衛星遙感技術在礦權管理中的應用

劉軍平 周紅英 李元隆 吳培紅 王桂宏 邢學文 馬志國

（1 中國石油油氣和新能源分公司；2 中國石油勘探開發研究院；3 中國石油國際事業有限公司）

0 引言

礦權是資源型企業勘探開發的核心基礎，也是油公司依法進行油氣資源勘探和開發的先決條件。近年來，國家油氣管理體制改革加快推進，出臺了一系列政策法規。其中探礦權到期的硬退減，新設礦權的競爭性出讓，礦產資源勘探開發的用地用海制約等新形勢，使油氣礦權管理面臨新挑戰和新機遇[1-4]。礦權管理已不是僅關注地下油氣資源，同時也需要統籌考量地表勘探開發條件和環境保護，這對礦權管理綜合性和精細化提出了更高的要求。

中國石油油氣探礦權分布較為廣泛，有的在溝壑縱橫的黃土高原，有的在人煙罕至的沙漠腹地，有的在險峻陡峭的山地丘陵，有的在蒼茫無垠的大海深處，甚至有的被圍入其他地方企業的工作區內，礦權的內部監管一直面臨著難以全面掌握、無法重點跟蹤的難題。同時，各種類型無法勘探區和難作業區地表覆蓋復雜多樣對礦權規劃部署和勘探開發影響大。衛星遙感技術作為對地觀測的重要技術手段，對地表信息探測和監測具有得天獨厚的優勢，因此，利用衛星遙感技術手段開展礦權地表信息監測和管理，為礦權業務工作提供信息化支持，能有效提升礦權管理工作效率，助力油氣資源的現代化管理。本文重點介紹中國石油礦權管理中應用衛星遙感技術所取得的成果。

1 衛星遙感技術發展與油氣遙感應用

我國遙感衛星產業自20 世紀70 年代至今經過了半個世紀的技術沉淀，近年來隨著我國航天航空工業的快速發展，已逐步形成以“風云”系列為主體的氣象遙感衛星、“海洋”系列的海洋遙感衛星、“高分”系列的高分辨率對地觀測遙感衛星。衛星遙感技術覆蓋可見光、紅外、多光譜、雷達等多種關鍵技術，已應用于礦產資源、農業林業、城市交通等國民經濟眾多領域[5-6]。

目前，衛星遙感技術已經全方位應用于我國自然資源管理業務，并且發揮了巨大作用。衛星遙感技術作為對地觀測的重要技術手段，與傳統的地面調查技術相比，具有宏觀成像、細節突出，重復觀測、快速響應，以及全球范圍、不受限制等多方面優勢。

（1）宏觀成像，細節突出。衛星遙感大范圍宏觀成像，可展示油田探礦權、采礦權空間分布的基礎地理地貌信息；亞米級高分辨率影像細節刻畫，清晰展示礦權范圍內井場站庫等油氣勘探開發活動。

（2）重復觀測，快速響應。國產陸地觀測高分辨率衛星組網，具備24 小時之內全球重訪一次的觀測能力，可監測勘探開發活動進程；國產陸地觀測高分辨率衛星，在當天衛星數據下傳后，2 小時內可獲取遙感影像，可用于突發事件、熱點事件的追蹤。

（3）全球范圍，不受限制。衛星全球范圍成像，不受地域限制，對于交通落后、人跡罕至的地區觀測優勢更為顯著。

油氣資源領域常用的遙感數據包括光學遙感數據、雷達遙感數據和數字高程數據。其中光學遙感數據以中、高分辨率的美國航空航天局的Landsat 系列衛星、歐洲航天局Sentinel 系列衛星、國產GF 系列衛星、國產ZY 系列衛星為主。遙感對地觀測技術被廣泛應用于油氣地質研究、石油工程選線選址、油氣田環境監測等多個油氣勘探開發領域。

2 礦權管理遙感技術研究與應用思路

礦權管理遙感技術應用是以規劃國家資源管理、維護企業礦權合法利益為目標，通過遙感技術研發與應用，探測礦權地表信息，監測礦權油氣勘探生產活動，支持礦權評價決策和動態管理，助力礦權數字化轉型與智能化發展。

2.1 技術研究重點

結合衛星遙感技術特點，針對礦權管理需求形成礦權管理遙感技術3 個方面研究重點。

（1）中、高分辨率結合：中分辨率影像覆蓋全局，高分辨率影像聚焦重點，點面結合開展勘查礦權區內無法勘探區定量精細識別。

（2）遙感與地球信息系統（GIS）結合：基于遙感信息提取結果，結合多維地表信息進行GIS 空間分析與遙感綜合制圖，實現礦權評價決策支持。

（3）多源多時相監測：針對特定目標，采用多星協同觀測和多時相影像時序變化檢測，實現礦權動態監測支持。

2.2 技術應用方向

礦權管理遙感技術包括3 個技術應用方向：礦權進退決策遙感支持、礦權探采合規遙感監測和勘探地表信息管理與可視化。

2.2.1 礦權進退決策遙感支持

礦權進退決策遙感支持是通過衛星對地觀測與GIS 空間分析相結合開展勘探地表條件精細識別和風險定量評估?；诙嘣锤呔冗b感影像，開展勘查礦權范圍內地表信息精細識別和地形風險定量評估，輔助GIS 技術綜合分析評價勘探地表條件，用于支持礦權退減和礦權競爭性出讓。其技術核心是地表信息遙感精細識別和復雜地形風險遙感定量評估。典型技術應用包括礦權無法勘探區遙感識別、復雜地形難作業區遙感評估、出讓區塊地表條件遙感調查。

2.2.2 礦權探采合規遙感監測

礦權探采合規遙感監測是通過多星協同觀測與時序變化檢測相結合開展勘探開發歷史追蹤和動態監測。利用多時相高分辨率遙感影像，開展礦權范圍內油氣勘探開發活動遙感監測，及時發現外部侵權和違規探采行為，實現油氣井勘探開發全過程歷史追蹤和動態監測，為維護企業合法權益提供科學依據和有效手段。其技術核心是油氣井場遙感智能識別和勘探生產動態遙感監測。典型技術應用包括衛片執法監督遙感快速核實、越界侵權探采遙感追蹤監測、退出礦權生態恢復遙感動態監測。

2.2.3 勘探地表信息管理與可視化

勘探地表信息管理與可視化是以地理信息系統平臺為基礎，建立全盆地各油田油氣礦權地表信息空間數據庫，實現多源多類型數據存儲管理、分析制圖和共享發布，支持油氣礦權地表信息的有序管理、動態更新和應用推廣。其技術核心是基于GIS 的多源數據管理制圖和基于Cesium 三維顯示渲染。典型技術應用包括“三區三線”遙感空間分析制圖、油氣礦權管理遙感支持系統。

3 中國石油礦權管理遙感特色技術應用

針對礦權評價決策與動態管理業務需求，充分發揮遙感技術特色優勢，全面監控礦權地表分布與變化，持續跟蹤重點礦權區的油氣探采動態，不斷推進勘探地表信息“一張圖”數據庫建設，研發形成礦權管理遙感核心技術，在礦權進退決策支持、礦權探采合規監測和勘探地表信息管理與可視化3 個方面開展了多項特色技術應用。

3.1 礦權無法勘探區遙感識別技術

《自然資源部關于深化礦產資源管理改革若干事項的意見》（自然資規〔2023〕6 號）規定油氣勘查礦權5 年到期必須按證載面積核減20%，對于石油企業，礦權是發展的根基，面對嚴峻退減形勢，如何保有利退有序成為礦權管理的首要問題。油公司的探礦權面臨著退減的巨大壓力，為了加大可工作區勘探力度，精準識別城市建設區、河湖水域區、生態保護區等無法勘探區，將其作為退減的優先項。由于城市化進程的加快，無法勘探區范圍也時時變化，需要定期更新無法勘探區數據，在礦權區塊退減前期，開展無法勘探區精細調查。

中國石油在2020—2022 年新政實施后首輪礦權退減工作中，將遙感技術引入退減區塊的地表精細評價，運用中、高分辨率遙感影像相結合，研發城市建設區和河湖水域區遙感識別技術、識別標準與工作流程，實現無法勘探區邊界的精確提取。同時根據勘探作業進入的可能性精細化分級，將城市建設區劃分為Ⅰ級和Ⅱ級，形成中國石油礦權內屬地化的多特征無法勘探區基礎數據庫，支撐礦權退減工作精細開展。

首輪礦權退減工作期間，依次開展了四川盆地、渤海灣盆地和松遼盆地無法勘探區遙感分析（圖1），統計分析3 個盆地退減區塊地表無法勘探區分布規模及面積占比，結合地質評價結果，綜合決策區塊退減范圍。重點針對四川盆地天府新區開展遙感地表評價，精細識別成都市、新津縣和天府新區城市建設區范圍，結合實地踏勘進行退減方案優化（圖2），優化區域主要位于龍泉驛區西南區域、天府新區核心區域、新津花源東北區域。原方案退減面積為1662km2，優化后退減面積為1593km2，其中龍泉驛區以西為田園觀光景區少退減38km2，新津花源和黃龍溪區域為暫未開發區域少退減41km2，天府新區核心區域為已規劃暫未建設區域少退減16km2，彭山機場區域多退減26km2。遙感精細地表評價結果為礦權退減方案優化提供可靠信息支撐，該項技術的應用大大提高了地面勘查工作效率和準確性，節省了現場踏勘的人力時間成本。

圖2 無法勘探區精細識別比對與退減方案優化圖Fig.2 Fine identification and comparison of unexplorable areas and optimization of mining rights reduction plan

3.2 復雜地形難作業區遙感評估技術

復雜地形難作業區是指由于山區地勢陡峭，地震工程和鉆井工程部署困難的區域。這些區域可能地質評價優質，卻面臨著勘探工程施工風險。難作業區地形風險定量評估是以遙感DEM 數據為基礎，采用坡度風險分級法提取地震工程和鉆井工程難以施工的高陡地形區，從而定量評估礦權區塊內的復雜地形難作業區。

首輪礦權退減工作中，四川盆地由于地質評價Ⅰ類區、Ⅱ類區分布較廣，面臨著優化退減方案的迫切形勢，但同時盆緣山地地形陡峭、人跡罕至，施工條件惡劣，又面臨著難以勘探的現實情況。因此，針對四川盆地盆緣山地重點開展復雜地形難作業區遙感評估，基于地形風險分析結果，結合地質評價及交通等因素，綜合確定退減區域范圍。

四川盆地川西北的北川—江油、梓潼—旺蒼、綿竹、龍泉驛—邛崍、雅安—青神勘查礦權區塊，采用坡度風險分級法提取地形高風險區（圖3）。同時，在復雜地形難作業區范圍內，對于勘探增儲上產的熱點區雙魚石，進一步綜合考慮地形、交通、水源地、保護區等因素影響，開展油氣井場多方向卷積地形分析，評價復雜山地條件下勘探井場部署和施工難度。此項應用在礦權退減地表條件調查方面為四川盆地川西北礦區提供了有力支撐，節省了油田工作成本，可指導開展現場踏勘，與油田資料相結合，可實現快速準確的地表條件的前期調查。

圖3 川西北復雜地形難作業區風險遙感評估圖Fig.3 Remote sensing map for risk assessment in difficult operation areas with complex surface conditions in northwestern Sichuan Basin

3.3 出讓區塊地表條件遙感調查技術

2020 年以來，中國石油參與競爭礦權區塊47 個，競得新疆和青海礦權區塊共5 個，從省自然資源廳發布掛牌公告到正式競拍的準備時間為一個月左右，在較短的時間內，需要高效準確完成新區塊地下地質評價和地表可用性評價，從而對遙感地表評價工作提出了更高時效性和準確性的要求。

圍繞競爭礦權快速評價機制，建立礦權地表條件遙感快速調查技術流程，通過光學遙感和數字高程模型，綜合基礎地理信息和環境敏感區數據，快速獲取新礦權區塊的土地覆蓋、地形地貌、河湖水系、交通路網、油氣場站、環境敏感區分布情況，并基于地形風險分析評估油氣工程施工作業難度。

2022 年青海省政府發布掛牌出讓公告，通過遙感快速評價，確定7 個出讓區塊的地表無法勘探區和復雜地形難作業區，為后續3 個礦權區競得方案的制定提供了及時可靠的信息參考（圖4）。

圖4 2022 年青海7 個出讓區塊地表條件遙感快速調查成果圖Fig.4 Remote sensing rapid survey results map of surface conditions in senven transfer blocks in Qinghai Province in 2022

3.4 衛片執法監督遙感快速核實技術

近年來自然資源部持續推進衛星觀測體系建設，在自然資源的生態監測、國土空間規劃監測、自然資源開發利用監測和礦山環境修復治理監測等領域開展了深入應用。自然資源督察手段，除了傳統實地核查外，還增加了衛星遙感勘察、無人機航拍、大數據篩查等。衛片執法技術已經成為礦山督察的重要手段之一[7-10]。

2019 年6 月，自然資源部下發協助核實油氣開采疑似違法衛片圖斑，借助亞米級高分辨率遙感監測技術快速響應，通過多時相影像時序分析，實現克拉瑪依市和烏魯木齊市米東區275 個油氣礦山疑似違法開采點遙感核實，核實結果中1/0 表示疑似圖斑通過遙感核實不存在井場、磕頭機，1/1 表示疑似圖斑通過遙感核實確實存在井場、磕頭機（圖5），最后根據遙感核實結果進行綜合分析并提出針對性建議。

圖5 2019 年自然資源部下發衛片執法圖斑（a）與遙感影像核實結果圖（b）Fig.5 Satellite imaging patches for enforcement issued by the Ministry of Natural Resources in 2019 (a) and remote sensing image verification result map (b)

此項技術的應用為礦權內部監管開創了新思路，儲備了新手段，依靠油田信息上報來掌握礦權動態的盲人式監管已成為過去，衛星遙感以第三方視角對所有盆地礦權進行全面監測，為礦權管理提供了更加全面客觀和準確動態的信息。

3.5 越界侵權探采遙感追蹤監測技術

中國石油油氣探礦權分布較廣，在勘探熱點區和礦權邊界區域存在外部企業越界侵權油氣勘探開發活動，嚴重損害中國石油礦權權益。針對采礦區中的侵權增量重點區和探礦權中的侵權敏感區，開展高分辨率遙感檢測與核實，對已查實的侵權活動開展多時相遙感動態跟蹤監測，宏觀掌握侵權井場的數量、分布狀況和存續時間，為公司維權提供可靠依據。

2019 年，通過高分辨率衛星遙感影像觀測，發現新疆塔里木盆地喀什和阿圖什北礦權區內存在油氣井場。影像顯示6 個油氣井場處于不同的勘探開發階段，通過進一步溝通核實，確定影像檢測到的油氣勘探開發是對中國石油所轄礦權范圍的侵權行為（圖6）。衛星遙感的動態巡護監測與歷史影像追蹤技術，可及時發現越界侵權勘查開采，守護企業油氣資源免受侵占。

3.6 退出礦權生態恢復遙感動態監測技術

油氣勘探開發環境保護是國家生態文明建設的關注重點，國土空間生態修復規劃強化油氣設施退出及生態恢復，井場清退與治理恢復是礦權退出的重要步驟。

退出礦權區生態恢復遙感動態監測是利用多時相遙感影像，連續觀測礦權內油氣井勘探生產狀況，實現油氣井生命周期全過程的無接觸式監測，重點跟蹤礦權退出區油氣井生態修復過程，針對確定退出的場站，開展遙感跟蹤監測封井、生產設施拆除和生態地表恢復狀況，為探礦權、采礦權的順利退出和環境恢復評估留下證據（圖7）。

圖7 多時相衛星遙感影像動態監測井場退出生態修復對比圖Fig.7 Dynamic monitoring of ecological restoration of well site by multi-temporal satellite remote sensing images

3.7 “三區三線”遙感空間分析制圖技術

國土空間規劃體系規定，要求統籌劃定落實生態保護紅線、永久基本農田和城鎮開發邊界3 條控制線，科學有序統籌布局生態、農業、城鎮等功能空間，促進油氣資源開發與生態保護和諧發展，切實兼顧生態文明建設與國家能源安全的需要?！叭齾^三線”是構建和優化國土空間開發保護格局的重要支撐，作為建設項目用地用海報批的依據，是油氣礦權進退決策地表禁限區的重要參考要素[11-14]。

前期統計分析結果表明，中國石油礦權涉及各類保護地類別多且油氣勘探開發重疊影響大，但由于“三區三線”地表信息的動態更新和不完全掌握，急需加快建設“三區三線”地表信息數據庫并持續更新，綜合運用遙感和GIS 技術匯集“三區三線”等生態保護相關數據，跟蹤生態紅線和保護區劃分范圍，構建礦權保護區數據基礎，并進一步開展針對性的總結分析。

3.8 油氣礦權管理遙感支持系統

以地理信息系統平臺為基礎，建立全盆地各油田油氣礦權地表信息空間數據庫，研發油氣礦權管理遙感支持系統（圖8），實現多源多類型數據存儲管理、分析制圖和共享發布，支持油氣礦權地表信息的有序管理、動態更新和應用推廣。

圖8 油氣礦權管理遙感支持系統界面Fig.8 Interface of remote sensing support system for oil and gas mining rights management

依托油氣礦權管理遙感支持系統，中國石油礦權區內最新遙感影像數據可直觀呈現和立體展示最新地表信息現狀，動態更新和實時共享陸上七大盆地礦權范圍內無法勘探區、難作業區、生態保護區等地表禁限區分布，綜合分析禁限區與油氣礦權及其他地質專題信息的疊合情況，用以支持礦權進退決策評價和礦權探采合規監測，助力礦權管理數字化轉型和智能化發展[15]。

4 礦權管理遙感技術作用

礦權無法勘探區識別、復雜地形難作業區評估、出讓區塊地表條件調查、衛片執法監督快速核實、越界侵權探采追蹤監測、退出礦權生態恢復動態監測、“三區三線”空間分析制圖和油氣礦權管理支持系統等多場景應用實踐表明，衛星遙感技術可有效應用于礦權進退決策支持、礦權探采合規監測和勘探地表信息管理與可視化，發揮兩個方面支撐作用。

（1）保障礦權地表評價精度，降低油田地面踏勘工作成本。

基于多源高精度遙感影像，開展勘探地表條件精細識別，可檢測亞米級空間分辨率的地表目標，準確獲取地面無法勘探區邊界范圍，分級評價勘探作業地形風險。與傳統人車地面調查方式相比，節省了時間成本和人力成本，對傳統方法進行了由點到面、由定性到定量的擴展。

（2）提升礦權巡檢工作效率，建立衛星全天候監管新模式。

基于多時相高分辨率遙感影像，開展勘探開發生產動態監測，可實現油氣探采工程歷史追溯和實況跟蹤，準確獲取勘探開發工程坐標范圍、經歷階段和持續時長。與傳統人車地面巡檢方式相比，拓展了監測范圍，加密了監測頻次，降低了工作成本，提升了工作效率，同時也開創了衛星全天候礦權監管的現代化新模式。

5 結論

（1）為滿足國家能源體制機制改革新形勢和企業發展需求，中國石油圍繞礦權進退開展精細評價，建立了地表與地質一體化評價體系，充分發揮衛星遙感國土空間規劃技術優勢，及時全面掌握油氣礦權范圍內勘探地表條件，在支持油氣礦權的進退決策中發揮了重要作用。

（2）依托國家衛星觀測體系建設與應用的快速發展，衛星遙感已成為國家和地方開展油氣督察的重要手段，為了滿足油氣探采合規監測和越界侵權追蹤工作需要，充分發揮遙感對地觀測技術優勢，已初步形成中國石油礦權監管遙感技術方法和流程。

（3）數字化轉型與智能化發展是礦權管理的未來發展方向，遙感技術作為其重要的技術手段，需要從數據在線化、服務實時化和分析智能化3 個方面深化技術研究，形成企業總部—研究中心—油田基層三級聯動模式，建立全域化多級聯動的監測網絡，推動遙感技術在支撐油氣礦權管理中的應用發展。