晋城市煤矿开采对植被覆盖度的影响研究

煤炭开采造成了生态环境的破坏，严重影响了矿区的可持续发展。为探究煤矿开采对地表植被覆盖度的影响，文章结合当前的研究趋势及数据的可获得性，以晋城市1987—2011年Landsat TM遥感数据和晋城市煤矿分布图为依据，利用ENVI 5.1中的Flaash进行辐射定标、大气校正以获得辐射亮度值，通过拼接、裁剪、波段运算得到DVI、NDVI、PVI 三种植被指数的平均值，通过对比分析这3种植被指数长时序的变化，获得矿区和非矿区地表植被覆盖度的变化趋势。此外，采用SPSS软件中单因素方差分析法探究矿区与非矿区之间的植被覆盖度差异。研究显示：1）矿区与非矿区DVI、NDVI的p值分别为0.048、0.036，均小于0.05，表明矿区的植被覆盖度显著低于非矿区植被覆盖度，且矿区DVI、NDVI值较非矿区分别低199.103、0.070；2）矿区DVI和NDVI值在2009年附近发生转折，植被覆盖度年平均上升率达到24%，表明煤矿兼并重组政策对于生态环境改善有一定的正向影响。     

山西翼城矿区采动地表植被指数时空变化分析

以山西翼城矿区2008年釆动影响范围为对象,研究地下开采对地表植被指数NDVI变化的影响。对2008年前后8个时相的Landsat TM卫星遥感数据进行几何校正、辐射定标、大气校正及波段运算,提取工作面开采影响范围的NDVI平均值;建立各个工作面NDVI值随时间变化的曲线,研究开采前后若干年时段范围内地表植被指数的变化规律。结果表明:开采前区域植被变化主要受降雨条件影响,并与区域植被类型有关;采动过程中区域植被变化主要受采动影响,并有滞后性;采动后地表形成沉陷盆地,产生裂缝、台阶,地下水系被破坏,区域植被指数降低。     

神东矿区植被覆盖度时序变化与驱动因素分析及引导恢复策略

国家煤炭开采战略重心西移及集群化、高强度的开采方式,使得西部矿区的地表生态环境呈现出强烈扰动的态势,使本就脆弱的生态环境日趋退化,其中最直观的体现就是对植被影响。传统矿区植被恢复重建其生态恢复效益以及对生态环境影响还有待商榷,可能会形成了植被恢复资金高、投入与恢复低效率的矛盾局面。矿区植被恢复应严格遵循当地自然生态系统发展规律,避免对采后生态系统的再次扰动,科学配置,优化布局、引导恢复生态系统的自修复能力。而弄清煤炭开采扰动区植被覆盖度时序变化,是探索半干旱矿区植被引导型恢复有效方法的重要基础与前提。基于Landsat-NDVI时序数据,以神东中心矿区为研究尺度,分析了不同开采年份采区和非采区植被覆盖度的时序变化,依据不同时序植被覆盖度格点回归斜率、相关系数及标准差,对研究区植被覆盖度变化趋势以及年际波动程度进行评估,并对影响植被覆盖度变化的驱动因素进行了分析。结果得到:从2000—2016年神东中心矿区植被NDVI时序上整体呈物候性周期变化,由于大面积矿区植被重建,2005年后中心矿区植被INDV明显提升,INDV差异值时序变化与该工作面煤炭开采年份密切相关;煤炭开采塌陷对植被覆盖度...     

基于Landsat的补连塔矿区植被时序特征分析

煤炭在我国能源结构中占有重要的地位。西北地区煤炭储量丰富,但是西北地区降水稀少、植被稀疏,生态环境脆弱。因此矿区植被时序分析对于西北矿区生态保护具有重要意义。本文基于神东矿区的补连塔煤矿为研究区,利用2000～2017年Landsat遥感影像,引入归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),分析了补连塔煤矿在近15年以来矿区植被变化。结果表明:矿区植被出现明显增长趋势,分析原因是补连塔主要为井工矿,矿区开采对地表植被影响不明显,同时煤矿企业对区域生态建设投入大量资金。影像NDVI变异系数(Coefficient of Variation,CV)介于0. 2～0. 3之间,说明整个矿区NDVI离散性较小,整个矿区的植被覆盖比较平均。     

基于像元二分法的大宁矿区植被覆盖度研究

为探究山区矿区内植被覆盖变化情况,以大宁矿区为例,基于1998—2017年Landsat影像,通过选取7个时期的数据代入像元二分法模型中,反演出矿区不同时期的地表植被覆盖度（Fractional Vegetation Cover,FVC）,同时利用Sen+Mann-Kendall趋势分析方法计算了矿区植被覆盖度变化趋势。通过研究大宁矿区不同时期植被覆盖度的时空变化特征及变化趋势,结合井下工作面开采活动,定量分析了研究 区19 a植被覆盖度的时序变化特征,并根据研究区情况提出了合理建议。研究表明：①1998—2017年,研究区整体植被覆盖面积增加了4.724 1 km2,变化趋势为平缓向好的发展趋势,矿区植被覆盖面积占比达到 87.52%,主要得益于相关环境保护与生态建设政策的实施以及矿区所处环境的影响;②通过分析2005—2010年间地表植被对开采活动的响应,发现工作面开采后植被覆盖面积均小于开采前,说明开采活动会导致矿区 植被减少,使矿区生态环境遭到破坏;③通过对矿区整体与矿区工作面的地表植被覆盖度反演发现,研究区植被覆盖度与矿区开采活动在时间和空间上具有一致性。     

运用遥感技术对矿区植被覆盖变化进行分析

运用遥感技术动态监测矿区生态环境,对于保护矿区生态环境,合理开发矿产资源具有重要的现实意义。以鞍山为研究区,采用MODIS卫星遥感影像,通过对2007、2008、2009三年两个波段的反射率和归一化差异植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)等的分析和应用,在分析地表地物光谱特征和空间特征的基础上,通过对研究区植被覆盖度计算,得出了矿区生态环境植被的动态变化。     

煤矿InSAR沉陷区NDVI变化的对比研究

以神东矿区为例,采用2012年1~2月高分辨率雷达数据(RADARSAT-2精细波束模式,5 m)干涉测量获得开采沉陷区,采用2013年5月高分辨多光谱数据(SPOT 6,6 m)计算NDVI,通过多点采样,对比分析沉陷区内外植被指数的变化趋势。结果表明:开采沉陷1 a后,NDVI平均下降率为11.07%,地表植被仍受采动损害影响。     

神东矿区主要矿井采区和非采区植被差异分析

基于Landsat/HJ-CCD数据计算了神东矿区归一化植被指数(NDVI),并从矿井尺度分析了神东矿区9个主要矿井采区和非采区植被NDVI差异性。结果表明:采区地表植被相对于非采区植被未出现大面积的衰退和破坏;地下采煤活动对风积沙覆盖的采区植被带来的负面影响比较大,对覆沙硬梁区的负面影响则比较小。     

乡宁矿区植被覆盖度动态监测与评价

利用2010年和2014年2个时相的TM遥感影像为数据源,以归一化植被指数(NDVI)像元二分法为植被覆盖度估算模型,计算了晋中煤炭基地乡宁矿区近5年的植被覆盖度,生成了不同时序的植被覆盖度分布图和植被覆盖度变化图,以此分析乡宁矿区植被覆盖度的时空变化。结果表明,乡宁矿区在2010年~2014年其植被覆盖度呈退化趋势,整个矿区植被覆盖退化面积占总面积的33.38%,而植被覆盖改善面积仅占总面积的4.34%。从空间上来看,植被退化主要集中在煤炭开采区,因此可通过遥感手段计算煤炭矿区植被覆盖度的变化以评价煤炭开发而引起的生态环境效应。     

露天矿区植被协同演变多源数据时序分析 ——以准格尔矿区为例

为揭示露天煤矿排土场复垦区人工植被与矿区外围未扰动的原始植被间的协同演变规律,研究基于Landsat TM/OLI与MODIS卫星遥感数据,结合气象台站观测数据,采用一元线性回归法,分析准格尔矿区1988—2020年的归一化植被指数(NDVI)与植被覆盖度的时序变化,对Landsat卫星热红外波段数据反演得到准格尔矿区...     

基于SPOT卫星NDVI数据的神东矿区植被覆盖动态变化分析

利用SPOT-4/5卫星的NDVI遥感数据,采用沙化土地分级变化检测与一元线性回归方法,对神东矿区1999-2008年植被覆盖和土地沙化的动态变化进行了分析.揭示了10 a来神东矿区的植被覆盖指数值整体呈增加趋势,矿区内绝大部分地表植被覆盖得到改善,其中明显改善区面积达82.13％,退化区面积不足1％;矿区沙漠化情况整体有所好转,重度沙漠化区面积比由88.33％下降到23.56％.结合矿区生态环境治理措施与实效分析,表明SPOT-4/5卫星的NDVI数据可用于中国西北地区大型煤矿区植被覆盖变化和土地沙化监测与分析.     

陕西彬长矿区NDVI3g(1982-2013)变化趋势及气候响应

过去30 a,全球归一化差值植被指数(NDVI)呈增加趋势,植被返青期(SOS)提前,枯黄期(EOS)滞后,生长期(LOS)延长。作为人类经济活动最密集的工矿区,其生态环境问题是环境与发展的焦点问题之一,在全球变化的背景下,研究矿区及周边地区NDVI趋势,能很好地反映区域尺度上非自然生态区植被变化及对全球变化的响应。基于GIMMS AVHRR NDVI3g长时间序列遥感影像,利用IDL编程、线性回归、趋势拟合提取研究区1982—2013年植被覆盖的物候信息,分析矿区、缓冲区(10 km,20 km)及生态校验区月度、季度、年际变化情况,推算出植被SOS,EOS与LOS长度变化趋势,并结合气象观测记录分析气候驱动因子(降水、气温)与NDVI变化相关性。时序相关性分析表明:32 a彬长矿区年均NDVI总量随时间序列缓慢升高,32 a增长百分比达13. 31%;生态校验区NDVI总量随时间序列升高趋势明显,32 a增长百分比达19. 45%;受人类活动影响,矿区NDVI阶段增长百分比明显低于生态校验区。空间相关性分析表明:彬长矿区NDVI原始基底值高于校验区,植被SOS提前6±3 d,EOS滞后5±3 d,LOS延长11±3 d;生态校验区植被SOS提前3±3d,EOS滞后3±3 d,LOS延长6±3 d;矿区植被LOS延长天数高于生态校验区5 d。气候相关性分析表明:彬长矿区处于半湿润气候区,植被对气温变化的响应高于降水,植被生长对降水有2～3 a的滞后性,NDVI的增加与该区气温升高、降水减少的共同作用有关。研究认为,采矿活动使得矿区及其周边地区植被活动放缓,年均NDVI增长率明显低于生态校验区;在全球变化作用下,植被LOS延长的基础上,人类活动使得矿区植被LOS被再度延长。     

神华呼伦贝尔矿区生态环境动态分析

为科学分析神华集团资源整合后资源开发对草原生态环境的影响以保护矿区生态环境及实现矿区土地资源可持续利用与煤炭资源绿色开发,基于遥感检测技术并在充分收集呼伦贝尔矿区开发以来积累的各类地理、地质、环境等调查资料和专题研究成果的基础上,通过统计分析区域土地利用类型、植被覆盖度、土壤侵蚀强度3个因子,评价2002年至2017年间呼伦贝尔地区生态环境动态变化,对矿区生态环境进行综合评价分析。研究结果表明,总体上16年来呼伦贝尔区域生态环境状况持续为一般,2002~2006年生态环境状况恶化,2007~2012年有所改善,2013~2017年则继续变好。2002~2017年期间区内土地利用类型结构发生了较大变化,主要表现在耕地先增后减再增,草地先减后增再减、林地和城镇工矿用地持续增加。植被覆盖总体变化趋势为植被覆盖区持续减少、2002~2012年期间高覆盖度植被持续减少,中、低覆盖度植被逐步增加;而2013~2017年期间高覆盖度植被迅速增加,中、低覆盖度植被减少。土壤侵蚀总体变化趋势是中度侵蚀先增后减,轻度侵蚀先减后增;轻微侵蚀先减后增再减,总体呈减少的特趋势;其他侵蚀等级整体变化不大。     

Analyses of environmental impacts of underground coal mining in an arid region using remote sensing and GIS

The influences of coal mining in an arid environment on vegetation coverage, land-use change, desertification, soil and water loss were discussed. A series of available TM/ETM+ images with no cloud cover from July/August in different years (1990, 1995, 2000 and 2005) were used to analyze the change in various land environmental factors over time. The results show that while mining activity initially had a marked adverse impact on the environment, mine rehabilitation measures have also subsequently played a great role in improving vegetation cover and controlling land desertification and loss of water and soil. The effect of coal mining on vegetation cover is dependent upon the soil type and natural indigenous flora. Results of this investigation imply that mining activity has a greater effect on the vegetation of loess areas than at sandy sites. Although local vegetation coverage was improved by planting in the mining area, the total area of land affected by desertification still increased from 26.81% in 1990 when large-scale mine construction was introduced, to 46.79% in 1995. With continuous efforts at rehabilitation, the vegetation cover in the Shendong coal mining area was increasing, and loss of water and soil were effectively controlled since 1995. Subsequently, the total area of extreme desertification decreased to 23.24% in 2000 and further to 18.68% in 2005. The total area affected by severe loss of water and soil also decreased since the early 1990’s (70.61% in 1990, 71.43% in 1995), to 43.64% in 2000 and 34.93% in 2005, respectively.     

基于植被地下水关系的保水采煤研究

为研究我国西部生态脆弱矿区植被与地下水关系及其对煤层开采的约束,采用路线穿越法剖析了典型区植被随潜水埋深变化的演替规律,利用遥感获取煤层开大规模采前(2000年)植被指数,并与同期地下水位埋深建立了统计关系。结果表明:研究区天然状态下植被随地下水位埋深的增加呈现明显的分带特征,潜水埋深0~4.0 m时植被对地下水依赖性较强;综合考虑水文地质条件和植被与地下水关系,榆神矿区可划分为植被约束区、地下水约束区和无约束区3个区;矿区开采15 a后,2014年矿区地下水位明显下降和植被盖度普遍升高现象并存,这与煤炭资源高强度开采区集中在无约束区有关。生态脆弱矿区井田规划和煤层开采必须重视植被和地下水约束研究,因地制宜地制定保水采煤技术预案。     

煤矿开采生态环境问题及治理对策

研究煤矿区能源开发生态环境问题及治理对策,为今后煤矿区环境恢复探索全新治理方法。采用遥感技术收集研究区域的地面塌陷、土壤侵蚀与污染、植被破坏、水体破坏等情况作为指标体系构建的依据,完成数据采集与指标体系构建,在此基础上确定各指标评价标准并计算隶属度函数,使用层次分析法确定各指标权重,此后构建模糊评价矩阵,实现煤矿区能源开发生态环境问题评价。以鄂尔多斯市某煤炭区为研究对象,验证分析发现,该研究区域煤矿资源开采后地面出现明显塌陷,土壤与水体均出现严重污染,植被覆盖率也显著降低。为此,提出遵守法规科学管理、协调煤炭价格实现费用支持、治理塌陷并保护自然资源等治理对策,为今后生态环境治理找到了新的出路。     

基于TVDI的布尔台矿区土壤湿度变化分析

矿区土壤湿度变化监测对我国西部资源开发、生态保护及旱灾预警等领域的研究具有十分重要的意义。本文以神东煤炭集团所属的布尔台矿区为研究区,基于2000-2017年时相相近的Landsat 5 TM和Landsat 8 OLI长时间序列遥感影像,引入归一化植被指数（normalized difference vegetation index,NDVI）和地表温度（land surface temperature,LST）构建NDVI-LST光谱特征空间,计算获取了矿区的温度植被干旱指数（temperature vegetation dryness index,TVDI）,制作了矿区土壤湿度的变化趋势及影响因素。结果表明:在8、9月份植被物候期基本一致的条件下,2000-2017年布尔台矿区地表土壤湿度呈现增长趋势,没有发现明显的干化现象,与矿区植被的人为恢复和矿区环境的改善有关。     

基于时间分割算法的半干旱矿区植被动态特征分析

分析半干旱矿区植被扰动与恢复动态特征,对矿区生态环境保护具有指导意义。以大柳塔煤矿为例,利用时间轨迹分割算法提取1994-2014年植被扰动与恢复时间及幅度特征,分析大柳塔煤矿各用地类型区植被空间分异及植被对煤炭开采响应特征。结果表明：① 各类型区植被扰动/恢复发生的时间集中,各区域均于1995年发生大面积扰动与恢复;露天开采区第2次大面积植被扰动与恢复时间分别为2006和2009年,而工作面、重建区和小窑为2010年。幅度方面,建成区及工业广场植被扰动与恢复平均幅度最大,小窑扰动幅度与恢复幅度间差值最高。各类型区植被最大扰动持续时长均低于最大恢复持续时长。② 工作面尺度,植被对煤炭开采扰动响应具有滞后性。工作面采后2 a植被扰动发生面积最大,而植被恢复面积随采后时长逐渐扩大。植被平均扰动幅度高于平均恢复幅度。时长方面,平均扰动持续时长为1.54~2.40 a,平均恢复持续时长为4.06~7.18 a。     

基于D-InSAR技术的煤矿区沉陷监测

煤炭开采引起的地表移动变形时间集中、形变量大,使得基于D-In SAR技术的煤矿区沉陷监测受到了诸多的限制,很难获取准确的地表沉陷信息。为使D-In SAR技术能够更好地应用于煤矿区沉陷监测,采用"两轨法"差分干涉技术处理了多景Radar Sat-2影像数据,通过实验分析了植被因素对影像相干性的影响,探究了监测量级对地表沉陷信息解译结果的影响,并以峰峰矿区的九龙矿为试验区对D-In SAR技术的监测精度进行了分析。结果表明:地表植被覆盖率是影响影像间相干性的决定性因素,在地表植被稀疏的冬季相比植被茂盛的夏季更适合使用DIn SAR技术进行地表形变监测;由于地质采矿条件复杂,导致地表下沉速度超过卫星可监测范围,通常只能准确监测到盆地边缘的形变;当沉降量不超过监测量级时,D-In SAR技术的监测结果与常规水准测量的结果大致吻合;随着相关理论研究的不断深入与处理软件的日趋成熟,D-In SAR技术在煤矿区沉陷监测中的应用前景将更为广阔。