КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАМФА ВО ВЬЕТНАМЕ НА ПРИБРЕЖНУЮ ТЕРРИТОРИЮ
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАМФА ВО ВЬЕТНАМЕ НА ПРИБРЕЖНУЮ ТЕРРИТОРИЮ
Научная статья
ORCID: 0000-0002-0733-2660,
Филиал Ханойского университета природных ресурсов и окружающей среды в провинции Тханьхоа, Вьетнам
* Корреспондирующий автор (sonphuong85[at]mail.ru)
АннотацияКуангнинь — это провинция на севере Вьетнама, расположенная у Тонкинского залива Южнокитайского моря, обладающая высоким потенциалом для экономического развития и представляющая особую привлекательность, благодаря пейзажам бухты Халонг. Деятельность по добыче угля в провинции Куангнинь оказала большое влияние на окружающую среду региона, включая прибрежную зону. Возможность получения разнообразных данных, в том числе по источникам Интернета, их обработки и отображения на картах, позволяет провести комплексную оценку влияния месторождения угля Камфа. Показана взаимосвязь разных факторов и изменение площадей различных по назначению территорий. На основе геодезических измерений проведена оценка изменения береговой линии. Результаты исследований важны для планирования и корректировки планов освоения территорий с учетом добычи угля в Камфа и Куангнинь, Вьетнам.
Ключевые слова: угольное месторождение, угольный разрез, угольная шахта, прибрежная территория, береговая линия, спутник Landsat, геоинформационная система.
A COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF THE IMPACT OF THE DEVELOPMENT OF THE CAM PHA COAL DEPOSIT IN VIETNAM ON THE COASTAL TERRITORY
Research article
Tran Thanh Son*
ORCID: 0000-0002-0733-2660,
Hanoi University of Natural Resources and Environment Branch in Thanh Hoa Province, Vietnam
* Corresponding author (sonphuong85[at]mail.ru)
AbstractQuang Ninh is a province in the north of Vietnam located on the Gulf of Tonkin in the South China Sea, which has a high potential for economic development and is particularly attractive due to the scenery of Halong Bay. Coal mining activities in Quang Ninh Province have had a major impact on the environment of the region, including the coastal area. The ability to obtain a variety of data, including from Internet sources, process them, and display them on maps, allows for a comprehensive assessment of the impact of the Cam Pha coal deposit. The study demonstrates the interrelation of different factors and changes in the areas of different territories for different purposes. The assessment of changes in the coastline was carried out on the basis of geodetic measurements. The results of the research are important for planning and adjusting the development plans of the territories, taking into account the coal mining in Cam Pha and Quang Ninh, Vietnam.
Keywords: coalfield, coal mine, coal mine, coastal area, coastline, Landsat satellite, geoinformation system.
ВведениеПромышленные отходы при разработке месторождений угля в провинциях Камфа и Куангнинь (Вьетнам) в последние годы увеличиваются все больше и больше. Сотни миллионов кубометров пустой породы распределяются по ближайшей территории. При этом образуется большое количество пыли, которое наполняет реки, ручьи и море, что, безусловно, отрицательно сказывается на окружающей среде и в какой-то мере изменяет ландшафт местности. Кроме того, изменяется городская застройка, связанная с образованием новых отсыпных территорий, «отвоеванных» у воды.
В исследованиях использованы данные дистанционного зондирования спутника Landsat, имеющие разрешение 30 м и применяющие метод интеграции данных и ГИС. Цель состояла в определении степени изменения площадей типизированных территорий вследствие влияния процесса добычи в прибрежной зоне провинций Камфа и Куангнинь. Для этого использовался корреляционный анализ вариации данных на основе составления матриц в программном продукте SPSS версии 17.0.
Дистанционное зондирование обеспечивает быстрый сбор данных рассматриваемой местности, гарантируя при этом не нарушение изучаемого объекта. Использование временных рядов изображений, получаемых датчиками с различными характеристиками, определяет большие возможности для расширения знаний об изменении окружающей среды и поддержки при этом многих программных приложений [1]. Орбитальные платформы собирают и передают данные разного электромагнитного спектра, предоставляя исследователям полезную информацию для мониторинга городов с целью выявления изменений и эффективного управления природными и земельными ресурсами и их сохранение [2].
Методики, разработанные в настоящем исследовании, воспроизводимы для разных целей и изображения Landsat размещены в открытом доступе [3]. Обзор современных методов поиска для количественного изучения биогеофизических данных поверхности Земли с использованием оптических изображений дистанционного зондирования приведен в [4], [5], [6]. Опираясь на эти методы, в статье изучается корреляция между добычей угля, процессом урбанизации и изменением прибрежной зоны, вызванным добычей угля в шахтах в Камфа Вьетнама.
Результаты оценки изменений в прибрежной зоне вследствие процесса добычи полезных ископаемых позволяют исследователям увидеть степень воздействия на прибрежную экосистему и будут способствовать своевременному решению задач для обеспечения устойчивого развития.
Методы и материалыКамфа является четвертым по величине муниципалитетом в провинции Куангнинь на северо-востоке Вьетнама (рис. 1), где проживают более чем 190 000 жителей (Перепись населения и жилищного фонда Вьетнама 2009 года, Ханой 2010). Город расположен в 200 км к востоку от Ханоя, недалеко от залива Бай-ты-лонг и недалеко от знаменитого залива Халонг (рис. 1), объекта всемирного наследия Организации Объединенных Наций [7]. Основными видами экономической деятельности являются промышленность и строительство (73,5%), торговля и сфера услуг (25,1%), а также агролесоводство и рыболовство для местного потребления (1,4%). Камфа также известна своей близостью к обширным угольным разработкам и рядом находится карьер Кокшау [8]. Залежи угля залегают в осадочной толщи верхнего триаса, которая состоит в основном из конгломератов, песчаников, алевролитов и сланцев и имеет глубину залегания до 1700 м [9,10]. Город Камфа в основном построен на четвертичном (голоценовом) песке, иле и глине, которые образуют узкую прибрежную полосу.
Рис. 1 – Карта фрагмента Вьетнама с указанием рассматриваемых регионов
Угледобывающая и перерабатывающая промышленность является основным сектором экономики, приносящим доход населению. Ускоренная добыча угля, которая привела к индустриализации и урбанизации населения, является как прямой, так и косвенной причиной увеличения прибрежной зоны.
Сбор данных в этом тематическом исследованииДанные, собранные для этого исследования, представлены в виде изображений района Куангнинь, полученных со спутника Landsat в 1997 и 2016 годах (рис. 2). Кроме того, в исследовании используются некоторые другие данные, такие как топографическая карта Куангнинь 1:50 000; текущая карта землепользования 2016 Халонг - Камфа; статистика населения Халонг - Камфа за 1997, 2010, 2016 годы.
Таблица 1 – Информация о снимках дистанционного зондирования
| Год | Пространственное разрешение | Спектр | Канал изображения |
| 28/10/1997 | 28.5 м | Мультиспектральные изображения | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 |
| 30/1/2016 | 30.0 м | Мультиспектральные изображения | 1, 2, 3, 4 |
Рис. 2 – Спутник Landsat на Куангнине в 1997 и 2016 (после резки)
Схема процесса построения корреляционной зависимости между изменением прибрежной зоны и добычей угля в Халонг - Камфа представлена на рис. 3.
Рис. 3 – Схема процесса изучения изменений прибрежной зоны в Камфа
Программное обеспечение, используемое в данном примере, включает в себя следующие модули:
- Envi 4.3: обработка и анализ спутниковых изображений;
- ArcGIS 9.2: анализ изменений земельной площади, городского населения и изменений береговой линии;
- ГНСС - программное обеспечение для нивелирования - вычисление отметок точек съемки с использованием режима измерения RTK.
Таблица 2 – Матрица взаимосвязи площадей типизированных территорий с учетом изменений в период от 1997 до 2016 года на территории Камфа - Куангнинь
| 2016 1997 | Река, озеро, га | Лес, га | Море, га | Уголь, га | Свободная земля, га | Население, га |
| Река, озеро | 1,160.28 | 0.00 | 0.00 | 638.01 | 53.55 | 273.24 |
| Лес | 0.00 | 22,968.72 | 0.00 | 1,418.49 | 607.77 | 618.66 |
| Море | 0.00 | 0.00 | 10,431.18 | 645.39 | 194.94 | 0.09 |
| Уголь | 0.00 | 0.09 | 0.00 | 2,443.23 | 356.04 | 0.00 |
| Свободная земля | 0.00 | 860.94 | 0.00 | 0.00 | 504.45 | 490.14 |
| Население | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 4,442.22 |
Рис. 4 – Изображения рассматриваемой территории после обработки: слева 1997 г., справа 2016 гг. (Envi 4.3)
Для оценки изменений в области Камфа использована матрица корреляции (см. табл. 2) и программа SPSS ver.17.0. Результаты показаны в табл. 3.
Таблица 3 – Коэффициенты корреляции объектов за период 1997 - 2016 годы
| Объекты | Коэффициент | Река и озеро | Лес | Море | Уголь | Свободная земля | Население |
| Река и озеро | Корреляции Пирсона | 1.00 | -0.21 | -0.20 | -0.11 | -0.46 | -0.20 |
| (Sig.) (Двусторонний) | 0.69 | 0.70 | 0.83 | 0.35 | 0.71 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | |
| Лес | Корреляции Пирсона | -0.21 | 1.00 | -0.21 | -0.28 | 0.66 | -0.11 |
| (Sig.) (Двусторонний) | 0.69 | 0.69 | 0.59 | 0.15 | 0.84 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | |
| Море | Корреляции Пирсона | -0.20 | -0.21 | 1.00 | -0.11 | -0.18 | -0.28 |
| (Sig.) (Двусторонний) | 0.70 | 0.69 | 0.83 | 0.73 | 0.60 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | |
| Уголь | Корреляции Пирсона | -0.11 | 0.28 | -0.11 | 1.00 | 0.37 | -0.49 |
| Sig. (Двусторонний) | 0.83 | 0.59 | 0.83 | 0.48 | 0.32 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | |
| Свободная земля | Корреляции Пирсона | -0.46 | -0.66 | -0.18 | 0.37 | 1.00 | -0.49 |
| (Sig.) (Двусторонний) | 0.35 | 0.15 | 0.73 | 0.48 | 0.33 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | |
| Население | Корреляции Пирсона | -0.20 | -0.11 | -0.28 | -0.49 | -0.49 | 1.00 |
| (Sig.) (Двусторонний) | 0.71 | 0.84 | 0.60 | 0.32 | 0.33 | ||
| N | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 | 6.00 |
В таб. 3 знак «-» обозначает отрицательную корреляцию, а знак «+» -положительную корреляцию. Чтобы получить численные данные о степени изменений с 1997 по 2016 год авторы проанализировали динамику каждого объекта для каждой угольной шахты в Камфа - Куангнинь.
Статистические данные также свидетельствуют, что процесс добычи угля серьезно повлиял на прибрежную территорию и положение береговой линии. Чтобы проанализировать эти изменения авторы провели измерения точек в прибрежной зоне в 1997 и 2016 годах в районе Камфа в Куангнине и сопоставили их с объемами добычи угля. В результате была вычислена интенсивность освоения прибрежной территории и скорость подвигания береговой линии (табл. 4).
Таблица 4 – Статистические данные изменения прибрежной территории в период с 1997 по 2016 год
| № | Расстояние, м | Интенсив-ность, м/год | № | Расстояние, м | Интенсив-ность, м/год | № | Расстояние, м | Интенсив-ность, м/год |
| 1 | 452.03 | 23.79 | 44 | 112.46 | 5.92 | 87 | 723.17 | 38.06 |
| 2 | 223.22 | 11.75 | 45 | 100.94 | 5.31 | 88 | 595.14 | 31.32 |
| 3 | 361.34 | 19.02 | 46 | 20.14 | 1.06 | 89 | 639.44 | 33.65 |
| 4 | 456.11 | 24.01 | 47 | 121.16 | 6.38 | 90 | 1029.12 | 54.16 |
| 5 | 354.72 | 18.67 | 48 | 6.59 | 0.35 | 91 | 978.15 | 51.48 |
| 6 | 388.31 | 20.44 | 49 | 60.2 | 3.17 | 92 | 538.92 | 28.36 |
| … | … | … | … | … | … | … | … | … |
| 40 | 195.95 | 10.31 | 83 | 898.17 | 47.27 | 126 | -62.61 | -3.30 |
| 41 | 352.83 | 18.57 | 84 | 903.15 | 47.53 | 127 | 16.91 | 0.89 |
| 42 | 354.44 | 18.65 | 85 | 650.46 | 34.23 | 128 | -42.62 | -2.24 |
| 43 | 386.16 | 20.32 | 86 | 529.21 | 27.85 | 129 | 60.69 | 3.19 |
Использование данных дистанционного зондирования для определения зависимости изменения площадей и построения модели развития городов является наиболее распространенным инструментом сегодня [11], [12], [14]. По отчету Vinacomin (Vietnam National Coal and Mineral Industries Group) корреляция между расширением городского пространства и добычей угля в Куангнине является положительной, показывающей увеличение расстояния между городской зоной и районом добычи угля. Эти данные представляют собой качественное описание тенденции изменения площадей. Чтобы рассчитать корреляцию между добычей угля и расширением городского пространства в Камфа - Куангнинь и выяснить основные причины, влияющие на изменение площади прибрежной зоны, авторы собрали статистику по площади суши, населению и добыче угля в некоторых угольных шахтах в районе Камфа (табл. 5).
Таблица 5 – Объемы добычи угля в некоторых шахтах и изменение площади лесов, озер и рек на территории Камфа - Куангнинь с 1997 по 2016 год
| № | Горные выработки | 1997 | 2016 | Изменение площади | Соотношения |
| тонн | тонн | га | |||
| (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) |
| 1 | Кок-шау | 1,950,960 | 20.25 | Лес - Уголь | |
| Открытая разработка | 1,231,794 | 1,950,960 | 34.92 | Реки и Озера - Уголь | |
| 2 | Као-шон | 3,833,889 | 19.17 | Лес - Уголь | |
| Открытая разработка | 911,875 | 3,833,889 | 43.47 | Реки и Озера - Уголь | |
| 3 | Део-най | 1,700,000 | 12.6 | Лес - Уголь | |
| Открытая разработка | 1,030,810 | 1,700,000 | 13.59 | Реки и Озера - Уголь | |
| 4 | Кхе-чам I | 1,105,811 | 35.73 | Лес - Уголь | |
| Открытая разработка | 207,523 | 49,450 | 61.83 | Реки и Озера - Уголь | |
| Подземная разработка | 303,870 | 1,056,361 | |||
| 5 | Монг-зыонг | 1,508,995 | 57.87 | Лес - Уголь | |
| Открытая разработка | 195,589 | 253,835 | 86.67 | Реки и Озера - Уголь | |
| Подземная разработка | 234,775 | 1,255,160 | - | - |
Добыча, переработка и потребление угля постоянно увеличиваются. Согласно отчету Vinacomin в 2016 году и первой половине 2017 года объемы добычи замедлились из-за влияния экономического спада. Однако в целом объемы добычи угля находятся на высоком уровне. Например, в 2010 году Vinacomin добыло 33,12 млн. тонн, что на 175% больше по сравнению с планом добычи.
ВыводыПриведенные результаты исследований показали, что технология дистанционного зондирования и использование ее данных являются значительным преимуществом в отслеживании и оценке изменения территорий, особенно прибрежных в области района Камфа. Показано, что рассматриваемые типизированные объекты (лес, реки, озера и др.), быстро и точно определяются с помощью технологии ГИС и количественно выявляются соотношения между объектами, что позволяет эффективно проводить различные тематические исследования. Использование данных (изображения) дистанционного зондирования в сочетании с ГИС технологией их обработки дает целостное представление об изменениях на значительных территориях. В этой связи представленная методика комплексной оценки влияния угольной разработки на прибрежную территорию позволит эффективнее планировать их освоение, а также решать экологические задачи.
| Конфликт интересов Не указан. | Conflict of Interest None declared. |
Список литературы / References
- Amorós-López J. Multitemporal fusion of Landsat/TM and ENVISAT/MERIS for crop monitoring / J. Amorós-López et al. // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2013. 23: p. 132-141.
- Camps-Valls G. Remote sensing image processing / G. Camps-Valls et al. // Synthesis Lectures on Image, Video, and Multimedia Processing, 2011. 5(1): p. 1-192.
- Tseng, K.-H. Reconstruction of time-varying tidal flat topography using optical remote sensing imageries / K.-H. Tseng et al. // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2017. 131: p. 92-103.
- Verrelst J. Optical remote sensing and the retrieval of terrestrial vegetation bio-geophysical properties–A review / J. Verrelst et al. // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2015. 108: p. 273-290.
- Tuia D. Semisupervised manifold alignment of multimodal remote sensing images / D. Tuia et al. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014. 52(12): p. 7708-7720.
- Asadzadeh S. A review on spectral processing methods for geological remote sensing / Asadzadeh, S. and C.R. de Souza Filho // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2016. 47: p. 69-90.
- Tran V. The Ha Long Bay world heritage: outstanding geological values / V. Tran et al. // National Committee for ICCP, Vietnam, 2004.
- Broemme K. Developing environmental concepts for Vietnamese coal mines. in International Workshop Geoecology and Environmental Technology / Broemme, K. and H. Stolpe. 2007.
- Ky V.N. Hydrogeological conditions of North Vietnam / V.N. Ky // Proc Acad of Mining and Geol, Hanoi, 1977.
- Nam T.N. The geology of Vietnam: A brief summary and problems / T.N. Nam // Geoscience reports of Shizuoka university, 1995. 22: p. 1-9.
- Palaniyandi M. The role of Remote Sensing and GIS for spatial prediction of vector-borne diseases transmission: A systematic review / M. Palaniyandi // Journal of vector borne diseases, 2012. 49(4): p. 197.
- Парханьски Ю. Риск травматизма рабочих угольных шахт и его гистерезис / Ю. Парханьски // Записки Горного института. 2016. Т. 222. С. 869-876. DOI 10.18454/PMI.2016.6.869
- Шабаров А.Н. Технология добычи газообразного топлива на основе комплексной подземной газификации и дегазации угольных пластов / А.Н. Шабаров // Записки Горного института. 2016. Т.220. С.545-550. DOI 10.18454/PMI.2016.4.545
- Зеньков И.В. Территориальные и технологические Особенности добычи угля открытым способом в Республике Вьетнам / И.В. Зеньков // Уголь. 2018. № 12. С. 102-103. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-12-102-103.
Список литературы на английском языке / References in English
- Amorós-López J. Multitemporal fusion of Landsat/TM and ENVISAT/MERIS for crop monitoring / J. Amorós-López et al. // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2013. 23: p. 132-141.
- Camps-Valls G. Remote sensing image processing / G. Camps-Valls et al. // Synthesis Lectures on Image, Video, and Multimedia Processing, 2011. 5(1): p. 1-192.
- Tseng, K.-H. Reconstruction of time-varying tidal flat topography using optical remote sensing imageries / K.-H. Tseng et al. // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2017. 131: p. 92-103.
- Verrelst J. Optical remote sensing and the retrieval of terrestrial vegetation bio-geophysical properties–A review / J. Verrelst et al. // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2015. 108: p. 273-290.
- Tuia D. Semisupervised manifold alignment of multimodal remote sensing images / D. Tuia et al. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014. 52(12): p. 7708-7720.
- Asadzadeh S. A review on spectral processing methods for geological remote sensing / Asadzadeh, S. and C.R. de Souza Filho // International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2016. 47: p. 69-90.
- Tran V. The Ha Long Bay world heritage: outstanding geological values / V. Tran et al. // National Committee for ICCP, Vietnam, 2004.
- Broemme K. Developing environmental concepts for Vietnamese coal mines. in International Workshop Geoecology and Environmental Technology / Broemme, K. and H. Stolpe. 2007.
- Ky V.N. Hydrogeological conditions of North Vietnam / V.N. Ky // Proc Acad of Mining and Geol, Hanoi, 1977.
- Nam T.N. The geology of Vietnam: A brief summary and problems / T.N. Nam // Geoscience reports of Shizuoka university, 1995. 22: p. 1-9.
- Palaniyandi M. The role of Remote Sensing and GIS for spatial prediction of vector-borne diseases transmission: A systematic review / M. Palaniyandi // Journal of vector borne diseases, 2012. 49(4): p. 197.
- Parkhansky Yu. Risk travmatizma rabochikh ugol'nykh shakht i ego gisterezis [The Risk of Injuries of Coal Mine Workers and Its Hysteresis] / Yu. Parkhansky // Zapiski Gornogo Instituta [Journal of Mining Institute]. 2016. Vol. 222, pp. 869-876. DOI 10.18454 / PMI.2016.6.869 [in Russian]
- Shabarov A. N. Tekhnologija dobychi gazoobraznogo topliva na osnove kompleksnojj podzemnojj gazifikacii i degazacii ugol'nykh plastov [Technology of Production of Gaseous Fuel on the Basis of Complex Underground Gasification and Degassing of Coal Seams] / A. N. Shabarov // Zapiski Gornogo instituta [Journal of Mining Institute]. 2016. Vol. 220, pp. 545-550. DOI 10.18454/PMI.2016.4.545 [in Russian]
- Zenkov I. V. Territorial'nye i tekhnologicheskie Osobennosti dobychi uglja otkrytym sposobom v Respublike V'etnam [Territorial and Technological Features of Open-Pit Coal Mining in Vietnam] / I. V. Zenkov // Ugol [Coal]. 2018. № 12, pp. 102-103. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-12-102-103. [in Russian]