DTM法在盜采礦產(chǎn)資源價值鑒定中的應(yīng)用

王斌強，張 磊，孫永華，陳俊良，李連合

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 102206）

DTM法在盜采礦產(chǎn)資源價值鑒定中的應(yīng)用

王斌強，張 磊，孫永華，陳俊良，李連合

（北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 102206）

DTM（Digital Terrain Models，簡稱 DTM）土石方計算法，是指利用實測地形碎部點、特征點進行三角構(gòu)網(wǎng)，用以計算給定區(qū)域內(nèi)的土石方量。目前，該方法已廣泛應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域的土方平衡和計算工作。在北京地區(qū)首次將DTM土石方計算法應(yīng)用于非法開采礦產(chǎn)資源價值鑒定中，并以北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)非法開采建筑用砂石礦為例，通過方法應(yīng)用、過程研究、計算分析等工作，準確計算了該地區(qū)建筑用砂石礦的非法開采量，與非法開采行為人供述的盜采方量吻合，得到了相關(guān)部門的認可。研究表明，DTM法能夠準確計算非法開采礦產(chǎn)資源的數(shù)量，在非法開采礦產(chǎn)資源價值鑒定中具有良好的應(yīng)用前景。

非法采礦；DTM；土石方計算；礦產(chǎn)資源

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟中的地位和作用越來越重要。礦產(chǎn)資源的開發(fā)、利用和保護對一個國家的建設(shè)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。然而由于利益的驅(qū)使，部分企業(yè)和個人以犧牲資源環(huán)境、財產(chǎn)生命為代價，進行非法采礦、破壞性采礦，造成礦產(chǎn)資源破壞、生態(tài)環(huán)境惡化、國家財產(chǎn)損失的嚴重后果（洪妍，2015）。2005年北京市國土資源局印發(fā)了《北京市非法采礦、破壞性采礦造成礦產(chǎn)資源破壞價值鑒定實施辦法》，要求對這一系列的違法行為進行嚴厲打擊（北京市國土資源局，2005）。工作主旨是對行為人非法開采的礦產(chǎn)資源種類和數(shù)量進行準確認定，以便刑偵人員對非法開采礦產(chǎn)資源的行為進行調(diào)查，為法院的判決提供可靠依據(jù)。

DTM（Digital Terrain Models）指數(shù)字地面模型，它是地形起伏的數(shù)字表達，代表著不規(guī)則三角網(wǎng)。DTM土石方計算法，是以野外采集的測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過建立DTM模型生成三角網(wǎng)（即相鄰的三個點連成互不重疊的三角形）來計算每一個三棱錐的挖填方量，最后累積得到指定范圍內(nèi)的土石方挖方量與填方量。在實際工作中，常規(guī)的土石方測量計算的方法有剖面法（也稱斷面法）、方格網(wǎng)法、平均高程法和DTM法。由于不同的計算方法原理和過程不同，故產(chǎn)生的計算結(jié)果也略有不同。王洪光等（2012）在《淺談土石方測量方法及其在工程中的應(yīng)用》中指出，在實際測量時，無論是剖面法還是方格網(wǎng)法，其工作量都較大，而且一旦選定剖面或方格網(wǎng)的起始邊便很難反映現(xiàn)狀的實際特征，使得計算出來的方量與實際方量有較大的出入。平均高程法存儲數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難以建立，其計算精度與測量現(xiàn)狀地形地貌相關(guān)聯(lián)，越是接近原始地貌，土方才能越精確。DTM法是由一系列三角網(wǎng)構(gòu)成，系統(tǒng)性能優(yōu)越，能克服由于地形起伏引起的冗余數(shù)據(jù)的問題，同時野外施測方便，計算精度也是高于剖面法、方格網(wǎng)法和平均高程法。才永吉等（2015）在《基于CASS7.1對江倉礦區(qū)露天煤礦挖填土石方量計算方法比選》中，應(yīng)用方格網(wǎng)法、斷面法和DTM法分別對采集的青海江倉礦區(qū)某礦坑數(shù)據(jù)為例進行計算，并將計算結(jié)果與已經(jīng)獲得的真值對比，將已獲得實測數(shù)據(jù)的江倉礦區(qū)的其他露天礦坑土方量計算的結(jié)果和計算方法對比，結(jié)果顯示江倉礦區(qū)土方量計算應(yīng)用DTM法計算的結(jié)果較其他計算方法更準確。大量的研究和實踐表明DTM法在計算土石方這項工作中具有可靠的精度和廣泛的應(yīng)用性（吳清海，2008；陳黎陽，2010；李英龍等，2005；馮瓊瑛等，2014；常青，2013；李志林等，2000）。

在非法開采礦產(chǎn)資源價值鑒定中，利用DTM法對非法開采礦產(chǎn)資源的方量進行準確計算，在北京地區(qū)尚未開展?；诖耍疚倪x擇了北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)非法開采建筑用砂石礦為研究對象，通過DTM方法應(yīng)用、過程研究、計算分析，準確獲得了非法開采方量，并與非法開采行為人供述的方量吻合，計算結(jié)果得到了相關(guān)部門的高度認可。研究表明DTM法計算的非法開采礦產(chǎn)資源方量具有較高的準確性、真實性和可靠性，在非法開采礦產(chǎn)資源價值鑒定中具有良好的應(yīng)用前景。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)，地處順義、密云、懷柔三區(qū)縣交界，北倚燕山，西臨潮白河，海拔為35～80m，地勢較為平坦，地下蘊藏豐富的建筑用砂石礦產(chǎn)資源（圖1）。近年來，盡管國土資源有關(guān)部門嚴厲打擊非法開采礦產(chǎn)資源，然而該地區(qū)的盜采行為仍然時有發(fā)生，造成了該地區(qū)礦產(chǎn)資源破壞、生態(tài)環(huán)境惡化、國家財產(chǎn)損失的嚴重后果。

圖1 研究區(qū)域地理位置圖Fig. 1 Geographical location map of the study area

2 數(shù)據(jù)采集

為了準確計算出非法開采礦產(chǎn)資源的方量，首先在當?shù)貒练志趾托虃擅窬呐浜舷聦Ψ欠ㄩ_采范圍及邊界進行確認。現(xiàn)場觀測，非法開采區(qū)域為不規(guī)則形狀砂石坑，長65.4m、寬30.2m、最大深度18.3m（圖2）。

技術(shù)人員利用全站儀和GPS-RTK對指定范圍內(nèi)的地形進行了地面點坐標（X，Y，Z）數(shù)據(jù)采集。對于坑內(nèi)地勢平緩地區(qū)數(shù)據(jù)采樣間隔可為5～10m，對于開采面上的斜坡數(shù)據(jù)采樣間隔為1～5m。在保證精度的情況下，數(shù)據(jù)采樣間隔越小，DTM模型就越接近實測地形，亦能更加準確的計算出實際方量。最后，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X，并存儲為“*.dat”格式，再編輯成CASS7.0繪圖軟件能接受的格式。

圖2 非法開采區(qū)域現(xiàn)狀及范圍Fig.2 Status and scope of illegal mining area

3 計算過程

DTM土石方計算法是在CASS7.0繪圖軟件中實現(xiàn)的，CASS7.0繪圖軟件是基于AutoCAD平臺技術(shù)的數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其工程應(yīng)用模塊可精確計算土石方量。

（1）建立DTM

DTM的建立方式可以選擇編輯好的數(shù)據(jù)文件，也可以選擇由圖面選取的高程點生成。一般選擇由圖面高程點生產(chǎn)，這樣能夠直觀有效地從圖面直接選取有利于DTM建立的離散點高程數(shù)據(jù)。

（2）圖面DTM完善

根據(jù)地形特征信息及有效范圍邊界對初級三角網(wǎng)進行網(wǎng)形調(diào)整。這樣可使得建模流程思路清晰，易于實現(xiàn)。

（3）參數(shù)選擇

在計算前，確認計算參數(shù)（場平標高）非常關(guān)鍵。從非法開采區(qū)的礦層剖面圖上可以看出（圖3），從地表向下約2.8m的厚度為沙土，2.8m以下為砂礫石（建筑用砂石礦）。根據(jù)當?shù)貒练志?、刑偵部門共同確認的結(jié)果，本次計算參數(shù)以地表下2.8m、實測標高為41.7m為標準，進行非法開采礦產(chǎn)資源土石方計算，地表沙土不參與計算結(jié)果。

圖3 非法開采區(qū)礦層剖面圖Fig. 3 Illegal mining area ore section

4 計算結(jié)果

為了更加清楚的表述DTM法計算的結(jié)果，我們通過實測地形數(shù)據(jù)繪制了非法開采區(qū)地形剖面（圖4a），并通過實測地形剖面模擬還原了非法開采前礦層模型（圖4b）。經(jīng)實測數(shù)據(jù)計算，指定范圍的非法開采區(qū)表面積2136.78 m2，水平投影面積1590.7m2，最小高程28.56m，以41.70m為計算參數(shù)（場平標高），DTM計算出來的非法開采方量為12966.1m3，該計算結(jié)果與非法開采行為人供述的方量吻合。

5 結(jié)論

（1）利用DTM法計算了北京市順義區(qū)木林鎮(zhèn)非法開采建筑用砂石礦的方量，計算結(jié)果為12966.1m3，與非法開采行為人供述的盜采方量吻合，得到了相關(guān)部門的認可，充分表明該方法計算準確、精度可靠。

圖4 非法開采區(qū)實測地形剖面（a）及模擬還原的非法開采前礦層模型（b）Fig. 4 Measured terrain profile in illegal mining area （a） and the bed model before simulation of illegal mining reduction

（2）DTM法計算的非法開采礦產(chǎn)資源方量具有較高的準確性、真實性和可靠性。在保證精度的條件下該方法也可以廣泛的應(yīng)用于同類型項目之中。

（3）DTM法的計算結(jié)果主要取決于面積和計算參數(shù)（場平標高），在實際工作中對于這兩個因素的選取，要持有科學(xué)嚴謹?shù)貞B(tài)度，需經(jīng)過多方面核實才可使用。同時，數(shù)據(jù)采樣點的密度也是決定DTM法土石方計算結(jié)果的關(guān)鍵。

［1］洪妍. 礦產(chǎn)資源犯罪的現(xiàn)狀與立法研究——以甘肅省礦產(chǎn)資源犯罪為視角［D］. 甘肅：甘肅政法學(xué)院，2015.

［2］北京市國土資源局. 北京市國土資源局關(guān)于印發(fā)北京市非法采礦、破壞性采礦造成礦產(chǎn)資源破壞價值鑒定實施辦法的通知［N］. 北京市人民政府公報，2005-11-10（21）.

［3］王洪光，程進明. 淺談土石方測算方法及其在工程中的應(yīng)用［J］. 現(xiàn)代測繪，2012，35（4）：44～46.

［4］才永吉，寧黎平，程璐. 基于CASS7.1對江倉礦區(qū)露天煤礦挖填土石方量計算方法比選［J］.工程勘察，2015，43（12）：60.

［5］吳清海. 基于CASS繪圖軟件的露天礦采剝工程量計算［J］. 礦業(yè)工程，2008，28（6）：22～23.

［6］陳黎陽. 土方測量計算方法比較研究［J］. 現(xiàn)代測繪，2010，33（5）：36～38.

［7］李英龍，董通生. 非法采礦破壞的資源價值及其鑒定方法初探［J］. 中國工程科學(xué)，2005，7（S1）：252～255.

［8］馮瓊瑛，肖敏，楊鋒，梁曉軍. CASS7.0土方量計算方法分析比較［J］. 地理空間信息，2014，12（6）：170～172.

［9］常青. 工程土方量計算方法的對比研究［J］. 城市地質(zhì)，2013：8（3）：44～46.

［10］李志林，朱慶.數(shù)字高程模型［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2000：1～296.

The Application of DTM Method in Identifying Mineral Resource Values by the Illegal Mining

WANG Binqiang， ZHANG Lei， SUN Yonghua， CHEN Junliang， LI Lianhe
（Beijing Geological Survey， Beijing 102206）

DTM method （Digital Terrain Model） for earthwork calculation， refers to using the measured terrain points and feature points to establish triangulation network， and to calculate the earthwork volume for a given area. At present， this method has been widely used in the feld of engineering measurement earthwork balance and calculation. It's the frst time that DTM earthwork calculation has been applied to identify mineral resource values by illegal exploitation in Beijing area， and take the illegal mining sand and gravel as a case in Mulin Town， Shunyi District， Beijing. By application method， process research and calculation analysis， we have accurately calculated the illegal mining volumes of sand and gravel in the area， which are accordant with statement ones by the illegal mining persons. The method has been recognized by the relevant departments. So DTM has the application prospects to estimate the mineral resource volumes by illegal exploitation and to identify their values.

Illegal mining； DTM； Earthwork calculation； Mineral resources

TD824；TU751

A

1007-1903（2016）03-0087-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.017

王斌強（1985- ），男，工程師，主要從事地質(zhì)測繪研究工作；E-mail：wbqceliang2008@163.com。