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为解决全球矿业用地面积记录不完整,尤其是阿拉斯加地区历史矿业用地范围不明的问题,研究人员开展阿拉斯加往昔矿业地表扰动及废弃物足迹研究。结果绘制出相关地图数据集,意义在于助力土地修复与资源评估。
在全球矿业蓬勃发展的今天,矿业活动对土地的影响却犹如一团迷雾,难以精准把握。尽管近年来在界定全球活跃和废弃矿山范围方面取得了一定进展,但世界范围内矿业用地面积的记录依旧残缺不全。一方面,当代矿业活动的报告存在不足;另一方面,历史遗留矿山(即目前已废弃的矿山)用地足迹的统计也并不完整。这一现状带来了诸多麻烦,对于那些因矿业活动而遭受破坏的景观、水道和生态系统(这些破坏即使在废弃矿山也可能持续数百年)的修复工作而言,缺乏准确的历史用地信息,就如同在黑暗中摸索,难以制定出有效的修复策略。而且,想要评估过去废弃的矿山或工艺废料(如尾矿或岩石)中未回收的矿产资源潜力,也因为没有完整的矿山用地记录而困难重重。
在这样的背景下,美国地质调查局阿拉斯加科学中心(U.S. Geological Survey Alaska Science Center)的研究人员挺身而出,开启了一项极具意义的研究。他们致力于绘制阿拉斯加往昔矿业活动留下的地表扰动和废弃物的足迹,试图揭开这片土地上隐藏的矿业历史 “密码”。最终,他们成功绘制出了新的地图数据集。这一成果意义非凡,它所绘制出的面积是以往阿拉斯加地区和全球矿山足迹地图的 6 - 14 倍,并且首次明确划定了矿山废弃物地貌(如尾矿堆)。该研究成果发表在《Scientific Data》上,为后续的土地管理和资源开发提供了关键的基础数据。
为了完成这项研究,研究人员采用了一系列关键技术方法。首先,他们从阿拉斯加资源数据文件(ARDF)中筛选出相关记录,通过定义查询 “site_status <>'Active' And production <> 'None'”,挑选出那些不太可能处于当前活跃开采状态且过去曾有过矿产生产的矿山记录,共计 2125 个 ARDF 站点。接着,研究人员以这些站点为指引,在分辨率≥37cm 的 World Imagery 卫星影像上,以不低于 1:20,000 的动态比例尺,进行人工目视解译和多边形绘制,以此来确定受干扰地面和矿山废弃物的足迹范围,并计算其面积。
研究结果主要分为以下几个方面:
- 受干扰地面足迹:通过对 2125 个定义查询后的 ARDF 站点周围 10km 半径范围内的 World Imagery 卫星影像进行目视检查,研究人员发现其中 748 个站点存在受干扰地面。他们对这些受干扰地面进行数字化绘图,勾勒出其多边形边界,并赋予每个多边形 “Site” 和 “ARDF_no” 等属性字段,同时计算出其面积,单位为平方公里。这些受干扰地面足迹总面积达 734.8km2,最小的足迹仅为 0.3×10?3km2 ,中位数是 0.3km2 ,最大的则为 41.3km2 。
- 废弃物足迹:在 748 个受干扰地面足迹的基础上,研究人员进一步细化,识别出其中 551 个存在明显矿山废弃物地貌的区域,并对这些废弃物地貌进行数字化绘图,勾勒出其多边形边界。同样赋予这些多边形 “Site” 和 “ARDF_no” 等属性字段,并计算出其面积。这些废弃物足迹总面积为 239.4km2,最小的为 0.3×10?3km2 ,中位数是 0.1km2 ,最大的为 9.8km2 。而且,废弃物足迹完全包含在相应的受干扰地面足迹范围内。
- 与以往数据集对比:将本次研究的数据集与之前的阿拉斯加矿山足迹数据集进行对比后发现,新数据集在分辨率、准确性和空间覆盖范围上都有显著提升。例如,之前的全球矿山足迹数据集在阿拉斯加地区的覆盖范围有限,且部分多边形代表的是活跃矿山或非矿山特征。与阿拉斯加大学历史采矿足迹数据集(UAHMF)相比,两者在一些足迹的划定上存在差异,这可能是由于映射尺度和标准不同导致的。
研究结论表明,该数据集虽然受到影像解译和 ARDF 记录完整性的限制,但它依旧为阿拉斯加历史矿山足迹研究提供了重要的基线数据。它可以帮助土地管理者了解往昔矿业活动对景观的影响,为评估遗留矿山废弃物作为未来潜在矿产资源的再开采潜力提供依据。此外,通过与多光谱数据结合,还能远程估算矿山废弃物的成分。从更长远的角度看,该数据集可以用于训练机器学习模型,以提高对历史矿山足迹的识别和绘制能力,为阿拉斯加地区的土地管理、资源开发和环境保护等方面提供有力支持,让人们在利用资源的同时,更好地守护这片土地的生态环境。