基于遥感生态指数的矿区生态变化监测与评价

2021-12-26 10:21张文海
世界有色金属 2021年19期
关键词:均值矿井矿区

付 卓,吴 华,2,张文海

(1.西藏大学工学院,西藏 拉萨 850000;2.高原地表环境遥感监测联合实验室,西藏 拉萨 850000)

本次所研究的是我国西南地区的某矿区,该矿区南北方向的长度约为80km,东西方向的宽度约为15km~55km,属于干旱和半干旱形式的沙漠化矿区。因近年来的严重开采,使得矿区内的地下水位明显下降,土壤中的水分严重蒸发,水资源也受到了很大程度的污染,矿区内的生态环境正在不断恶化。在本次研究中,主要通过遥感影像技术对该矿区的生态环境变化进行监测和评价,监测时间确定在9-10月份的晴朗天气里,通过辐射定标、影响配准以及大气校正等的方式对数据进行预处理,使其配准均方根变差不超过0.5个像元。

1 监测与评价方法

1.1 构建RSEI指数

RSEI指数主要包括湿度、干度、绿度以及热度这四个部分,具体监测与评价中,通过这四个部分对该矿区内的生态环境进行质量分析,具体情况如下:

RSEI=f(NDVI,Wet,LST,NDBSI)

其中,NDVI代表绿度指标;Wet代表温度指标;LST代表热度指标;NDBSI代表干度指标[1]。

1.2 遥感生态指数计算

在本次监测中,遥感生态指数主要按以下公式进行计算:

其中,RSEI代表遥感生态指数;RESI0代表湿度、绿度、热度和干度这四项指标的主要成分分析结果;RSEImin代表遥感生态指数最小值;RSEImax代表遥感生态指数最大值。

获得到的遥感生态指数会在0-1之间,这个值与1越接近,说明生态环境条件越好;与0越接近,说明生态环境条件越差[2]。

2 监测结果及其评价分析

2.1 各项指标因子的监测与评价分析

通过该矿区1994-2020年的遥感监测发现,其绿度指标的变化具有规律性,专题图的颜色是从深灰到浅灰,浅灰色的区域越明显,说明植被具有越高的覆盖率。具体监测中,通过专题图的颜色变化可见,从1994-2020年期间,该矿区的植被覆盖率呈现出了先增加再减少的趋势。其中的湿度指标也和绿度指标一样,与环境质量之间有着正相关的关系,在1994-2020这些年的时间里,该矿区内有越来越大的面积湿度指标接近于1,这说明该矿区的生态环境质量正在朝着越来越好的方向发展。

地表温度指标和生态环境质量之间有着负相关的关系,通过1994-2020这些年的监测发现,该矿区的地表温度指标越来越接近于0,这也说明该矿区内的生态环境正在朝着越来越好的方向发展。

2.2 矿区尺度生态环境监测与评价分析

通过上述分析可知,在经过了规划与处理之后,遥感生态指数处在0-1之间,这个值与1越接近说明矿区内的生态环境条件越好。

所以在具体的监测分析过程中,按照0.2的间隔将每一个年份中的遥感生态指数划分为五个等级,其中,0-0.2代表很差;0.2-0.4代表较差;0.4-0.6代表中等;0.6-0.8代表较好;0.8-1代表很好。

表1 该矿区1994-2020年的遥感生态指数均值

通过监测分析可知,在1994-2020这些年的时间里,虽然其遥感生态指数均值既存在增大现象,也存在减小现象,但是就总体的发展趋势来看,该矿区内的遥感生态指数均值从1994年的0.336增加到了2020年的0.447,说明在该矿区中,遥感生态指数更加接近于1的面积越来越大。

2.3 矿区内的矿井尺度生态环境质量监测与评价分析

在本次所研究的某矿区内,主要的矿井共有九个。在对这九个矿井进行尺度生态环境质量监测与分析的过程中,主要按照开采区以及非开采区来进行划分。表2是该矿区中的九个矿井开采区以及非开采区中的遥感生态指数均值变化情况。

表2 该矿区中的九个矿井开采区以及非开采区中的遥感生态指数均值变化情况

由上表可见,在2005-2016年期间,1#矿井采矿区域的RSEI均值先减少后增加,总体呈增加趋势;非开采区域的RSEI均值先减少后增加,总体呈增加趋势,说明其生态环境质量总体得到了改善。在2003-2016年期间,2#矿井的开采区域以及非开采区域中的RSEI均值都在增加,且非开采区域中每一年的RSEI均值都比开采区域大,说明非开采区域的生态环境质量提升更快。在2005-2013年期间,3#矿井开采区域和非开采区域中的RSEI均值都呈现出增加趋势,说明其生态环境质量在逐渐提升。在2008-2016年期间,4#矿井开采区域以及非开采区域内的RSEI均值都呈现出了先增加后减少的趋势。在2003-2012年期间,5#矿井开采区域以及非开采区域内的RSEI均值都呈现出先增加后减少的趋势,但RSEI均值总体增加,说明其生态环境质量总体得到了改善。在2003-2012年期间,6#矿井开采区域以及非开采区域内的RSEI均值都呈现出了先增加后减少的趋势,但总体RSEI均值增加,说明其生态环境质量得到了改善,但是该矿井的总体生态环境质量依然较差。在2012-2016年期间,7#矿井开采区域以及非开采区域内的RSEI均值都呈现出增加趋势,但是开采区域比非开采区域增加量多。在2012-2016年期间,8#矿井开采区域和非开采区域内的RSEI均值都呈现出了减少趋势,说明其生态环境质量在逐渐降低。在2012-2016年期间,9#矿井的开采区域以及非开采区域内的RSEI均值都呈现出增加趋势,但是开采区域比非开采区域增加量多,说明开采区域的生态环境质量比非开采区域改善快。

3 结束语

综上所述,在矿区的生态环境治理过程中,良好的生态环境变化监测及其评价是了解矿区生态环境实际变化情况的关键,只有对其变化情况做到全面了解,才可以为后续的生态环境治理提供出足具科学性的参考依据。

基于此,在对矿区进行生态环境变化的监测和评价过程中,矿产企业与相关单位应加强该技术的应用研究,通过各项指标的确定与科学合理的监测来实现遥感生态环境指数的获取,对矿区生态环境的具体变化情况与变化趋势进行科学评价。

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