自然资源遥感, 2025, 37(3): 17-22 doi: 10.6046/gtzyyg.2023399

矿山生态环境遥感监测专栏

山东省矿山损毁土地和治理状况2021年度监测与分析

赵丽君,1,2, 刘欢,1,2, 张云1,2, 杨俊泉1,2, 王威1,2, 陈东磊1,2

1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170

2.中国地质调查局华北地质科技创新中心,天津 300170

Monitoring and analysis of new mining-destroyed land and land restoration and management in Shandong Province in 2021

ZHAO Lijun,1,2, LIU Huan,1,2, ZHANG Yun1,2, YANG Junquan1,2, WANG Wei1,2, CHEN Donglei1,2

1. Tianjin Centre of Geological Survey, China Geological Survey, Tianjin 300170, China

2. North China Center for Geoscience Innovation, China Geological Survey, Tianjin 300170, China

通讯作者: 刘欢(1983-),女,硕士,正高级工程师,主要从事地质矿产、遥感地质工作。Email:17769266@qq.com。

收稿日期: 2023-08-28   修回日期: 2024-01-3  

基金资助: 中国地质调查局项目“华北地区自然资源动态监测与风险评估”(DD20230101)

Received: 2023-08-28   Revised: 2024-01-3  

作者简介 About authors

赵丽君(1986-),女,硕士,高级工程师,主要从事地质矿产、遥感地质工作。Email: 86orange@163.com。

摘要

及时准确监测与分析矿山开发占地及恢复治理情况是矿山环境遥感调查与监测工作的主要任务。该文以高空间分辨率遥感数据为主要数据源,圈定了2021年山东省新增矿山损毁土地和恢复治理面积:新增矿山损毁土地面积558.07 hm2,另有基建修路损毁26.59 hm2、尾矿库工程治理77.03 hm2;新增恢复治理面积1 019.07 hm2,其中人工恢复治理975.29 hm2,自然恢复43.78 hm2。初步分析了山东省2021年新增矿山损毁土地和恢复治理土地等遥感工作情况及存在问题,并针对这些问题提出了对策建议。调查与监测结果可为山东省土地管理部门科学决策提供有力支撑。

关键词： 矿山损毁土地; 土地恢复治理; 遥感监测; 山东省

Abstract

Timely and accurate monitoring and analysis of land for mine development and associated restoration and management is a principal task in remote sensing survey and monitoring of mine environments. Hence, using high-spatial-resolution remote sensing data as primary data source, this study delineated the new mining-destroyed land area (558.07 hm2) and land restoration and management area (1 019.07 hm2, including artificially restored 975.29 hm2 and naturally restored 43.78 hm2) in Shandong Province in 2021. Additionally, there were 26.59 hm2 of destroyed land due to infrastructure and road construction and 77.03 hm2 of tailings pond management. By preliminarily analyzing the remote sensing work concerning the new mining-destroyed land and land restoration and management in Shandong Province in 2021, this study proposed countermeasures and suggestions for existing problems. The investigation and monitoring results can effectively support the scientific decision-making of land management departments in Shandong Province.

Keywords： mining-destroyed land; land restoration and management; remote sensing monitoring; Shandong Province

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本文引用格式

赵丽君, 刘欢, 张云, 杨俊泉, 王威, 陈东磊. 山东省矿山损毁土地和治理状况2021年度监测与分析[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(3): 17-22 doi:10.6046/gtzyyg.2023399

ZHAO Lijun, LIU Huan, ZHANG Yun, YANG Junquan, WANG Wei, CHEN Donglei. Monitoring and analysis of new mining-destroyed land and land restoration and management in Shandong Province in 2021[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2025, 37(3): 17-22 doi:10.6046/gtzyyg.2023399

0 引言

《党的二十大报告》对“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”作出重大安排部署,强调必须牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。然而近几十年来,随着我国矿产资源开发事业的飞速发展,在矿业取得突出经济效益的同时,由于早期粗放式的开发方式,造成的地灾隐患、地表裸露,水土流失严重等生态环境问题也随之出现。为解决现实存在的矛盾与问题,各地政府也陆续出台政策,全面推进露天矿山生态修复[1-3]。

本文利用空间分辨率优于2.5 m 的多光谱遥感数据,结合2018年山东省矿山本底数据和2021年度遥感影像以及采矿、探矿权资料,对山东省2020—2021年度新增矿山损毁土地情况进行调查、监测与分析,重点总结整理了损毁和恢复治理土地的新增和扩大部分,形成了图、表、数据、文字等各种类型资料;并从图斑分布位置、损毁和恢复治理土地类型、新增和扩大面积以及占地和治理方式等多方面进行分析,旨在为山东省土地管理部门科学决策提供有力支撑。

1 研究区概况与数据源

1.1 研究区概况

山东省辖16个地级市,57个市辖区、27个县级市、53个县,合计137个县级行政区,全省面积约15.79万km2。在空间位置上,山东省位于中国东部沿海、黄河下游,东临渤海、黄海,与朝鲜半岛、日本列岛隔海相望;西北与河北省接壤;西南与河南省交接;南与安徽省、江苏省毗邻。山东省矿产种类较多,能源、金属、非金属和水气矿产均有分布,资源储量较丰富,固体矿产产值仅次于山西和内蒙古[4]。截至2021年12月底,山东省共划定有效采矿权796个,其中143个为能源矿产,金属矿产占176个,非金属矿产477个。山东省重点矿区总面积4.43万hm2,包括鲁西南、胶东、安丘—五莲和淄川—青州4个重点矿区,面积最小的为2 423.1 hm2,最大的达29 386.0 hm2。重点矿区中采矿权调查数目1 270宗,探矿权调查293宗,监测矿业权占地面积7 533.1 hm2。由于矿产资源优势显著,从而进行了大规模、高强度的矿产资源开发,因此也带来一系列的生态环境问题,其中土地资源的损毁和恢复治理情况备受关注。

1.2 数据源

为查明山东省矿山开发新增损毁和治理土地变化情况,本次研究主要以山东省2018—2019年土地利用年度变更遥感影像解译数据为本底,对2020—2021年度土地利用变化进行解译。遥感影像数据类型主要以国产卫星为主,有高分一号、高分二号、高分六号、高分七号、北京二号、资源一号02D和资源三号,影像的空间分辨率均优于2.5 m[5]。遥感影像均已经过几何校正、图像融合等专业处理[6],以保证解译用影像色调清晰,地物明显,且矿山开采区域无云雪等覆盖,质量及精度均可满足人机交互解译的需要[7-8]。

2 研究方法

目视解译是遥感信息提取的重要方法之一。根据先验目标地物的特征统计分析,建立解译标志,可通过人机交互的方式实现目标地物提取[9];再对不同时相提取的目标地物进行对比,结合矿产资源开发在影像上的地物特征(色调、纹理、几何形态、大小等)进行室内解译[10-15]。对室内解译结果,通过野外抽样验证,修正解译标志,改善解译效果,最终遥感解译精度达到98%。以ArcMap软件为提取平台,基于2020年生态占损与恢复治理本底数据,参考2018—2019解译数据,按照统一的标准[16],解译出2020—2021年新增矿山地物类型(开采面、矿山建筑、固体废弃物和中转场地)的分布位置、面积等信息[17],以获得山东省矿山开发占地及恢复治理的遥感监测数据。

3 山东省采矿损毁土地总体特征

截至2021年底,山东省各地市矿山损毁土地面积见图1。根据遥感监测结果,本次圈定山东省2021年新增矿山损毁土地面积558.07 hm2,其中扩大部分430.59 hm2,新增部分127.48 hm2;另有基建修路损毁26.59 hm2,尾矿库工程治理77.03 hm2。

图1

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图1   山东省2021年新增矿山损毁土地面积

Fig.1   Area of new mining-destroyed land in Shandong Province in 2021


按各地级统计,2021年山东省新增矿山损毁土地面积较大的市为泰安市、烟台市、枣庄市、日照市、临沂市和济宁市,其余各地市新增损毁土地面积小,不足山东省新增损毁土地总面积的10%。

3.1 不同矿山开发占地类型损毁土地分布特征

在不同矿山开发占地类型损毁土地中,采场的新增矿山损毁土地面积最大,主要分布在山东省西南部,损毁面积约343.04 hm2,占新增损毁土地总面积的61.47%,占比较大的几个区县主要为泰安市、日照市、枣庄市、济宁市、临沂市和烟台市;其次为固体废弃物,新增损毁土地面积为129.74 hm2,占新增损毁土地面积的23.25%;再次为中转场地,面积为79.50 hm2,占新增损毁土地面积的14.25%;矿山建筑新增损毁土地面积最小,面积为5.79 hm2,占新增损毁土地面积的1.03%。各开发占地类型新增矿山损毁土地的分布如图2所示。

图2

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图2   2021年度研究区新增矿山损毁土地遥感监测图

Fig.2   Remote sensing monitoring map of new mining-destroyed land in study area in 2021


3.2 不同矿种开发损毁土地分布特征

按矿种统计,2021年山东省新增损毁土地面积中,能源、金属和非金属矿产分别为15.53 hm2,36.90 hm2和505.64 hm2。其中,建筑石料用灰岩矿新增矿山损毁土地面积最大,为151.86 hm2,占新增损毁土地总面积的27.21%,主要分布在济南、泰安、临沂,在区域上位于以沉积岩类矿产为主的鲁西地区;第二为水泥用灰岩矿,新增损毁土地面积143.02 hm2,占新增损毁土地面积的25.63%;第三为饰面用花岗岩矿,新增损毁土地面积99.91 hm2,占新增损毁土地面积的17.90%;第四为建筑用花岗石矿,新增损毁土地面积32.06 hm2,占新增损毁土地面积的5.74%。其余矿种新增损毁土地面积均不足11 hm2,占比不足新增损毁总面积的2%。各矿种新增矿山损毁土地的面积占比如图3所示。

图3

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图3   山东省2021年各矿种新增矿山损毁土地面积占比

Fig.3   Area proportion of new mining-destroyed land for different mineral types in Shandong Province in 2021


3.3 在建生产矿山、废弃矿山损毁土地分布特征

山东省2021年新增矿山损毁中,持证矿山的新增损毁面积为379.47 hm2,占新增矿山损毁总面积的68%;持证矿山的新增损毁面积较大的有泰安市、枣庄市、济宁市、日照市。其他矿山新增损毁面积为178.60 hm2,占新增矿山损毁总面积的32%,面积较大的有烟台市、日照市、泰安市。各市矿山新增损毁土地的面积如图4所示。

图4

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图4   山东省2021年各市持证矿山和其他矿山新增损毁土地面积

Fig.4   New mining-destroyed land area of licensed and other mines in Shandong Province in 2021


4 山东省矿山环境恢复治理情况

山东省2021年新增恢复治理共1 019.07 hm2,其中人工恢复治理面积为975.29 hm2,自然恢复43.78 hm2。工程恢复治理在除西北部外均有分布,占山东省新增恢复治理总面积的94.47%;连带恢复治理主要分布在东南部一带,占山东省新增恢复治理总面积的1.23%;自然恢复主要分布在东部一带,占山东省新增恢复治理总面积的4.30%。

按地级市统计(表1),新增恢复治理面积从大到小依次为泰安市、日照市、潍坊市、临沂市、济宁市,其余各地市新增恢复治理面积小,不足山东省新增恢复治理总面积的10%。

表1   山东省新增矿山恢复治理面积统计

Tab.1  Area statistics of new mine restoration and treatment in Shandong Province in 2021 (hm2)

地级行政区工程恢复治理自然恢复连带恢复合计
泰安市219.110.04—219.15
日照市135.16—6.37141.53
潍坊市139.65——139.65
临沂市111.45—4.98116.43
济宁市105.38——105.38
烟台市91.860.95—92.81
济南市48.5241.56—90.08
威海市68.04——68.04
枣庄市31.13—1.2032.33
聊城市5.05——5.05
淄博市4.77——4.77
青岛市1.611.23—2.83
德州市1.01——1.01
合计962.7443.7812.551 019.07

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4.1 不同开采方式恢复治理土地分布特征

按开采方式统计(图5),2021年山东省矿山新增恢复治理中,露天开采面积908.46 hm2,占全省新增恢复治理面积的89.15%;其次为地下开采,面积110.03 hm2,占全省新增恢复治理面积的10.80%;最后为联合开采,面积0.58 hm2,占全省新增恢复治理面积的0.06%。

图5

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图5   山东省2021年各市不同开采方式新增矿山环境恢复治理面积

Fig.5   New mine restoration and treatment area of different mining ways in Shandong Province in 2021


4.2 不同矿种恢复治理土地分布特征

按矿种统计(图6),2021年山东省恢复治理面积中,能源、金属和非金属矿产新增面积分别为36.38 hm2,80.09 hm2和902.60 hm2。山东省恢复治理面积增加最多的是建筑石料用灰岩矿,增加342.94 hm2,占山东省恢复治理总面积的33.65%;第二位是建筑用花岗石矿,增加125.31 hm2,占山东省恢复治理总面积的12.3%;第三位是水泥用灰岩矿,增加123.29 hm2,占山东省恢复治理总面积的12.1%;第四位是饰面用花岗岩,增加85.42 hm2,占山东省恢复治理总面积的8.38%;其余各类矿种新增恢复治理面积较小,不足山东省恢复治理总面积的22.14%。

图6

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图6   山东省2021年不同矿种新增矿山环境恢复治理面积统计

Fig.6   Area statistics of new mine restoration and treatment for different mineral types in Shandong Province in 2021


4.3 在建生产矿山、废弃矿山恢复治理土地分布特征

从矿山的开发开采状态来看(图7),2021年山东省在建生产矿山新增恢复治理405.32 hm2,占2021年山东省矿山新增恢复治理面积的39.77%。其中济宁市在建生产矿山新增恢复治理面积最多,达79.79 hm2,占山东省在建生产矿山新增恢复治理总面积的19.69%;第二为泰安市,其面积为76.79 hm2,占山东省在建生产矿山新增恢复治理总面积的18.95%;第三为日照市,53.24 hm2,占山东省在建生产矿山新增恢复治理总面积的13.13%;第四为济南市,50.47 hm2,占山东省在建生产矿山新增恢复治理总面积的12.45%。其余各市在建生产矿山新增恢复治理面积较小,不足山东省在建生产矿山新增恢复治理总面积的35.78%,其中威海市无在建生产矿山的新增恢复治理。

图7

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图7   山东省2021年各市不同开采状态矿山新增恢复治理统计

Fig.7   Additional rehabilitation area statistics of different mine conditions in Shandong in 2021


2021年山东省废弃矿山新增恢复治理面积为613.75 hm2,占2021年山东省矿山新增恢复治理面积的60.23%。其中泰安市废弃生产矿山新增恢复治理面积最多,达142.36 hm2,占山东省废弃矿山新增恢复治理总面积的23.19%;第二为潍坊市,91.02 hm2,占山东省废弃矿山新增恢复治理总面积的14.83%;第三为日照市,88.29 hm2,占山东省废弃矿山新增恢复治理总面积的14.39%;第四为临沂市,87.79 hm2,占山东省废弃矿山新增恢复治理总面积的14.30%。其余各市废弃矿山新增恢复治理面积较小,不足山东省废弃矿山新增恢复治理总面积的33.29%。

5 近年情况分析

2018年新增占损面积971.02 hm2,恢复治理面积5 245.5 hm2; 2019年新增占损面积690.55 hm2,恢复治理面积1 652.75 hm2; 2021年新增占损面积558.07 hm2,恢复治理面积1 019.07 hm2。从2018—2021年统计数据(表2)可以看出,近几年山东省年度恢复治理面积均大于损毁面积,整体治理情况良好,基本实现了边开采边治理。

表2   山东省2018—2021年矿山新增损毁和恢复治理统计表

Tab.2  Area statistics of new mining-destroyed land and restoration in Shandong Province in 2018—2021(hm2)

矿山2018年2019年2020年2021年
采场596.23415.91258.79343.04
中转场地141.03119.0144.91129.74
固体废弃物226.21152.5922.1679.50
矿山建筑7.562.982.845.79
恢复治理5 245.501 652.751 873.841 019.07

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6 存在问题及建议

通过遥感监测调查,2021年山东省矿山环境新增恢复治理面积为1 019.07 hm2,矿山新增土地损毁面积为558.07 hm2,因此山东省2021年矿山环境恢复治理净增长面积为461 hm2,整体上实现了边开采边治理。但依然存在以下几个问题:

1)个别市县开发损毁土地面积大于环境恢复治理面积。例如枣庄市的新增恢复治理面积为32.33 hm2,而新增损毁土地面积为82.40 hm2,净增矿山恢复治理面积为-50.07 hm2。该县损毁土地面积明显比新增恢复治理面积大得多,违背了“绿水青山就是金山银山”的生态理念,对于生态环境的破坏影响较大。建议对矿山开发情况严格把关,对违法开采的人员应严肃处理,强化民众的生态保护意识。

2)本文统计仅为2021年新增恢复治理和新增矿山损毁面积,虽然整体治理效果良好,但是仍有部分区县存在不同程度的违法损毁问题,这些城市在永久基本农田管理中还存在管理不严、政策落实不到位等问题。且矿山环境恢复治理进度整体偏慢,矿山生态修复工作亟待加强。建议矿山开采过程中,按照“源头严控、过程严管、后果严惩”全链条管理要求和“谁开发、谁保护,谁破坏、谁治理”的原则,推进“边开采、边治理”,加强“事前、事中、事后”监管。

3)矿山生态修复工作检查验收标准不统一,部分存在“形态治理”“治标不治本”等面子工程。建议加快制定和颁布不同类型矿山的生态修复技术要求,建实专家队伍,严把矿山生态修复工程质量关和验收关。

7 结论

通过遥感影像分析,查明了山东省2021年新增矿山损毁土地面积558.07 hm2,包括扩大部分430.59 hm2,新增部分127.48 hm2;其中,采场新增矿山损毁土地面积最大,其次为固体废弃物和中转场地。持证矿山占新增矿山损毁总面积的68%。新增损毁土地中,主要为建筑石料用灰岩、水泥用灰岩和饰面用花岗岩等3类矿产损毁土地。

2021年新增恢复治理面积1 019.07 hm2,其中95.7%为人工恢复治理, 4.3%为自然恢复。通过2018—2021共4 a的解译数据对比,山东省近年来新增恢复治理土地面积大于采矿损毁面积,整体上实现了边开采边治理,控制效果较好。

虽然2018—2021年整体控制效果不错,但从2021年度山东省新增矿山损毁土地遥感监测图分析,枣庄市、泰安市、临沂市和日照市是矿山开发新增损毁的重点区域,因此应持续加强全国陆域矿山地质环境遥感动态监测(包括定期监测、动态巡查和应急监测),利用遥感影像和无人机技术等,按季度和年度动态解译矿山损毁和恢复治理情况,及时形成报告,有问题早发现早治理,避免违法开采。

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服务&#x0201c;源头严控、过程严管、后果严惩&#x0201d;全链条管理的全国矿山遥感监测技术体系已经形成。2019年遥感监测查明:全国采矿损毁土地361.05万hm<sup>2</sup>,约占全国陆域面积的0.37%;其中,挖损土地145.93万hm<sup>2</sup>,压占土地130.67万hm<sup>2</sup>,塌陷土地84.45万hm<sup>2</sup>;在建生产矿山采矿损毁土地134.04万hm<sup>2</sup>,废弃矿山采矿损毁土地227.01万hm<sup>2</sup>。全国累计矿山环境恢复治理土地93.08万hm<sup>2</sup>。2018年度,全国新增的采矿损毁土地4.81万hm<sup>2</sup>,新增的矿山环境恢复治理土地6.52万hm<sup>2</sup>。初步分析了全国采矿损毁土地、矿山环境恢复治理土地等遥感工作现状及存在问题,提出对策建议。

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矿产资源是人类赖以生存和发展的重要生产资料，开展矿山监测对于矿产资源开发利用和矿区环境保护至关重要。由于具有大范围、多时相和综合性等优势，遥感技术已成为矿山监测的主要手段。针对矿山开发利用状况、地质灾害问题以及生态环境监测与质量评价等需求，系统总结了矿山环境遥感监测所用的数据源、方法和模型。目前遥感监测数据源已趋于多样化并覆盖矿山监测各方面，得益于云计算平台及人工智能技术快速发展，大数据分析和深度学习等方法在矿山环境遥感监测中逐渐发挥重要作用，而多源数据融合、地物智能化提取、三维形变监测和定量反演等是矿山环境遥感监测存在的主要问题与挑战。

Huang D M, Zhang C, Yao X J, et al.

Research progress of mine environment remote sensing monitoring

[J]. Remote Sensing Technology and Application, 2022, 37(5):1043-1055.

王建华, 李阳, 梁树能, 等.

基于高光谱卫星数据的土地沙化识别及提取研究

[J]. 华北地质, 2022(4):60-67.

DOI:10.19948/j.12-1471/P.2022.04.08     

研究区位于黄河中游风沙砒砂岩区域，为毛乌素沙漠与黄土丘陵沟壑区的过渡地带，是黄河的粗泥沙集中来源区，也是黄土高原侵蚀较为严重的地区之一。随着遥感技术的发展，高光谱遥感为开展全球性和区域性的土地沙化研究提供了新的手段，土地沙化监测向定量化遥感方向发展。本文利用高光谱数据的精细光谱特征优势，基于资源一号02D卫星高光谱数据反演得到植被覆盖度、裸土指数、地表反照率、改进土壤调整植被指数，将这四种指标作为土地沙化综合监测指标，对研究区的土地沙化程度进行人机交互解译工作，建立了黄河中游典型区域土地沙化遥感解译标志，将人机交互土地沙化监测结果作为参考数据，建立了针对研究区域的决策树分类模型，实现土地沙化的识别、提取及评估，采用目视方法和接收者操作特征曲线对结果进行检验，结果套合情况较好，基于决策树分类模型的方法比人工交互解译方法得到的土地沙化监测结果更加精细化。

Wang J H, Li Y, Liang S N, et al.

The study of land desertification recognition and extraction based on hyperspectral satellite data

[J]. North China Geology, 2022(4):60-67.

高俊华, 邹联学, 龙欢, 等.

基于遥感动态监测的吉林省矿山地质环境及生态修复变化特征分析

[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3):240-248.doi:10.6046/zrzyyg.2021278.

Gao J H, Zou L X, Long H, et al.

Analysis on characteristics of mine geological environment and ecological restoration changes in Jilin Province based on dynamic remote sensing monitoring

[J]. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(3):240-248.doi:10.6046/zrzyyg.2021278.

唐静秋.

浅析遥感信息技术在自然资源监测监管中的应用

[J]. 测绘与空间地理信息, 2022, 45(10):38-40.

Tang J Q.

Exploration and application of remote sensing information technology in natural resources monitoring and supervision

[J]. Geomatics & Spatial Information Technology, 2022, 45(10):38-40.

祁帅, 乔文光, 张勇.

遥感技术在内蒙古绿色矿山地质环境动态监测中的应用

[J]. 测绘通报, 2021(s1):79-82.

[本文引用: 1]

Qi S, Qiao W G, Zhang Y.

Application of remote sensing in green mine environment monitoring in the Inner Mongolia Autonomous Region

[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2021(s1):79-82.

[本文引用: 1]

中华人民共和国国土资源部. DZ/T 0266—2014 矿产资源开发遥感监测技术规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2014.

[本文引用: 1]

Ministry of Land and Resurces of the People’s Republic of China. DZ/T 0266—2014 Regulation on remote sensing monitoring of mining exploration[S]. Beijing: Standards Press of China, 2014.

[本文引用: 1]

修晓龙.

山西省矿山开发新增损毁土地年度监测与分析

[J]. 中国矿业, 2022, 31(2):59-64.

[本文引用: 1]

Xiu X L.

Annual monitoring and analysis of newly damaged land in mine development in Shanxi Province

[J]. China Mining Magazine, 2022, 31(2):59-64.

[本文引用: 1]

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