基于改进遥感生态指数的山西省及煤炭矿区生态环境分析

遥感生态指数(Remote Sensing Ecology Index,RSEI)是目前生态监测评价中使用较为广泛的一种遥感指 数,在矿区生态环境研究中也得到了大量应用。 但是其提出是基于城市区域的生态环境分析,对于黄河流域水土侵 蚀易发区的适用性尚待研究。 黄河流域中游煤炭矿区高强度、大范围开采带来的局部地质环境、生态状况改变,更对 该指数的适用性提出了挑战。 基于现有遥感生态指数并兼顾地域差异化特点,提出了一种改进型遥感生态指数 (Modified Remote Sensing Ecology Index,MRSEI),即在顾及绿度( NDVI)、湿度( WET)、热度( LST)和干度( NDBSI)因 子的同时,引入土壤侵蚀模型( The Revised Universal Soil Loss Equation,RUSLE),通过归一化运算获取土壤侵蚀因子 (Erosion),并将该因子纳入生态环境质量分析中。 通过在谷歌云平台( Google Earth Engine,GEE)上计算 MRSEI 并将 其应用于山西省及煤炭国家规划矿区,结果表明:① 与传统的 RSEI 相比,改进的生态指数 MRSEI 有效集成了绿度、 湿度、干度、热度和土壤侵蚀 5 个生态因子的综合信息,可以更全面客观地揭示山西省及煤炭国家规划矿区生态环境 及其变化;② 2000—2020 年,山西省的生态环境质量呈现先恶化后好转的趋势,空间分布特征主要表现为省域东南部 生态环境质量较高,而西北、西南区域相对较低。     

基于遥感生态指数的淮南矿区生态环境质量变化分析

淮南矿区长期的煤炭开采活动引发了地面沉陷,进而影响到了矿区生态环境,在矿区开展生态环境质量评价很有必要。利用遥感生态指数(RSEI)模型计算得到研究区各年份的生态环境质量综合指数,采用自然截断法对研究区生态环境质量进行分级。结果表明,生态环境质量优良的区域主要为耕地和水域,城镇、工矿、农村居民地生态环境质量较差;分析得出2013—2019年淮南矿区生态环境质量总体呈变差趋势,水体区域生态环境状况几乎不变,城镇区域生态环境状况好转,部分农田区域生态环境变差。     

基于RSEI的平朔矿区生态环境变化研究

矿区生态环境问题涉及到社会经济可持续发展,历来是社会关注的焦点。本文选取1987、1998、2007、2013、2018五期遥感影像为数据源,提取绿度、湿度、干度、热度指标,采用主成分分析法计算各指标贡献率,构建RSEI模型,研究平朔矿区32年的生态环境质量及其变化趋势。结果表明：1987-2007年,受煤炭开采的影响,矿区生态环境质量下降,RSEI指数由0.564下降至0.512;2007-2018年,矿区大力开展生态恢复治理工作,生态环境逐渐改善,RSEI指数逐渐上升至0.576,生态质量优与较优等级的面积分别提高了4.14%和3.65%。矿区北部地区生态质量较好,安家岭及安太堡露天矿周边及南部地区生态质量较差,经生态恢复治理后,煤矿周边及南地区生态环境得到改善。建议后续仍应着重开展南部地区生态治理工作,注重整体土地利用的协调性。     

耦合多因子的地表生态状况指数在干旱半干旱区露天矿的应用效果评价

矿区生态环境遥感动态监测是指导绿色矿山建设和生态恢复的重要基础。 耦合绿度、热度、干度、湿度、 亮度多种生态因子的指数,如遥感生态指数( Remote Sensing Ecological Index,RSEI)、地表生态状况组成指数( Land Surface Ecological Status Composition Index,LSESCI)具有可视化、可扩展等优势,已被广泛用于矿区生态环境监测中,但 地表生态状况指数在不同景观条件和露天开采模式下表征矿区生态环境的适宜性及差异性尚不明确,并且研究区多 为单一矿区易忽略因生态环境背景差异导致的区域异质性。 因此,以新疆位于不同生态功能分区以及地形条件下的 金宝铁矿区、黑山煤矿区和乌拉根锌矿区为研究区,基于长时间序列 Landsat 遥感影像提取绿度、热度、干度、湿度、亮 度生态因子耦合构建 LSESCI、RSEI、改进遥感生态指数(Modified Remote Sensing Ecological Index ,MRSEI)及标准化遥 感生态指数(Standardized Remote Sensing Ecological Index,RSEIs) 4 个地表生态状况指数,结合土地利用数据和 DEM 数据,通过相关性分析、缓冲区分析、滑动滤波、Sen+MK 等多种方法综合分析,揭示了基于卫星遥感数据反演获取的 地表生态状况指数表征不同生态功能区露天矿地表生态状况性能的差异性。 结果表明:① 不同地表生态状况指数与 绿度、热度、干度、湿度、亮度各生态因子的平均皮尔森相关系数达到 0. 6 以上,其中 RSEI 指数对各生态因子拟合程度 最好。 ② 结合土地利用数据和 DEM 数据,LSESCI 指数能够有效区分位于山前冲洪积扇区的金宝铁矿露天采区和原 地貌裸土及山间谷地,不会过低估计生态环境质量,能够反映露天开采对生态环境的影响范围。 对于原地貌有低覆 盖植被且存在土地盐渍化的研究区,如黑山煤矿区和乌拉根锌矿区,相比 MRSEI 和 RSEIs 指数,RSEI 指数与湿度、热 度等生态因子相关性更高,不会低估研究区的生态环境质量。 ③ 基于 Sen+MK 时间序列分析算法和最优指数,对 2005—2020 年各矿区的生态环境时空变化特征进行了分析,露天开采对研究区内生态环境质量“良”和“优”的土地 影响不大,通过露天开采占用、挖损的土地主要为生态环境质量“中”的土地。 相比黑山煤矿区,金宝铁矿区和乌拉根 锌矿区的生态环境质量显著下降区域面积小,通过复垦及生态恢复生态环境质量显著提高的面积比例高,其中乌拉 根锌矿区复垦率为 34. 58%,金宝铁矿区复垦率为 20. 75%。     

基于遥感信息的矿区生态扰动监测研究——以迁安市为例

矿产资源开发会引发一系列环境问题,制约了矿区城市的可持续发展,矿区生态环境扰动监测已成为矿区城市生态文明建设的重要组成部分。为研究矿区活动及矿区生态修复对我国典型矿产资源型城市——迁安市生态环境的影响,利用2000—2018年Landsat系列遥感数据对该市矿区生态扰动进行了监测研究。利用随机森林（Random Forest, RF）算法对迁安市2000—2018年间矿区演变进行了提取研究,并构建了遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）定量分析研究区生态环境质量及变化特征。研究表明：2000—2018年间,迁安市矿区范围变化明显,矿区总面积明显变少,且有修复效果优良的矿区;该市生态环境质量整体呈现波动下降趋势,其变化与矿区活动及矿区生态修复具有较强的相关性。结合RSEI时空分布与矿区生态修复活动,迁安市生态环境变化可分为两个阶段：①2000—2008年间,生态环境质量主要由优、良向中、差转变,生态环境质量改善和恶化面积占比分别为20.18%和34.31%;②2008—2018年间,生态环境质量整体上升,生态质量改善面积占比达到43.11%,且变化具有明显的区域性。2000—2018年,迁安市生态环境经历了先恶化、后逐步恢复的过程,表明该市在实行功能分区、健全矿产资源规划和矿区分区治理政策后,生态环境得到改善,生态修复效果显著,为矿区城市环境治理和生态文明建设提供了参考。     

辽宁海城-大石桥菱镁矿矿集区生态环境变化的遥感评价

辽宁海城-大石桥地区是中国最大的菱镁矿基地,露天开采使周边生态环境恶化。为了更好地开发矿山、保护地区生态,本文对其环境质量进行监测与评价。选取1984年、1990年、2007年、2010年和2016年Landsat遥感影像,提取绿度、湿度、干度和热度四个生态因子,通过主成分分析法构建遥感生态指数（RSEI）模型,并结合土地利用类型的变化来分析研究区生态环境演化。结果表明,1984—2016年间RSEI指数均值呈先上升后下降再上升的趋势。通过RSEI值分级结果可以看出,生态质量差的区域整体呈现先升高后下降的趋势,生态环境质量优的区域呈波动上升趋势,生态质量良的区域面积最大。结合RSEI值分级和土地利用分类,分析研究区生态环境变差的主要原因：一是城镇化规模扩大,林地及耕地被侵占或林地被改造为耕地;二是菱镁矿的露天开采及排土场影响了矿区环境。后期生态环境改善则是因为矿区复垦、植树造林,提高了林地面积,改善了环境质量,环境治理成效明显。该研究可为露天采矿地区的生态监测及治理提供一定的科学依据。     

基于遥感生态指数的滁州市生态环境变化分析

文章利用2016、2018、2020年Sentinel-2A、Landsat8遥感影像分析区域生态环境中的绿度、湿度、干度、热度4个生态因素,在此基础上应用主成分分析方法(PCA)计算遥感生态指数(RSEI),对4年间滁州市进行生态环境时空变化分析.结果表明,2016-2020年间,滁州市生态环境质量整体略呈下降趋势....     

基于MAGA-PPC模型的胡家河矿区生态环境质量评价

矿山开采不仅破坏和占用大量土地资源,而且会对生态环境造成持久的负面影响。结合胡家河矿区2013—2020年8期逐年Landsat-8影像数据,通过计算植被覆盖度和景观格局指数,建立了矿区生态环境质量指标评价体系,并基于多智能体遗传算法的投影寻踪聚类(MAGA-PPC)模型对该矿区的生态环境质量进行了评价,分析了矿区地下开采对生态环境的影响。研究表明:2013—2020年,该矿区植被覆盖逐年下降,植被覆盖度均值总体减少,农用地减少,建设用地增加,矿区开采初期景观格局破碎化程度最高;随着矿区地下开采不断推进,矿区所有斑块在景观尺度水平上越来越聚集,整体景观水平破碎度明显减少,不同斑块类型交替出现的规律减弱,受矿区开采和土地复垦工作的共同影响,区内景观丰富度减少,各景观类型趋于均匀;MAGA-PPC模型评价结果反映出2013—2020年矿区生态环境质量整体呈下降趋势。     

基于遥感生态指数的矿井关闭前后生态环境时空变化规律研究

我国煤炭资源丰富,煤炭资源开采为地方社会经济发展发挥支撑作用的同时,也对矿区周围的生态环境带来重大影响。近年来,随着煤矿资源枯竭和国家去产能政策的出台,大量煤矿被关闭。现有研究多关注开采过程中生态环境的变化,较少涉及关闭矿井后生态环境变化规律的研究。为此,以徐州贾汪关闭矿区为例,选取2009—2021年的Landsat 5和8影像,采用遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index,RSEI)方法动态监测分析了该矿区关闭前后生态环境的时空演化规律。研究表明:矿井关闭后矿区整体的生态质量呈上升趋势,其中权台矿的RSEI值由2009年的0.432上升至2021年的0.568,旗山矿的RSEI值由0.490上升至0.546。贾汪矿区生态等级差和较差区域所占的比例在减少,由2009年的41.51%降为2021年的29.06%;生态等级良和优的区域所占比例在增加,由2009年的36.4%升为2021年的47.36%。另外,生态指数较低的区域不太稳定,重心迁移较明显,生态指数较高的区域相对来说较稳定且集中。将生态结果与高分辨率影像进行可视化对比,反映出利用30 m分辨...     

基于场论的矿区生态环境采动累积效应研究

本文基于场论和GIS技术进行矿区生态环境的采动累积效应分析.论文首先介绍了生态场理论与相关概念;考虑到矿区生态场不同层次生态位与开采沉陷之间的因果关系,以及生态位元素对于揭示采动累积影响规律的敏感特性,构建了生态位元素体系;然后对研究区域进行生态元划分,并以此为单位对不同时相的遥感影像进行影像分类,利用分类结果号题图进行生态位元素值计算,作为累积效应研究的基础数据.论文主要介绍了土地利用/覆被态势指数及土壤侵蚀强度等生态位元素的量化与测算方法,描述了采动生态势的确定方法以及基于此进行生态环境采动累积效应分析的程序方法.最后以潞安矿区某开采沉陷Ⅸ为研究对象进行了示例分析,得到该矿区主要生态位元素的采动累积效应规律.     

基于遥感生态指数(RSEI)的泰安市生态环境质量评价

文中选用2006年,2013年,2018年三期Landsat卫星影像来对泰安市进行研究,运用ENVI5.3对环境影响因子(干度,绿度,湿度,热度)进行提取并进行分析处理,对得到的遥感生态指数(RSEI)综合分析来评价泰安市生态质量。结果表明2006-2018年泰安市生态环境质量有一定程度下降,需要加强对生态环境的建设和保护。     

大型矿区采—储—运现状及一体化系统构建

通过对现有大型矿区的现状进行统计分析,归纳了既有的开采、仓储和运输方式,并比较其相对的优劣特征。总结了大型矿区的现有矛盾,并基于系统工程的理论基础,构建了采—储—运一体化系统,并结合发展趋势论证其研究的必要性。     

煤炭近零生态环境影响开发利用理论和技术构想

以煤炭资源组分和性质为基础,以能值为衡量基准,提出了煤炭近零生态环境影响开发利用的理念;论述了深部开采力学基础理论、煤炭超低损害开采理论、绿色高效开发理论、重大灾害防治基础理论、煤与瓦斯共采新理论、煤水双资源型矿井开采理论等开发理论,煤炭高效燃烧新理论、煤炭清洁转化理论、常规污染物深度脱除理论、二氧化碳捕集利用理论等利用理论;从近零生态损害的智能化无人开采、近零污染物排放的清洁低碳利用两大方面,凝炼形成了与"十三五"、未来15年和30年相适应的升级与换代技术(2020年前)、拓展与变革技术(2020—2035年)、引领与探索技术(2035—2050年),提出了煤炭开发的超低生态损害的信息化自动化开采、近零生态损害的智能化无人化开采、构建智慧能源系统的三个发展阶段和发展路线图,煤炭利用的超低排放、初步近零排放、近零排放的三个发展阶段和发展路线图,形成了系统的煤炭近零生态环境影响开发利用理论和技术构想。     

资源型城市生态修复需求空间异质性分析——以徐州市贾汪区为例

资源型城市经过长期的煤炭资源开采,导致煤矿区资源开发与生态保护之间不平衡、不协调的矛盾突出;在生态文明建设背景下,厘清生态修复需求空间异质性、合理安排生态修复工作优先次序,成为开展高效协调的生态保护与修复的基础性工作。从生态系统和人类福祉协同发展的综合视角切入,选取徐州市贾汪区为研究对象,以2000、2010、2019年3期历史遥感影像以及历史矿井信息和社会经济统计数据为数据源,采用当量赋值法核算区域生态系统服务价值并作系数修正,综合地形位指数、矿区扰动指数和景观脆弱度指数构建景观生态风险评价体系,分析研究区生态系统服务价值和生态风险指数的时空格局,并引入夏普比率进一步探讨生态修复需求空间异质性。结果表明：(1) 2000—2019年贾汪区生态系统服务价值总量先增加后减少,生态风险指数值先下降后上升,增长速率较为平缓,均表现为小幅度;生态服务价值和生态风险等级的空间分布均呈现出总体连片,局部圈层向外推移的态势,城镇化与采煤塌陷地治理是空间格局差异化的主要影响因素。(2)在数量层面,单位面积生态系统服务价值和生态风险指数具有较强的负向等级相关性,但没有明显的函数关系;在空间层面,2000...     

煤矿开采对景观格局的影响及生态风险分析

煤矿区的建设与煤炭资源开采造成矿区土地利用与景观的变化,以兖州市东滩煤矿开采前后两期遥感影像为数据源,利用GIS空间分析技术,对煤矿区开采前后的景观格局变化开展深入研究工作,内容包括矿区景观类型转移矩阵分析、景观格局变异分析以及其景观生态风险评估。结果表明:1987~2013年,矿区内耕地和林地的面积减少,其余地物类型的面积都增大;矿区景观格局呈现复杂化,破碎化和均衡化的发展趋势;研究区内高、中风险区的面积不断向外扩张,低风险区的面积比重下降。因此,在矿产资源开发同时,应注重土地复垦过程中的景观格局优化,通过相关治理技术降低矿区景观生态风险,增大景观格局的稳定性。     

大柳塔煤矿绿色开采的研究思路

煤矿高强度采动影响地表生态环境,是西部生态脆弱地区资源开发面临的紧迫问题。从煤炭开采对水资源和地表生态的影响规律研究出发,提出水资源保护和环境生态修复实现煤炭绿色开采是亟待解决的课题。     

黑龙江省生态环境质量空间分布与演变特征

以黑龙江省的76个市县为基本研究单元,基于2005年和2010年的土地变更调查数据和遥感监测数据,参考《生态环境状况评价技术规范(试行)》中生态环境质量指数,结合黑龙江省实际提出了修正后的指数模型,包括土地脆弱指数、生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、环境质量指数、生态承载指数,利用修正后的模型从土地脆弱、生物丰度、植被覆盖、水网密度、环境质量和生态承载6方面分析黑龙江省生态环境的变化。结果表明:自黑龙江省实施生态省建设战略以来,全省的生态环境质量有了改善,生态环境质量稳定并趋好发展,尤其是东部煤炭城市生态环境质量改善明显。大、小兴安岭和长白山地的市县生态环境质量“优”,三江平原和松花江及其支流沿岸的市县生态环境质量“良”,松嫩平原以及东部煤炭产地的市县生态环境质量“一般”,而哈大齐工业走廊的三个重要城市哈尔滨、大庆、齐齐哈尔的生态环境质量“较差”。     

基于30年遥感监测的矿区生态环境变化——以南四湖周边矿区为例

南四湖地区煤炭资源丰富,湖区有上百年的采煤历史,煤炭开采为地方社会经济发展发挥支撑作用的同时,也对区域内的生态环境带来了重大影响.为研究煤炭开采对南四湖地区生态环境的影响,采用Landsat系列遥感数据,对南四湖上级湖区域1988—2019年间的生态环境进行了遥感动态监测.利用支持向量机(Support Vector ...     

煤矿城市土地生态安全评价与预测——以山西省朔州市为例

煤矿城市面临着煤炭资源开发过程中带来的生态环境恶化问题。本文以山西省朔州市为例,选取2005~2015年统计数据,基于压力-状态-响应(PSR)框架选用多因素综合指数法进行生态安全评价,选用灰色关联度来反映煤炭开采与其他因素之间的关联性,选用GM(1,1)模型预测2016~2020年生态安全指数,引入障碍度模型分析影响生态安全指数的显著因子。结果表明:朔州市2005~2015年生态安全指数呈下降趋势,生态安全等级由较安全下降为临界安全。2016~2020年生态安全指数将短暂小幅上升后迅速下降,生态安全等级由临界安全下降为不安全。煤炭资源开采对研究区其他生态安全评价指标影响显著。主要障碍因子由固体废弃物综合利用水平和经济因素转变为煤炭开采量、固体废弃物、工业废水、生态环境资金投入和土地复垦率。通过分析反映和预测朔州市生态环境状况,为制定资源开发、环境保护和土地复垦措施,构建生态安全保障体系提供有益参考。     

高潜水位煤矿区开采扰动的长时序过程遥感监测与影响评价

煤炭开采导致地表沉陷积水,是东部高潜水位平原煤矿区的主要特征,对矿区开采中沉陷水体变化的长时序检测,有助于定量评估煤炭开采对土地、生态与社会的综合影响效应.在没有地下采矿信息为先导的情况下,如何识别与区分自然水体、人类地面活动导致的挖掘水体,以及沉陷水体,同时量化开采沉陷影响的边界与程度是目前单纯采用遥感手段进行监测的...