基于遙感生態(tài)指數的礦區(qū)生態(tài)變化監(jiān)測與評價

付 卓，吳 華，2，張文海

（1.西藏大學工學院，西藏 拉薩 850000；2.高原地表環(huán)境遙感監(jiān)測聯合實驗室，西藏 拉薩 850000）

本次所研究的是我國西南地區(qū)的某礦區(qū)，該礦區(qū)南北方向的長度約為80km，東西方向的寬度約為15km～55km，屬于干旱和半干旱形式的沙漠化礦區(qū)。因近年來的嚴重開采，使得礦區(qū)內的地下水位明顯下降，土壤中的水分嚴重蒸發(fā)，水資源也受到了很大程度的污染，礦區(qū)內的生態(tài)環(huán)境正在不斷惡化。在本次研究中，主要通過遙感影像技術對該礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化進行監(jiān)測和評價，監(jiān)測時間確定在9-10月份的晴朗天氣里，通過輻射定標、影響配準以及大氣校正等的方式對數據進行預處理，使其配準均方根變差不超過0.5個像元。

1 監(jiān)測與評價方法

1.1 構建RSEI指數

RSEI指數主要包括濕度、干度、綠度以及熱度這四個部分，具體監(jiān)測與評價中，通過這四個部分對該礦區(qū)內的生態(tài)環(huán)境進行質量分析，具體情況如下：

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

其中，NDVI代表綠度指標；Wet代表溫度指標；LST代表熱度指標；NDBSI代表干度指標[1]。

1.2 遙感生態(tài)指數計算

在本次監(jiān)測中，遙感生態(tài)指數主要按以下公式進行計算：

其中，RSEI代表遙感生態(tài)指數；RESI0代表濕度、綠度、熱度和干度這四項指標的主要成分分析結果；RSEImin代表遙感生態(tài)指數最小值；RSEImax代表遙感生態(tài)指數最大值。

獲得到的遙感生態(tài)指數會在0-1之間，這個值與1越接近，說明生態(tài)環(huán)境條件越好；與0越接近，說明生態(tài)環(huán)境條件越差[2]。

2 監(jiān)測結果及其評價分析

2.1 各項指標因子的監(jiān)測與評價分析

通過該礦區(qū)1994-2020年的遙感監(jiān)測發(fā)現，其綠度指標的變化具有規(guī)律性，專題圖的顏色是從深灰到淺灰，淺灰色的區(qū)域越明顯，說明植被具有越高的覆蓋率。具體監(jiān)測中，通過專題圖的顏色變化可見，從1994-2020年期間，該礦區(qū)的植被覆蓋率呈現出了先增加再減少的趨勢。其中的濕度指標也和綠度指標一樣，與環(huán)境質量之間有著正相關的關系，在1994-2020這些年的時間里，該礦區(qū)內有越來越大的面積濕度指標接近于1，這說明該礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質量正在朝著越來越好的方向發(fā)展。

地表溫度指標和生態(tài)環(huán)境質量之間有著負相關的關系，通過1994-2020這些年的監(jiān)測發(fā)現，該礦區(qū)的地表溫度指標越來越接近于0，這也說明該礦區(qū)內的生態(tài)環(huán)境正在朝著越來越好的方向發(fā)展。

2.2 礦區(qū)尺度生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價分析

通過上述分析可知，在經過了規(guī)劃與處理之后，遙感生態(tài)指數處在0-1之間，這個值與1越接近說明礦區(qū)內的生態(tài)環(huán)境條件越好。

所以在具體的監(jiān)測分析過程中，按照0.2的間隔將每一個年份中的遙感生態(tài)指數劃分為五個等級，其中，0-0.2代表很差；0.2-0.4代表較差；0.4-0.6代表中等；0.6-0.8代表較好；0.8-1代表很好。

表1 該礦區(qū)1994-2020年的遙感生態(tài)指數均值

通過監(jiān)測分析可知，在1994-2020這些年的時間里，雖然其遙感生態(tài)指數均值既存在增大現象，也存在減小現象，但是就總體的發(fā)展趨勢來看，該礦區(qū)內的遙感生態(tài)指數均值從1994年的0.336增加到了2020年的0.447，說明在該礦區(qū)中，遙感生態(tài)指數更加接近于1的面積越來越大。

2.3 礦區(qū)內的礦井尺度生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測與評價分析

在本次所研究的某礦區(qū)內，主要的礦井共有九個。在對這九個礦井進行尺度生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測與分析的過程中，主要按照開采區(qū)以及非開采區(qū)來進行劃分。表2是該礦區(qū)中的九個礦井開采區(qū)以及非開采區(qū)中的遙感生態(tài)指數均值變化情況。

表2 該礦區(qū)中的九個礦井開采區(qū)以及非開采區(qū)中的遙感生態(tài)指數均值變化情況

由上表可見，在2005-2016年期間，1#礦井采礦區(qū)域的RSEI均值先減少后增加，總體呈增加趨勢；非開采區(qū)域的RSEI均值先減少后增加，總體呈增加趨勢，說明其生態(tài)環(huán)境質量總體得到了改善。在2003-2016年期間，2#礦井的開采區(qū)域以及非開采區(qū)域中的RSEI均值都在增加，且非開采區(qū)域中每一年的RSEI均值都比開采區(qū)域大，說明非開采區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質量提升更快。在2005-2013年期間，3#礦井開采區(qū)域和非開采區(qū)域中的RSEI均值都呈現出增加趨勢，說明其生態(tài)環(huán)境質量在逐漸提升。在2008-2016年期間，4#礦井開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出了先增加后減少的趨勢。在2003-2012年期間，5#礦井開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出先增加后減少的趨勢，但RSEI均值總體增加，說明其生態(tài)環(huán)境質量總體得到了改善。在2003-2012年期間，6#礦井開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出了先增加后減少的趨勢，但總體RSEI均值增加，說明其生態(tài)環(huán)境質量得到了改善，但是該礦井的總體生態(tài)環(huán)境質量依然較差。在2012-2016年期間，7#礦井開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出增加趨勢，但是開采區(qū)域比非開采區(qū)域增加量多。在2012-2016年期間，8#礦井開采區(qū)域和非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出了減少趨勢，說明其生態(tài)環(huán)境質量在逐漸降低。在2012-2016年期間，9#礦井的開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內的RSEI均值都呈現出增加趨勢，但是開采區(qū)域比非開采區(qū)域增加量多，說明開采區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質量比非開采區(qū)域改善快。

3 結束語

綜上所述，在礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境治理過程中，良好的生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測及其評價是了解礦區(qū)生態(tài)環(huán)境實際變化情況的關鍵，只有對其變化情況做到全面了解，才可以為后續(xù)的生態(tài)環(huán)境治理提供出足具科學性的參考依據。

基于此，在對礦區(qū)進行生態(tài)環(huán)境變化的監(jiān)測和評價過程中，礦產企業(yè)與相關單位應加強該技術的應用研究，通過各項指標的確定與科學合理的監(jiān)測來實現遙感生態(tài)環(huán)境指數的獲取，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的具體變化情況與變化趨勢進行科學評價。