第1章 绪论

1.1 选题依据及意义

1.1.1 选题的背景

矿区是人类生产实践活动发展的产物，与矿区的含义等同或相近的提法是矿业集镇、矿业城市。矿区的含义有多种表述方式，但归纳起来有狭义和广义两类表述。狭义的表述主要有两种：一是指由于行政上或经济上的原因，将若干个邻近矿井划归一个行政机构统一管理，其所属的井田合起来称为矿区；另一种说法是矿田的范围很大，需要划作若干区域分阶段分步骤地进行勘探和开发，由此将统一规划和开发的矿田或矿田的一部分称为矿区。而广义的表述有以下几种：郭达志等（1996）描述的矿区是一种特殊的地理区域，其地理空间要素和社会经济要素内容广泛、综合、复杂、变化迅速，是一种复杂的、动态的、开放的社会经济区域；吴立新（2009）认为，矿区以矿物开采、加工为主导，应有完整的生产工艺、地面运输、电力供应、通信调度、生产管理及生活服务等设施，是一种特殊的地理区域，其地理空间要素和社会经济要素内容广泛、综合、复杂、变化迅速，是一种复杂的、动态的、开放的社会经济系统；乌兰（2010）则认为，矿区是因矿产资源开发而形成，并且受资源开发直接影响的一个区域，它主要由多个矿井和附属企业，以及一些为矿井生产服务的部门所组成，是由相互区别、相互作用和影响的各个部分有机地连在一起，完成特定功能的集合体。显然将矿区界定为矿山企业或矿业行业是不正确或不准确的。即界定矿区的概念是以矿产资源开发、加工为主要产业形成的，并走矿业产业化发展道路的社区，矿区在时间与空间上是连续和有限的经济社会区域，它有两个方面的含义（陈玉和，2000）：一是矿区是一个整体，但不是一个企业实体；另一方面，矿区是一个功能结构比矿山企业更为多样化的社区，还是一个具有经济产业结构、资源结构、生态结构等完整的功能复杂系统。但随着资源的不断开发，矿区生产的社会化程度不断深入，其辐射的空间范围也随之扩大。目前，我国许多矿区不只限于生产作业和生活区，而逐渐演变成建制乡镇，或与所在地行政单元合并为较大的县（市）工业园区。因此，矿区可以进一步定义为：“矿区是指以开发利用矿产资源的生产作业区和职工及其家属生活区为主，并辐射一定范围而形成的经济与行政社区”（王广成等，2006）。

环境、资源、经济与社会发展是人类社会实现可持续发展的核心问题。矿区的发展就是矿区社会生产的发展，而矿区社会生产的发展既取决于矿区自身的自然资源与生态环境，又取决于矿区的区域优势及社会资源优势。矿区的可持续发展是以矿区的资源、生态环境、经济等各部分协调发展为基础，属于区域可持续发展的范畴。其中生态可持续与资源可持续发展是两个基础，经济持续是条件，社会持续是目的。可持续发展是在发展的有利条件与制约因素间找到的一种平衡，这种平衡不是保守的、无所作为的，而是一种向前发展的、具有创造性的。矿区的可持续发展涉及多种因素，如资源、环境、人口数量、空间区位，以及产业发展战略等。据有关专家调查（乌兰，2010）：在我国年产500万吨以上的煤炭矿区就有55处，年产1000万吨以上的矿区有近20处；由矿区演变过来的矿业城市超过100个，占我国城市总数的1/5。为此，矿区能否实现可持续发展不仅关系到矿区自身的生存和发展，对全国可持续发展规划的实施也有较大的影响。因此，矿区可持续开发管理的问题，无论在学术方面还是应用方面都有很高的研究价值。

矿区是一个复杂的动态巨系统，其可持续发展系统具有结构非线形、行为多样性、信息不确定性和状态不可逆性的特点，因而面临着非常巨大的困难（孙玉峰，2006）。随着地理信息技术的飞速发展与产业化，空间信息技术为我们提供了解决问题的平台与技术。将3S技术及地球物理勘探技术相结合，可以综合矿区资源、环境、生态，以及生产和管理所需要的各种信息，对矿区各种组成要素的空间性状、相互关系、变化过程、相互作用规律、反馈机制、调控原理等，进行数学模拟、动态过程分析、开发预测、投资评价提供支持，进而为矿区可持续发展提供空间信息服务。

1.1.2 研究的作用与意义

随着我国经济的不断发展，对矿产资源的需求在数量和质量上都将不断提高。与此同时，在开发利用资源时，也带来了诸多日趋严峻的问题，如资源浪费、生态环境破坏恶化、生产安全事故不断；社会经济发展对资源（如煤炭）需求的增加，引起资源的短缺加大，从而影响发展；为了解决资源短缺问题，一方面应加大开发力度，二要减少资源出口。目前，许多矿区发展缓慢，究其原因都是资源过度开发、环境被污染后，引起资源、环境承载能力降低，因此要合理地引导资源开采。即在保证矿区资源和环境安全的条件下，研究合理开发矿区各种资源的措施，提高资源的开发利用效率，保护生态环境，实施矿区可持续发展等问题，就显得非常迫切。因此，有必要研究矿区可持续开发管理的理论和技术方法，构建矿区资源、环境与经济发展的空间信息服务体系，对矿区资源、环境进行动态的监测和管理，实时掌握矿区资源环境所处的状态，并对其未来进行预测、模拟，从而做出调控决策。

由于我国矿区生产和管理手段的普遍落后以及矿区在发展过程中产生的历史积累问题不断显现，使得矿区资源环境状况非常严峻。采矿活动对矿区土地、水体、大气环境等的破坏，导致矿区生态环境恶化。矿区的资源和环境问题是在相互影响、相互关联中交替出现的，其治理也就具有复杂性。另一方面，据国土资源部和中国油气资源战略研究中心统计（2010），目前我国石油剩余经济可采储量20.43亿吨，天然气剩余经济可采储量2.449万亿方，如以年产石油1.83亿吨，天然气500亿方的生产能力计算，其石油的有效开采年限约15年，天然气约49年。此外，158种矿产的人均矿产资源拥有量较低，仅为世界平均水平的58%。这表明，矿产资源科学合理的开发和利用将是我国经济发展和社会进步面临的重要问题。由于矿业复苏，滥采滥挖等现象的泛滥，同时矿区资源环境安全、灾害等现象和问题日益突出，均对矿区发展、资源开发管理提出了严峻的考验。因此，要解决矿区实际情况和开采过程出现的各种资源开发、生态环境、经济发展等问题，需要借鉴、引入和集成不同学科的理论、技术与方法，以遥感、地理信息系统和全球定位系统为基础和核心的空间信息技术，由于其快速发展、广泛应用和明显的技术优势，成为矿业和矿区可持续发展的重要技术支持手段（杜培军等，2007）。因此，研究空间信息技术在矿区可持续开发和管理的技术方法，建立高效、规范空间信息服务平台，既可为矿区资源开发、管理和利用提供决策支持平台，促进矿区/矿业可持续发展，又能够推进空间信息技术在矿区的应用，促进矿山信息化进程和数字矿山建设（吴立新等，2004）。也可以为生态环境系统、社会经济系统治理提供技术支持。