾正采用嚴(yán)格物理模型進(jìn)行處理。對工作區(qū)僅有的1∶50000比例尺的地形圖，采用不低于300 dpi的分辨率進(jìn)行掃描，形成柵格圖像;對融合好的SPOT5圖像選取控制點(diǎn)進(jìn)行糾正，糾正所能達(dá)到的精度基本取決于所收集地形圖資料的精度以及選取的控制點(diǎn)的分布狀況和精度。

由于SPOT5圖像的全色波段具有較高的空間分辨率，而多光譜波段具有較高的光譜分辨率，通過圖像融合處理技術(shù)，可以將2種數(shù)據(jù)的優(yōu)勢結(jié)合，形成的融合圖像不但保留了全色波段的高空間分辨率，而且還具有多光譜波段的光譜特性。目前融合處理的方法比較多，通過對比試驗(yàn)，本次工作采用全色增強(qiáng)(pansharpen)融合算法，重采樣采取三次卷積法。

3.5 信息提取

按正在開采礦山和廢棄礦山2類情況，分別提取工廠和泵站的數(shù)量、采(輸)鹵渠的長度、正在利用的鹽田和已停采鹽田的面積以及礦山建筑物、中轉(zhuǎn)場地、固體廢棄物(尾鹽)等占地信息;鹽溶區(qū)的分布范圍和粉塵污染、水體污染、老鹵匯集區(qū)等環(huán)境污染信息;動(dòng)態(tài)監(jiān)測區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)占地變化面積、礦山環(huán)境恢復(fù)治理情況等信息。最終根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料，分析礦山開發(fā)狀況發(fā)展趨勢和礦山地質(zhì)環(huán)境演化規(guī)律。

4 遙感監(jiān)測成果

根據(jù)采礦權(quán)數(shù)據(jù)和2008—2010年SPOT5圖像進(jìn)行察爾汗鹽湖礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查與監(jiān)測的結(jié)果分別見表1和表2。

表1 察爾汗鹽湖礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感調(diào)查統(tǒng)計(jì)表(2010年)Tab.1 Remote sensing investigation data of the mining status of mineral resources in Chaerhan salt lakein 2010

表2 察爾汗鹽湖礦產(chǎn)資源開發(fā)狀況遙感監(jiān)測統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Remote sensing monitoring data of the mining status of mineral resources in Chaerhan salt lake

4.1 開發(fā)狀況

綜合2008—2009年和2009—2010年調(diào)查成果，研究區(qū)在2008—2010年間新增泵站3處、工廠6處、采鹵渠 172.21 km、輸鹵渠 19.31 km，正在利用的鹽田 5253.46 hm2，廢棄鹽田 1878.68 hm2。且研究區(qū)2008—2009年間增幅較大，而2009—2010年間增幅有所減小。

4.2 礦山占地

察爾汗礦區(qū)2010年礦業(yè)活動(dòng)占用的土地面積(包括正在利用的鹽田、廢棄鹽田、薄膜鹽田、礦山建筑、尾鹽、老鹵匯集區(qū)等)總計(jì)約104726.51 hm2，較2009年新增礦業(yè)活動(dòng)占地約4375.18 hm2。其中正在利用鹽田占地增幅較大，新增約2163.96 hm2;已廢棄鹽田次之，為1878.68 hm2;其他依次是固體廢棄物、薄膜鹽田和礦山建筑。而廢棄鹽田和固體廢棄物加劇了礦區(qū)的土地沙化，成為柴達(dá)木盆地頻發(fā)的沙塵暴的物源基地之一。

4.3 水體污染

從1999年ETM圖像(圖2(a))與2009年SPOT5圖像(圖2(b))的對比中可以看出，在2009年，面積在不斷擴(kuò)大的老鹵匯集區(qū)已致使南霍布遜湖不復(fù)存在，并對北霍布遜湖形成蠶食之勢(圖2)。

圖2 察爾汗礦區(qū)老鹵匯集區(qū)遙感圖像對比Fig.2 Comparison between the remote sensing images of the waste bittern convergence area in Chaerhan mineral area

根據(jù)2010年遙感調(diào)查成果，察爾汗礦區(qū)老鹵匯集區(qū)面積達(dá)430.52 km2，比2009 年新增約38.71 km2。察爾汗礦區(qū)屬生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，自然環(huán)境條件差，礦業(yè)開發(fā)應(yīng)防治的是土地沙化的加劇和水資源的破壞［34］。因此，尋找新的老鹵排放場所是急需解決的問題。

4.4 粉塵污染

青海昆侖礦業(yè)有限責(zé)任公司察爾汗鹽湖鉀鎂礦區(qū)在2008年鉀鹽開發(fā)過程中產(chǎn)生大量粉塵，造成了范圍達(dá)66.84 hm2的粉塵污染;2010年由于遙感數(shù)據(jù)接收時(shí)段該礦區(qū)的顆粒鉀加工車間尚未生產(chǎn)，從圖像上看工廠周邊的粉塵污染范圍似乎有減少的態(tài)勢，但這并不表示該地段的粉塵污染已有所緩解。

5 問題與討論

總結(jié)近年來遙感在我國鹽湖資源研究中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)有2個(gè)趨勢:①研究內(nèi)容越來越廣泛，從鉀鹽資源的調(diào)查、評價(jià)到鹽湖的構(gòu)造、地貌、水系分布，再到鹽湖和氣候演變規(guī)律;②利用的遙感信息越來越豐富多樣，從MSS，TM圖像到熱紅外遙感圖像和雷達(dá)衛(wèi)星遙感圖像的應(yīng)用，研究程度逐漸深入。隨著高分辨率遙感、高光譜遙感、GIS等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，遙感在我國鹽湖鉀鹽資源研究中將發(fā)揮越來越顯著的作用［35］;這也同時(shí)要求鹽湖遙感在研究領(lǐng)域、新技術(shù)方法、研究內(nèi)容等方面均要不斷地創(chuàng)新和深化。

5.1 鹽溶區(qū)監(jiān)測

鹽溶是指鹽巖層被低礦化度水溶蝕的過程和所形成的外部形態(tài)的總稱。察爾汗鹽湖區(qū)的鹽溶主要分布在全集河沖洪積扇的前緣及南霍布遜湖的西側(cè)，呈片狀分布(圖3)。從總體上看，鹽溶的存在已嚴(yán)重破壞了該區(qū)的鉀礦床，造成鉀礦資源的極大浪費(fèi)［36］。為了有效地開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，保護(hù)礦山環(huán)境，有必要利用遙感技術(shù)查明鹽湖礦區(qū)內(nèi)鹽溶的分布范圍，了解其發(fā)育規(guī)律及發(fā)展趨勢。

圖3 察爾汗鹽湖礦區(qū)鹽溶區(qū)SPOT5圖像Fig.3 SPOT5 image of salt lake karst in Chaerhan salt lake

5.2 尾礦資源調(diào)查與監(jiān)測

青海省鹽湖資源開發(fā)利用現(xiàn)狀處于可持續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的初期階段。在發(fā)展過程中還存在著不少問題，如資源開發(fā)方式落后、綜合利用水平低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、老鹵排放面積擴(kuò)大等［37］。其中，老鹵排放是當(dāng)前察爾汗鹽湖礦產(chǎn)資源持續(xù)開發(fā)面臨的急待解決的重大環(huán)境問題。據(jù)估算，每年排入南、北霍布遜湖的老鹵中含氯化鎂800多萬t、氯化鋰5.4萬t、硼酸4.12萬t［38］。所以，尾礦資源的綜合利用顯得必要和迫切，是實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展的重要保證。為了較全面、系統(tǒng)地掌握察爾汗鹽湖區(qū)老鹵匯集區(qū)以及尾礦資源狀況，有必要采用遙感技術(shù)，在波譜測試和實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對老鹵資源和尾礦資源進(jìn)行綜合調(diào)查評價(jià)，為尾礦資源的綜合開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

5.3 察爾汗鹽湖區(qū)波譜數(shù)據(jù)庫研建

遙感技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是地物波譜特性的成像與反演的問題，要想利用遙感圖像正確有效地分析和解決地物識別問題，必須對各類地物的波譜特性及其變化規(guī)律有較全面、深入的認(rèn)識［39］。因此，對地物波譜特征的研究是遙感技術(shù)的重要內(nèi)容之一，也是遙感應(yīng)用分析的基礎(chǔ)。縱觀地物波譜數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，目前我國地物波譜數(shù)據(jù)庫的建設(shè)應(yīng)進(jìn)一步完善綜合性的通用型波譜數(shù)據(jù)庫;對具有特定應(yīng)用目的專業(yè)型波譜數(shù)據(jù)庫應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)發(fā)展［40］。對察爾汗鹽湖礦區(qū)而言，應(yīng)深化對區(qū)內(nèi)相關(guān)地物(如鹽田、采鹵渠、輸鹵渠、老鹵排放區(qū)、尾鹽等)的光譜特性研究，建立察爾汗鹽湖區(qū)波譜數(shù)據(jù)庫。嘗試通過高光譜遙感對物化參數(shù)的反演，探測與鹽湖礦產(chǎn)相關(guān)的更豐富的有效信息。在地物波譜測試的基礎(chǔ)上，從遙感角度建立遙感數(shù)據(jù)和其他各種因素之間的反演關(guān)系。

5.4 相關(guān)技術(shù)方法和規(guī)范的完善

由于對鹽湖礦產(chǎn)的遙感監(jiān)測在礦山遙感監(jiān)測中尚無明確的指標(biāo)體系和技術(shù)規(guī)范，應(yīng)盡快完善鹽湖礦產(chǎn)遙感監(jiān)測的指標(biāo)體系，最終形成系統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)方法和規(guī)范。

6 結(jié)論

1)在察爾汗鹽湖區(qū)的礦產(chǎn)資源開發(fā)多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測過程中，調(diào)查目標(biāo)可選定為采鹵渠、輸鹵渠、鹽田、老鹵匯集區(qū)、尾鹽、鹽塵污染、泵站、礦山建筑、鹽溶區(qū)和中轉(zhuǎn)場地等;在礦山開發(fā)狀況方面應(yīng)查明區(qū)內(nèi)工廠、泵站的數(shù)量，采(輸)鹵渠的長度，正在開采的鹽田和已停采鹽田的面積等;在礦山環(huán)境方面應(yīng)調(diào)查區(qū)內(nèi)開發(fā)過程中占用和破壞土地面積、固體廢棄物(尾鹽)占地、粉塵污染以及鹽溶區(qū)和老鹵匯集區(qū)動(dòng)態(tài)變化等。

2)2008—2010年的遙感調(diào)查與監(jiān)測顯示，察爾汗鹽湖區(qū)內(nèi)工廠數(shù)量和泵站數(shù)量均有所增加，開采鹽田、尾鹽和老鹵匯集區(qū)占地面積擴(kuò)展迅速，采鹵渠和輸鹵渠長度均在延展，表明隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對礦產(chǎn)資源需求的增大和國際市場礦產(chǎn)品價(jià)格的大幅度上揚(yáng)，察爾汗鹽湖區(qū)內(nèi)的礦業(yè)開發(fā)活動(dòng)正在進(jìn)一步加劇。

3)察爾汗礦區(qū)2010年度礦業(yè)活動(dòng)占地面積達(dá)104726.51 hm2，加劇了礦區(qū)的土地沙化，為柴達(dá)木盆地頻發(fā)的沙塵暴提供了豐富的物源。

4)老鹵匯集區(qū)嚴(yán)重地破壞了礦區(qū)水資源，已致使南霍布遜湖不復(fù)存在，并對北霍布遜湖形成了蠶食之勢。

5)鹽湖區(qū)遙感調(diào)查可進(jìn)一步考慮針對礦區(qū)主要地物進(jìn)行波譜測試，建立鹽湖區(qū)典型地物波譜數(shù)據(jù)庫;并在波譜測試和實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行尾礦資源綜合調(diào)查評價(jià)。

［1］鄭綿平.論中國鹽湖［J］.礦床地質(zhì)，2001，20(2):181 －189.Zheng M P.On Saline Lakes of China［J］.Mineral Deposits，2001，20(2):181－189(in Chinese with English Abstract).

［2］鄭綿平，齊 文.我國鹽湖資源及其開發(fā)利用［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2006(5):45 －50.Zheng M P，Qi W.Saline Resources and Its Development in China［J］.Conservation and Utilization of Mineral Resources，2006(5):45－50(in Chinese with English Abstract).

［3］印象初，印 紅，周可新，等.高原鹽湖鹽藻和鹵蟲資源的開發(fā)和利用［J］.鹽湖研究，2002，9(1):4 －8.Ying X C，Yin H，Zhou K X，et al.Development and Utilization of Salt Algae(Dunaliella salina)and Brine Shrimp(Artemia spp)in the Plateau Salt Lake of China［J］.Journal of Salt Lake Research，2002，9(1):4 －8(in Chinese with English Abstract).

［4］黃西平.國內(nèi)外鹽湖(地下)鹵水資源綜合利用綜述［J］.海洋技術(shù)，2002，21(4):65 －71.Huang X P.Multipurpose Utilization of Bittern Resource in Salt Lake［J］.Ocean Technology，2002，21(4):65 － 71(in Chinese with English Abstract).

［5］鄭綿平.中國鹽湖資源與生態(tài)環(huán)境［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，84(11):1613－1622.Zheng M P.Salt Lake Resources and Eco－ environment in China［J］.Acta Geologica Sinica，2010，84(11):1613 － 1622(in Chinese with English Abstract).

［6］鄭綿平.鹽湖學(xué)的研究與展望［J］.地質(zhì)論評，2006，52(6):737－746.Zheng M P.Salinology:Research and Prospects［J］.Geological Review，2006，52(6):737 －746(in Chinese with English Abstract).

［7］蔡 偉，余俊清，李紅娟.遙感技術(shù)在湖泊環(huán)境變化研究中的應(yīng)用和展望［J］.鹽湖研究，2005，13(4):14 －20.Cai W，Yu J Q，Li H J.Application and Prospect of Remote Sensing Techniques to Lake Environmental Monitoring［J］.Journal of Salt Lake Research，2005，13(4):14 － 20(in Chinese with English Abstract).

［8］張 博，張 柏，洪 梅，等.湖泊水質(zhì)遙感研究進(jìn)展［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2007，18(2):301 －310.Zhang B，Zhang B，Hong M，et al.Advance in Remote Sensing of Lake Water Quality［J］.Advances in Water Science，2007，18(2):301－310(in Chinese with English Abstract).

［9］周立國，馮學(xué)智，肖鵬峰，等.鹽湖遙感研究的進(jìn)展與展望［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，2009，24(2):141 －149.Zhou L G，F(xiàn)eng X Z，Xiao P F，et al.Advance and Prospection of Remote Sensing Application to Salt Lakes［J］.Advances in Earth Science，2009，24(2):141 －149(in Chinese with English Abstract).

［10］胡東生.柴達(dá)木盆地察爾汗鹽湖動(dòng)態(tài)變化的地球衛(wèi)星監(jiān)測研究［J］.海湖鹽與化工，1996，25(6):6 －10.Hu D S.The Qaidam Basin Chaerhan Salt Lake Dynamic Changes of the Earth’s Satellite Monitoring Research［J］.Sea － Lake Salt and Chemical Industry，1996，25(6):6 －10(in Chinese).

［11］王學(xué)佑，熊介凡，管海晏，等.羅布泊鉀鹽礦遙感技術(shù)應(yīng)用分析［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，1997，19(2):129 －134.Wang X Y，Xiong J F，Guan H Y，et al.Application of Remote Sensing to Potash Prospection in Luobubo District［J］.Geology of Chemical Minerals，1997，19(2):129 －134(in Chinese with English Abstract).

［12］白朝軍，王躍峰，武 萍.西藏自治區(qū)鹽湖礦產(chǎn)資源遙感信息提取方法［J］.國土資源遙感，2004(2):35－38.Bai C J，Wang Y F，Wu P.The Remote Sensing Information Extraction of Modern Salt Lake Ore Deposits in Tibet［J］.Remote Sensing for Land and Resources，2004(2):35 － 38(in Chinese with English Abstract).

［13］王躍峰，陳瑞保，白朝軍，等.西藏鹽湖TM影像遙感分析［J］.鹽湖研究，2004，12(2):1 －7.Wang Y F，Chen R B，Bai C J，et al.Remote Sensing Analysis of Tibetan Salt Lakes by TM Imaging［J］.Journal of Salt Lake Research，2004，12(2):1 －7(in Chinese with English Abstract).

［14］田淑芳，秦緒文，鄭綿平，等.西藏扎布耶鹽湖總鹽含量遙感定量分析［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2005，19(4):596 －602.Tian S F，Qin X W，Zheng M P，et al.Quantitative Analysis of Remote Sensing on the Total Salinity of Zhabuye Salt Lake in Tibet［J］.Geoscience，2005，19(4):596 －602(in Chinese with English Abstract).

［15］高會軍，李小強(qiáng)，張 峰，等.青海湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005，16(3):100－103.Gao H J，Li X Q，Zhang F，et al.Remote Sensing Monitory Study on the Dynamic Change of Ecological Environment in Qinghai Lake Area During 25 Years［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2005，16(3):100 －103(in Chinese with English Abstract).

［16］田淑芳，洪友堂，秦緒文.高濃度鹽湖水深遙感研究［J］.國土資源遙感，2006(1):26－30.Tian S F，Hong Y T，Qin X W.A Remote Sensing Approach to the Depth of the Highly Concentrated Salt Lake［J］.Remote Sensing for Land and Resources，2006(1):26 － 30(in Chinese with English Abstract).

［17］張燦龍，鄧自旺，倪紹祥，等.遙感與GIS的青海湖岸線分維研究［J］.地球信息科學(xué)，2006，8(4):141 －145.Zhang C L，Deng Z W，Ni S X，et al.Remote Sensing and GIS Supported Study on the Fractal Dimension of the Shoreline of Qinghai Lake［J］.Geo － information Science，2006，8(4):141 － 145(in Chinese with English Abstract).

［18］頡耀文，王君婷.基于TM影像和DEM的白堿湖湖面變化模擬［J］.遙感技術(shù)與應(yīng)用，2006，21(4):284 －287.Xie Y W，Wang J T.A Study on the Changes of Baijian Lake Based on TM Image and DEM［J］.Remote Sensing Technology and Application，2006，21(4):284 －287(in Chinese with English Abstract).

［19］劉國慶.騰格里沙漠地區(qū)鹽湖資源調(diào)查遙感應(yīng)用研究［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2010，32(3):163 －167.Liu G Q.Application of Remote Sensing Technology in the Salt Lake Resoureces Survey in Tenggeli Desert Region［J］.Geology of Chemical Minerals，2010，32(3):163 － 167(in Chinese with English Abstract).

［20］楊金中，秦緒文，聶洪峰，等.礦山遙感監(jiān)測工作指南［R］.北京:國土資源部，2009.Yang J Z，Qin X W，Nie H F，et al.Manual for Remote Sensing Monitoring in Mine［R］.Beijing:Ministry of Land and Resources，2009(in Chinese).

［21］聶洪峰，楊金中，王曉紅，等.礦產(chǎn)資源開發(fā)遙感監(jiān)測技術(shù)問題與對策研究［J］.國土資源遙感，2007(4):11－13.Nie H F，Yang J Z，Wang X H，et al.The Problems in the Remote Sensing Monitoring Technology for the Exploration of Mineral Resources and the Counterm Easures［J］.Remote Sensing for Land and Resources，2007(4):11 －13(in Chinese with English Abstract).

［22］胡東生.察爾汗鹽湖區(qū)地貌［J］.湖泊科學(xué)，1990，2(1):37 －43.Hu D S.Geomorphology of Qarhan Salt Lakes［J］.Scientia Limnologica Sinica，1990，2(1):37 － 43(in Chinese with English Abstract).

［23］王石軍.察爾汗鹽湖資源開發(fā)前景展望［J］.化工礦產(chǎn)地質(zhì)，1999，21(3):175 －180.Wang S J.Prospects for Tapping the Resources of the Chaerhan Salt Lake［J］.Geology of Chemical Minerals，1999，21(3):175 －180(in Chinese with English Abstract).

［24］周 訓(xùn)，方 斌，陳明佑，等.青海省察爾汗鹽湖別勒灘區(qū)段晶間鹵水?dāng)?shù)值模擬［J］.干旱區(qū)研究，2006，23(2):254 －263.Zhou X，F(xiàn)ang B，Chen M Y，et al.Numerical Simulation of Brine in Crystalline Halite in the Bieletan Area of the Charham Salt Lake Region，Qinghai Province［J］.Arid Zone Research，2006，23(2):254－263(in Chinese with English Abstract).

［25］郭新華，王春男，馬明珠.青海柴達(dá)木盆地察爾汗鹽湖首采區(qū)鉀鎂鹽礦床開發(fā)及老鹵排放對液體鉀礦的影響現(xiàn)狀［J］.西北地質(zhì)，2006，39(1):98 －104.Guo X H，Wang C N，Ma M Z.Influence on the Ore of Development of the Potash Ore and the Laolu Disposing in the First Mine Areaof Qarhan Saline Lake，Qinghai［J］.Northwestern Geology，2006，39(1):98 －104(in Chinese with English Abstract).

［26］青海省國土資源廳.青海省鹽湖礦產(chǎn)資源規(guī)劃研究報(bào)告［R］.西寧:青海省國土資源廳，2002.Department of Land and Resources of Qinghai Province.Strategy Study Report of Mineral Resources in Salt Lake of Qinghai Province［R］.Xining:Department of Land and Resources of Qinghai Province，2002(in Chinese).

［27］甘玉萍，畢海良，張淑霞.青海省礦產(chǎn)資源開發(fā)引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題及防治對策［J］.青海國土經(jīng)略，2006(2):25－27.Gan Y P，Bi H L，Zhang S X.Geological Environment Issues and Their Preventions Caused by Mineral Resources Exploitation［J］.Qinghai Provincial Territorial Strategy，2006(6):25 －27(in Chinese).

［28］楊 萍.柴達(dá)木盆地生態(tài)環(huán)境的主要問題和保護(hù)對策［J］.青海環(huán)境，2005，15(2):72 －73.Yang P.The Ecological Environment of Qaidam Basin of the Main Problems and Protection Measures［J］.Journal of Qinghai Environment，2005，15(2):72 －73(in Chinese).

［29］胡東生.中國鉀肥基地察爾汗鹽湖資源開發(fā)中的環(huán)境問題［J］.海湖鹽與化工，1995，25(1):1 －5.Hu D S.Environmental Issues of China’s Potash Base Explotation in Qarhan Salt Lake［J］.Sea － Lake Salt and Chemical Industry，1995，25(1):1 －5(in Chinese).

［30］余勁松，蔡華群，喬忠蓮.老鹵排放對鹽湖開發(fā)的環(huán)境影響評價(jià)［J］.化工礦物與加工，2005(1):33－35.Yu J S，Cai H Q，Qiao Z L.Environmental Impact Assessments in Emission of Laolu on Salt Lake Explotation［J］.Industrial Minerals and Processing，2005(1):33 －35(in Chinese).

［31］徐 軍，梁義田，孫建英，等.鹽湖資源開發(fā)污染問題的探討及對策［J］.礦冶，2003，12(3)9:79 －82.Xu J，Liang Y T，Sun J Y，et al.Discussion on Pollution Problems and Their Countermeasures in Development of Salt Lake Resources［J］.Mining and Metallurgy，2003，12(3):79 － 82(in Chinese with English Abstract).

［32］劉成倫，廖振方，鮮學(xué)福.鹽礦安全問題及環(huán)境污染的防治［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，13(3):62 －65.Liu C L，Liao Z F，Xian X F.Safety Problems and Environmental Pollution Control in Salt Mine［J］.China Safety Science Journal，2003，13(3):62 －65(in Chinese with English Abstract).

［33］王曉紅，聶洪峰，楊清華，等.高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)在礦山開發(fā)狀況及環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用效果比較［J］.國土資源遙感，2004(1):15－18.Wang X H，Nie H F，Yang Q H，et al.The Different Monitoring Effects of Quickbird and SPOT －5 Data in Mine Exploitation［J］.Remote Sensing for Land and Resources，2004(1):15 －18(in Chinese with English Abstract).

［34］何 芳，徐友寧，喬 岡，等.中國礦山環(huán)境地質(zhì)問題區(qū)域分布特征［J］.中國地質(zhì)，2010，37(5):1520 －1529.He F，Xu Y N，Qiao G，et al.Regional Distribution Characteristics of Mine Environmental Geological Problems in China［J］.Geology in China，2010，37(5):1520 －1529(in Chinese with English Abstract).

［35］謝連文，馬密堂，李 鋒.羅布泊鹽湖鉀鹽資源遙感研究現(xiàn)狀［J］.科技進(jìn)步與對策，2003(增刊):239 －240.Xie L W，Ma M T，Li F.LuoBuBo Salt Lake Potash Resources Current Situation of Remote Sensing Research［J］.Science ＆ Technology Progress and Policy，2003(Supplementary Issue):239 － 240(in Chinese).

［36］張兆廣，李百賢.青海省察爾汗鹽湖鹽溶研究［J］.鹽湖研究，2008，16(3):19 －24.Zhang Z G，Li B X.Salt Karst Research of Qarhan Salt Lake in Qinghai Province［J］.Journal of Salt Lake Research，2008，16(3):19－24(in Chinese with English Abstract).

［37］王 曉，陳建軍.青海鹽湖資源可持續(xù)發(fā)展的評價(jià)指標(biāo)研究［J］.青海師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003(4):68－72.Wang X，Chen J J.Study on Sustainable Development Evaluation Index of Qinghai Salt Lakes Resources［J］.Journal of Qinghai Normal University:Natural Science，2003(4):68 － 72(in Chinese with English Abstract).

［38］于升松，譚紅兵.中國鹽湖資源的開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)［J］.鹽湖研究，2000，8(1):24 －29.Yu S S，Tan H B.Exploitation of Chinese Salt Lake Resources and Environmental Protection［J］.Journal of Salt Lake Research，2000，8(1):24 －29(in Chinese with English Abstract).

［39］趙英時(shí)，周心鐵，唐文周，等.遙感應(yīng)用分析原理與方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.Zhao Y S，Zou X T，Tang W Z，et al.Remote Sensing Application Analysis Principle and Method［M］.Beijing:Science Press，2003(in Chinese).

［40］劉 峰，張繼賢，靳奉祥，等.地物波譜研究現(xiàn)狀及方法的初步探討［J］.北京測繪，2005(3):1 －6.Liu F，Zhang J X，Jin F X，et al.The Original Study on the Current Situation and Methods of Landmark Spectrum［J］.Beijing Surveying and Mapping，2005(3):1 － 6(in Chinese with English Abstract).

Remote Sensing Monitoring of the Mineral Resources Exploration and Mining Environment of the Salt Lake Based on SPOT5 Data

ZHANG Kun1，2，MA Shi－ bin1，2，LIU Li－ ping1，2
(1.Institute of Geological Survey of Qinghai Province，Xining 810012，China;2.Qinghai Province North of Qinghai－Tibet Plateau Geological Process and Mineral Resources Key Laboratories，Xining 810012，China)

Using the remote sensing interpretation data of the SPOT5 images acquired in three periods from 2008 to 2010，the authors analyzed the mining geological environment and the status of mineral resources exploitation in the Chaerhan salt lake.The results show that the numbers of factories and pump stations have increased，the exploited saline land，tailings and waste bittern convergence areas are rapidly expanding.Both extracting ditches and transporting ditches are extending.The monitoring scheme for the study area is discussed in detail，which provides some essential scientific references for regulating a monitoring system and technical standard in this field.

Chaerhan salt lake;mineral resources;development status;mining environment;remote sensing monitoring

TP 79

A

1001－070X(2012)03－0146－08

2011－09－22;

2011－11－21

中國地質(zhì)調(diào)查局“青海省重點(diǎn)成礦帶與礦集區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)多目標(biāo)遙感調(diào)查與監(jiān)測”項(xiàng)目(編號:1212010911091)資助。

10.6046/gtzyyg.2012.03.26

張 焜(1973－)，男，高級工程師，主要從事第四紀(jì)地質(zhì)及地質(zhì)礦產(chǎn)遙感技術(shù)應(yīng)用研究。E－mail:zhangkun0623@sina.com。

(責(zé)任編輯:劉心季)