洞庭湖生态经济区（湖南部分）矿山开发状况的遥感监测与分析★

邹 娟，刘助龙，2，张永忠，2，4，余姝辰，2，4，贺秋华，2，4，刘 立，高俊华，2

（1.湖南省自然资源事务中心，湖南 长沙 410004；2.洞庭湖区生态环境遥感监测湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004；3.湖南省地质博物馆，湖南 长沙 410004；4.自然资源部洞庭湖流域生态保护修复工程技术创新中心，湖南 长沙 410004）

遥感技术具有时效性好、宏观性强、客观真实等特点，为矿山开发监测提供了重要技术手段。21世纪以来，基于矿业秩序管理和矿山环境保护需要，许多学者开展了大量的矿山开发状况遥感调查与监测研究[1-2]。中国地质调查局自2006年启动“全国矿产资源开发环境遥感调查与监测”，原国土资源部自2010年部署实施“全国矿产卫片执法监督检查”，使得矿山开发遥感监测成为矿业管理的常态化工作。杨金中、秦绪文等[3-4]以全国“矿山开发遥感调查与监测成果集成与综合研究”和“基于国产卫星的矿产资源开发现状动态监管高技术产业化示范工程”研究成果为基础，编著《中国矿山遥感监测》，对矿山遥感监测理论与方法、监管系统开发等进行了系统研究；何原荣[5]、李永平[6]等开展了矿区环境、矿山开发高分辨率遥感监测及信息资源开发利用研究，全面总结了矿区土地破坏遥感监测、矿区非污染环境监测等技术方法。

洞庭湖区砂石黏土等非金属矿产资源丰富，在湖区资源保障和经济社会发展中发挥了重要作用[7]。整治湖区矿业秩序，推进矿山地质环境恢复治理是洞庭湖区生态环境保护的重要内容。但是作为长江流域重要的调洪蓄洪的洞庭湖区，历史上水患严重，水资源、水环境、水生态、水污染等问题突出，前人对湖区的研究主要聚焦于生态环境方面，对矿产资源开发的研究很少涉及，仅刘立等[8]开展过关于包括洞庭湖区的矿山占地遥感监测与研究，高俊华等[9]开展过针对砖瓦用黏土矿开发利用变化研究。本文以优于1 m的国产卫星影像为信息源，查明《洞庭湖生态经济区规划》实施以来湖区矿山开发变化情况，旨在为洞庭湖区生态修复与环境保护提供基础资料。

1 研究区概况

洞庭湖吞吐荆江耦池、松滋、太平“三口”来水，承接湘、资、沅、澧“四水”和汨罗江、新墙河等区间来水，是我国第二大淡水湖、长江重要的分洪沉沙调蓄湖泊。湖区辽阔的水域经历漫长的河湖沉积，形成了丰富的湖砂。据《湖南省湘江干流及洞庭湖区岳阳段河道采砂规划（2017—2020年）》，仅岳阳市便有湖砂可采历史储量3.781 8×108t，潜在经济价值400亿元以上，为交通、文教、环卫等基础设施建设和房产开发提供了重要的砂石资源。

洞庭湖生态经济区辖湖南省岳阳市、常德市、益阳市、长沙市望城区和湖北省荆州市，涉及33个县（市、区）。本文的研究区域限于洞庭湖生态经济区的湖南部分，面积为5.24×104km2，包括洞庭湖平原区及其周边的低山丘陵区。

2 遥感信息源与矿山信息提取

2.1 遥感信息源

以实施《洞庭湖生态经济区规划》的2014年为时间起点，按每两年监测1次的频次，收集使用了4期遥感数据。其中，2014年和2016年的数据为航摄影像，空间分辨率分别为0.45 m和0.20 m；2018年利用高分二号（GF-2）卫星数据，空间分辨率1.0 m；2020年利用全国第三次国土调查影像，空间分辨率0.5 m。各期次影像均为湖南省自然资源厅组织相关技术单位制作的1∶5 000正射影像图，并通过了质监部门验收，可在研究中直接使用。

2.2 矿山信息提取

以遥感影像为依据，在ArcGIS支持下，采用人机交互解译方式提取矿产资源开采点（或面）位置（硐口、露天采场）、开采状况（开采、关闭或废弃）、开采矿种（采石场、黏土砖瓦厂、堆沙场等）、开采方式（露天、地下）等矿山要素信息，按正在利用（简称“在采”）、停采/废弃和拆除/修复三类矿山开采状况，分别统计采场、矿山建筑、中转场地（矿石堆、选矿场、选矿池等）以及固体废弃物（废石堆、尾矿库等）的占地情况。在此基础上，结合生态保护红线、永久基本农田界线、自然保护地等资料，分析禁采区内矿山分布情况，进而总结《洞庭湖生态经济区规划》实施以来矿业秩序整顿效果。

3 结果与讨论

3.1 矿山开采分布情况

洞庭湖生态经济区中部平原区和周边低丘阶地为第四纪河湖沉积物所覆盖，外围南部高耸的雪峰弧型构造带是湖南最主要的金成矿带之一，西部武陵构造带以铜、铅锌、石煤富集成矿为特点，东部幕阜山区以大型金、铅锌、钒矿等矿产资源为特色。这种区域地质矿产分布规律，使得研究区内矿山开采具有明显的分带性。

1）中部平原区。一是江河湖泊沉积的砂石资源，以沿水域岸线聚集的堆沙场为主；二是丰富的第四纪河湖相沉积型黏土矿，但因含砂砾等杂质，和易性差，塑性指数小，且地势低洼，并受基本农田保护制约，其开发利用受到限制；三是部分盆地具蒸发沉积型特征，形成了丰富的盐岩、芒硝、石膏和膨润土矿床，如西部澧县盆地的合口石膏矿，保有资源储量占湖南的76%，湘澧、曾家河盐（芒硝）矿均具大型规模，资源量占湖南的50%以上；四是常德-汉寿盆地的河流冲积型金刚石砂矿，如丁家港和桃源金刚石砂矿，占省内探明储量的95.92%，在湖南乃至全国占有重要地位。

2）周边阶地低丘区。一是风化残积型黏土矿，和易性好，塑性指数大，是良好的砖瓦材料；二是砂砾石，为古河流冲积形成，可用于基建护砌和道路工程。

3）外围中低山区。矿产资源丰富，主要有雄黄、石煤、陶粒页岩、磷、钒、金、铅锌等，其中磺厂雄黄矿、东山峰磷矿、黄金洞金矿、郭镇钒矿、桃林铅锌矿、渣滓溪金锑矿等均为闻名世界的中大型矿产，开采历史悠久。

根据遥感解译，2020年底洞庭湖生态经济区共有在采/停采/废弃矿山3 563座，占地面积7 328.83 hm2。按矿种统计，包括非金属矿山3 338座，金属矿山79座，能源矿山145座，水气矿山1座。非金属矿山中，有黏土砖瓦厂597座，占地面积2 542.05 hm2；采石场1 251座，占地面积5 161.08 hm2；堆沙场1 465座，占地面积1 373.64 hm2；其他非金属矿山25座，占地面积62.34 hm2。按生产状态统计，在采矿山603座，占地面积2 095.47 hm2；停采/废弃矿山1 747座，占地面积6 226.76 hm2；拆除/修复矿山1 213座，占地面积2 006.60 hm2。

3.2 矿山开采变化情况

3.2.1 不同开采状态的矿山时序变化

对2014、2016、2018、2020年度矿山开采状况进行遥感解译，分别统计各年度在采矿山、停采/废弃矿山、拆除/修复矿山的数量与占地面积，其变化情况如图1所示。

图1 2014—2020年矿山开采时序变化柱状图

1）在2014—2016年、2016—2018年、2018—2020年三个时间段，在采矿山数量年均减幅分别为141座、180.5座和222座，占地面积年均减幅分别为453.37 hm2、515.64 hm2和682.32 hm2。可见，随着时间的推进，在采矿山数量与占地面积的减幅逐年增大，矿山整治力度与效果逐年显著。

2）拆除/修复矿山数量与面积呈明显的增加趋势，但矿山修复工作主要发生在2016—2020年，4年间共拆除/修复废弃矿山1 092座/1 665.15 hm2，而2014—2016年修复的矿山极其有限，仅93座/273.15 hm2。究其原因，一是2017年底湖南省人民政府印发《洞庭湖生态环境专项整治三年行动计划（2018—2020年）》，加大了矿山整治力度；二是2019年4月自然资源部部署“长江经济带废弃露天矿山生态修复”工作后，对长江干流和主要支流两岸各10 km范围内的废弃露天矿山进行了全面的生态修复。

3）对在采矿山不断关停的同时，废弃矿山占地面积也逐年增加，监测期内4个年度废弃矿山占地面积分别为3 378.91 hm2、5 032.67 hm2、5 187.88 hm2和6 226.76 hm2。说明尽管监测期内开展了大量的矿山修复工作，但未能跟进矿山关停进度。

4）2014—2020年的6年间，在采矿山数量呈现减少趋势，停采/废弃矿山数量呈现增加趋势，已拆除/修复矿山数量呈现大幅增加趋势。

5）2014年以来，区内在采矿山的一部分转变为停采/废弃矿山，一部分已经拆除/修复，矿山占地面积大幅减少，修复面积大幅增加，说明《洞庭湖生态经济区规划》实施以来洞庭湖区矿业整顿效果明显。但是，从2020年监测数据还可以看出，已经拆除/修复的矿山面积只有2 006.60 hm2，而关停/废弃矿山的占地面积达6 226.76 hm2，超过已经修复矿山面积的3倍，这些关停/废弃矿山或者占用耕地，或者破坏植被和湿地，有的还形成了矿山地质灾害隐患。因此，尽管近年来洞庭湖生态经济区矿山整治工作取得了一定成效，但废弃矿山的修复治理仍任重而道远。

3.2.2 不同开采矿种的矿山变化

根据遥感解译结果，统计不同监测年度不同开采矿种的矿山数量及其占地面积，如表1所示。

表1 2014—2020年不同开采矿种的矿山数量及占地面积变化

由表1可知，2014、2016、2018、2020年矿种类型变化最大的是砖瓦用黏土厂、堆沙场和采石场。

1）4个监测年度内，在采的砖瓦用黏土厂数量和占地面积呈明显的逐年减少趋势；停采废弃的砖瓦用黏土厂的数量和占地面积呈逐年增加趋势；拆除/修复的砖瓦用黏土厂数量和修复面积呈快速增加趋势。

2）监测期内，正在生产的采石场数量和占地面积呈逐年减少的趋势；2014—2016年、2016—2018年、2018—2020年3个时间段，拆除的采石场均在30座以上。

3）从拆除/修复的堆沙场看，2014—2016年度变化较小，两年间仅修复6处7.36 hm2；2016—2020年的4年间，共修复砂场682处541.36 hm2，年均修复170.5处135.34 hm2。

由表1可见，2014年以来区内砖瓦用黏土厂、堆沙场和采石场的在采矿山呈减小趋势，关停/废弃矿山和拆除/修复矿山均呈增加趋势，其中砖瓦用黏土的整治效果最明显。

3.2.3 不同区域的矿山开采变化

2014—2020年各市级行政区域在采、停采/废弃、拆除/修复矿山数量变化情况如下页图2所示。

图2 2014—2020年不同开采状态矿山数量变化柱状图

1）从在采矿山数量看，区内在采矿山数量均得到了大幅度减少，但岳阳市的减幅最大，接下来依次分别是益阳市、常德市和长沙市望城区。

2）矿山关停情况标志着矿业秩序整顿程度。从关停的废弃矿山看，在2014年—2018年的4年间，各行政区均呈现增加趋势，但到2020年又逐年减少，主要缘于对废弃矿山的拆除与修复。目前，岳阳市的废弃矿山最多，达到647座，恢复治理工作量最大。

3）矿山拆除与修复是矿山治理程度的主要标识。岳阳市修复废弃矿山最多，达487座，这与岳阳市位于“长江经济带废弃露天矿山生态修复”区域有关。

4 结论

1）洞庭湖生态经济区矿山开采具有明显的分带性，中部平原区以砂石资源、盐岩等为主，周边阶地低丘区以砖瓦黏土厂和砂砾石为主，外围中低山区主要有雄黄、石煤、陶粒页岩、磷、钒、金、铅锌等中大型矿产。

2）监测期内，在采矿山数量与占地面积逐年减小，废弃矿山逐年增加。尽管进行了大量的矿山拆除与修复工作，但未能跟进矿山关停进度，2020年仍有6 226.76 hm2的废弃矿山，废弃面积是近6年矿山修复面积的3倍。

3）从开采矿种看，砖瓦用黏土厂、堆沙场和采石场是区内的主要矿山类型，监测期内被大量关停/废弃或拆除/修复，其中砖瓦用黏土厂的整治力度最大，2016—2018年与2018—2020年两个监测时段分别修复废弃矿山面积738.17 hm2和935.69 hm2，效果明显；从行政区域看，岳阳市在采矿山数量减幅最大，关停/废弃和拆除/修复的矿山最多。

4）《洞庭湖生态经济区规划》实施以来，区内矿山整治取得明显成效，但废弃矿山的修复任重道远。此次研究结果可为洞庭湖区生态修复与环境保护提供决策参考。