山西省典型煤炭矿区生态健康遥感诊断

来源 :中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzhonline276
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煤炭资源是我国最重要的一次性能源,然而在大量的煤炭开采过程中,经济社会效益与生态健康的平衡问题日益凸显,矿区周边的水热、植被、空气等生态要素受到了不同程度的影响,因此科学监测与评估矿区生态健康状况,对于维持经济发展与生态健康的平衡关系至关重要。本研究基于2000年以来不同时空尺度的多源遥感数据和统计调查数据,综合运用缓冲区分析、趋势分析、权重赋值、遥感解译等多种方法,构建了省级区域尺度和典型矿区尺度的煤炭矿区生态健康遥感诊断指标体系,实现了山西省核心煤炭矿区及三处典型煤炭矿区的生态健康状况遥感遥感诊断。从科学研究贡献的角度,本研究进一步拓展了“环境健康遥感诊断指标体系”框架中“矿区扰动”部分的内容,为矿区的长时序生态健康监测提供了科学支撑。本文的主要研究内容与结论如下:(1)山西省核心煤炭矿区生态健康遥感诊断。基于公里级的多源遥感土地覆盖产品、植被指数产品、地表温度产品、气溶胶光学厚度产品,分别对矿区的植被健康、地表温度、空气质量的多年生态健康状况进行时空分析和量化统计,构建了省级空间尺度的矿区生态健康遥感诊断指标体系。结果显示,在2000-2020年的21年间,矿区植被覆盖面积占比平均每年以-0.01%的速度下降,下降速度快于非矿区植被;矿区周边以5km为半径的缓冲区内,94.37%的植被指数(NDVI)呈现出逐年上涨的趋势,略低于全省平均统计值;矿区地表温度的年均值为28.7℃,略高于非矿区;大气气溶胶厚度(AOD)均值为0.32,略高于非矿区。研究结果表明,山西省的矿产资源开采对于植被健康、地表温度、空气质量均造成一定程度的负面影响,且在矿区中心地带,生态健康影响更为明显。(2)三处典型煤炭矿区生态健康遥感诊断。首先,基于Landsat 5和Landsat8的光谱数据,对位于山西平朔的两处典型露天矿区A和B进行了土地利用类型的遥感诊断。结果显示,2021年A矿区的露天矿区面积占总面积的21.84%,已复垦地类占总面积的42.31%;2021年B矿区的露天矿区面积占总面积的13.51%,已复垦地类占总面积的26.06%。2001-2021年间,A、B两处露天矿区的土地利用类型呈现动态变化,且两处矿区在不断扩大开垦面积时,保持了良好的复垦进度。其次,结合知识粒度熵权重计算法,利用经验公式计算了典型矿区遥感诊断的绿度、湿度、干度、热度四个指标分量,并在制定生态健康等级划分标准的基础上构建了矿区遥感生态指数(MRSEI)的矿区生态健康遥感诊断综合指标。结果表明,A矿区生态健康状况逐年改善,2021年MRSEI值为0.52,生态健康状况较好;B矿区多年生态健康状况具有一定的波动性,2021年MRSEI值为0.48,生态健康状况一般;C矿区是唯一的地下开采矿区,生态健康状况稳定,2021年MRSEI值为0.70,生态健康状况极好。综上,本研究构建了一套适用于相对空间尺度的煤炭矿区生态健康遥感诊断指标体系,且该方法具有较好的普适性与可移植性。
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