GIS 可确保矿业负责任和高效的运营方式

作者：Barbara Leigh Shields

新墨西哥州占地 121,000 平方英里，是美国第五大州。在如此大的区域内监督矿山作业，同时保持在预算范围内是不小的成就。 但新墨西哥州能源、矿产和自然资源部采矿和矿产处部 (MMD) 的工作人员资源丰富，并通过使用 GIS、免费或低成本获取数据以及建立地理空间或技术数据共享合作伙伴关系来补充运营成本。

MMD 可确保从勘探到复垦的采矿作业以负责任的方式进行。 地图为分析该州广阔景观中的采矿作业所造成的活动和干扰提供了基线。 MMD 使用 Esri GIS 软件来处理采矿作业和勘探许可申请并报告经济影响。

四个 MMD 计划中的两个（煤矿复垦和废弃矿山土地复垦）是作为 1977 年露天采矿控制和复垦法案 (SMCRA) 的一部分创建的，MMD 与美国内政部露天采矿复垦和执法办公室 (OSMRE) 建立了合作伙伴关系。 向 MMD 工作人员授予权限，允许其自行或在顾问的帮助下收集地理空间信息。 煤矿复垦计划与采矿运营商建立了关系，以共享地图或地理空间数据。 采矿法复垦计划的工作人员收集许可位置并追踪复垦情况，使用 GPS 填充地理空间数据库。

为了评估采矿复垦作业，该州使用了不同时期的数字高程模型 (DEM) 和数字地形模型 (DTM)，其中大部分是由美国地质调查局创建的。 此外，工作人员使用了从联邦、州和地方政府以及矿山经营者处获得的正射影像。 近年来，MMD 使用从美国农业部国家农业影像计划获取的正射影像来创建更新的全州 DEM 和 DTM。

DEM 和 DTM 提供了采矿前区域的地理表示。 这些模型揭示了排水走廊沿线的储罐和水坝，并确定了已被破坏的水库。 这些模型还描绘了流域盆地中的模式，这些模式可以指示弯曲度，这为分析水文和拓扑特征提供了一种方法。 MMD 使用数字模型要求矿工重现已确定的弯曲度。

GIS 帮助 MMD 追踪全州的采矿活动，并执行露天矿和废弃矿区的复垦法规。 GIS 可指示土地变化、绘制矿山影响图、为矿山复垦项目提供指导，并在项目设计之前追踪所有强制性的环境和文化评估。

当然，新墨西哥州环境部在确保矿山谨慎运营方面也存在利益关系。 GIS 支持 MMD 与环境部在考虑许可申请方面进行协作。 利用地图，机构可以更轻松地审查和评论矿山许可和收尾计划，并确保每个申请中均包含环境标准。 环境部还与 MMD 合作监测采矿复垦活动。

“GIS 帮助采矿和矿物部门在地表复垦项目中确定应优先考虑投入的位置，”MMD GIS 专员 Linda S. DeLay 说。

DeLay 使用 GIS 来确定清理活动的优先级。 她分析了遗留铀矿的位置，并对它们的复垦优先级进行了排序。 为这些矿山分配等级的基础是它与溪流、农业用地、城市地区和水井的距离。 然后，DeLay 使用加权叠加 GIS 模型绘制了复垦优先事项的地图。 她在 MMD 和联合机构会议以及全国会议上展示了新墨西哥州遗留铀矿地图。 该地图可帮助决策者决定分配资源的位置。

SS1. 该地图可帮助 MMD 确定其铀矿复垦活动的优先顺序。

为监测煤矿复垦，MMD 向 OSMRE 西部地区申请拨款，以购买 WorldView-2 卫星图像。 使用这些图像和地面植被调查，遥感分析师正在为 Vermejo Park Ranch 废弃煤矿城镇复垦项目创建植被变化检测地图，以帮助专家评估重新种植和湿地缓解。

地貌复垦活动包括重新分配和掩埋煤炭废料以及将河道改造成更自然的模式。 这项地貌工作的目的是消除废物进入流域排水系统的运动。 GPS 设备被连接到运土设备上，以绘制新的地形设计图。 影像非常详细，分析师甚至可以梳理出当时该地区有多少松树和杜松树。

MMD 使用高分辨率卫星影像和植被调查创建了这张植被地图。 该地图用于植被变化检测和植被监测。

分析师还可以使用光探测和测距（激光雷达）数据。 虽然卫星影像提供了露天矿的特写图片，但激光雷达数据的 GIS 渲染提供了非常详细的 3D 透视图。 这些复杂的 2D 和 3D 地图揭示了矿山作业开始之前该区域的状况。

MMD 还使用 GIS 来评估对 El Segundo 煤矿开采作业和拟议矿井周围植被和地形的影响。 为了记录基线地形条件，新墨西哥州能源、矿产和自然资源部在采矿作业之前采集了两个 25 平方英里区域的激光雷达数据。 工作人员使用首次返回的激光雷达数据来渲染植被密度图像和裸露地表激光雷达数据来模拟地形。 激光雷达渲染是矿业公司恢复地形原始轮廓并将植被恢复到初始状态所需的蓝图。

工作人员发现了一种使用无人驾驶飞行器 (UAV) 来获取数据的成本更低的方法。 安装在 Trimble UX5 固定翼无人机上的紧凑型照相机可以拍摄大量重叠的正射影像。 这些图像的摄影测量处理会生成 x,y,z 值的点云，从而渲染 3D 地形模型。 MMD 使用这种技术和 GIS 在历史悠久的煤矿城镇创建了河流恢复项目的地形模型。 通过将这些点与照片的 RGB 值归因，工作人员计算了植被的高度。 为了抽查遥感数据的准确性，工作人员在外业测量了植被样本的高度以进行比较。

安装在无人机上的照相机可以快速拍照。 这些内容经过摄影测量处理，可以生成用于流的 3D 表示的点云。

MMD 目前使用与 Esri ArcGIS for Server 集成的 Microsoft SQL Server 来管理大部分矿山信息、地理数据库和 Web 地图应用程序。 该部门正在将其更多的地理空间数据转移到 Esri 平台。 地理数据库包括来自该州资源 GIS 信息交换中心、矿山运营商和其他位置的数据以及内部生成的数据。

MMD 通过其网站向公众提供矿业信息。 该站点是由 ArcGIS for Server 启用的 GIS，且包含在 Silverlight 中开发的应用程序。 用户可以看到矿山的位置和名称，分别编码为活跃矿山、非活跃矿山和将释放保证金的矿山。 他们还可以看到煤矿许可边界、新墨西哥州的煤区以及以煤矿种类为特征的美国煤田。 该地图还具有土壤类型图层和地质周期图层。 

该交互式煤矿地图嵌入在矿业部门的网站中。

Esri 技术帮助世界各地的矿业机构进行勘探、土地管理、采矿作业和环境管理。 有关详细信息，请访问 esri.com/mining。