基于Google Earth Engine云平台的植被覆盖度变化长时间序列遥感监测

基于Google Earth Engine遥感大数据云计算平台,以云南省南洞地下河流域为例,利用近2 000景30 m分辨率Landsat-NDVI长时间序列数据,采用像元二分模型对研究区1988-2016年的年最大植被覆盖度进行定量估算,并分别从流域整体和像元尺度分析近29 a间植被覆盖度的时空变化特征。研究结果表明:（1）南洞地下河流域大部分区域处于中等覆盖度和中高覆盖度,覆盖度随高程和坡度的增加而增大,其中年最大植被覆盖度 > 60%的区域占流域总面积的45.75%;（2）近29 a来,流域年最大植被覆盖度整体呈现不断增加的趋势,年均增长速率为0.56%,其中植被覆盖度轻微改善或是明显改善的面积占38.84%;（3）相比1988年,2016年高植被覆盖区和中高植被覆盖区面积分别增长50.51%、18.40%;而中等植被覆盖区、中低植被覆盖区和低植被覆盖区面积分别减少24.05%、47.95%和37.72%。封山育林等石漠化治理工程以及气候变化对于流域植被恢复和生态环境重建具有重要影响,其研究成果可为后续石漠化监测提供重要的基础研究数据。      

煤炭开发区植被扰动时空效应及影响范围界定:以宁东矿区为例

煤炭开采是一种具有大规模高强度性质的生态扰动行为,会产生区域地表压占与损毁、植被破坏等生态扰动和环境污染问题。西北干旱荒漠区气候干旱,植被稀疏,生态环境本身极其脆弱,宁东矿区是典型的干旱荒漠煤炭开发区,有重要的研究价值。本文选择宁东矿区以及与矿区自然条件相近的自然植被参照区作为研究对象,收集2008—2019年共276期MODIS归一化植被指数(normalized vegetation index,NDVI)长时间序列遥感数据,通过STL时间序列分解、函数主成分分析(function principal component analysis,FPCA)、像元二分模型植被覆盖度计算等方法,从时间维度上分析了矿区周边区域和参照区NDVI均值在研究期内的总体变化趋势,发现随着开采过程的持续,相比自然参照区植被而言,矿区周边植被生长受到了明显胁迫;从空间维度上分析了不同距离缓冲区NDVI数据的相关性特征,在此基础上通过函数主成分分析得到第一主成分函数,确定矿区生态影响范围边界在7 km左右;本研究还在像元尺度分析了植被覆盖度的变化情况,按照变化的程度进行了分级统计分析,发现矿区周边区域虽然NDVI均值总体长期趋势相对稳定,但植被中度和重度退化区域面积明显增加。     

湖泊亚像元填图算法研究

湖泊面积变化监测具有重要的科学和社会意义,使用中低分辨率卫星遥感数据进行大面积的湖泊面积变化监测有很多优势,但易受混合像元的影响。本文根据湖泊水体的遥感特性,发展了使用中低分辨率卫星遥感数据的混合像元分解算法,应用线性多端元混合像元分解技术,自动、快速地得到在每个像元中湖泊所占的面积百分比;在上述分类结果的基础上,基于地物的空间依存现象,建立空间吸引力的概念,用循环迭代的方法实现超过遥感影像自身分辨率的湖泊亚像元填图。在针对青藏高原不同季节不同地区的Modis影像的实践中,显示混合像元分解算法可以提供较高精度的软分类结果;使用迭代方法进行亚像元填图是简单高效的,具有很大的应用潜力。     

基于Landsat时序数据的高潜水位煤矿区植被扰动分析

我国东部矿区是重要的煤粮生产复合区,由于境内地势平坦,地下潜水位高,采空区形成的沉陷大多常年积水或季节性积水,所引起的土地、生态、环境问题尤为严重。植被作为矿区生态环境的重要组成部分,因外界干扰和环境要素的变化而具有动态特征。归一化差值植被指数(NDVI)是植被生长状况遥感监测的常用指示因子,基于NDVI时间序列数据的分析可以有效揭示植被的扰动效应。以安徽淮南顾桥矿为研究对象,基于2007—2018年Landsat NDVI时间序列数据的分级统计,以及热点分析、聚类与异常值分析和剖面线分析,研究NDVI值的时空变化特征,探讨煤矿开采沉陷对周围植被的扰动效应。研究表明:2007—2018年间顾桥矿植被生长状况整体良好,但植被覆盖离散程度在增大;NDVI分布具有明显的空间聚集特征,均为“高–高”聚类和“低–低”聚类,无异常出现;受煤炭开采影响,热点区减少,冷点区增加,热点向冷点的转化主要发生在沉陷积水区、德上高速和永幸河附近;沉陷积水区周围一定范围内存在明显的植被扰动,开采初期扰动较小,随着积水区范围的增长和时间的推移,扰动范围逐渐增大,最后趋于稳定,具有时序滞后性和时空累积性。研究成果为采煤沉陷区生态影响范围的确定及生态环境的恢复治理提供了参考。      

基于GIS的滑坡地质灾害地貌因素分析

基于ArcGIS平台, 利用SRTM-DEM数据资料, 选择青藏高原东缘及四川盆地为研究区, 提取了区内地形起伏度和坡度等地貌参数, 统计了区内2319个滑坡点的高程, 初步建立了地形地貌与滑坡灾害点分布之间的对应关系。结果表明, 研究区滑坡灾害点及其高程分布具有明显的区域规律性, 滑坡灾害点发生的高程为400~800m和1400~2000m, 这两个区间占研究区所有滑坡总数的40%和28%;滑坡所对应的地形起伏度主要在300~600m, 占研究区所有滑坡总数的48.68%;滑坡灾害发生的地形坡度为10°~25°, 占研究区所有滑坡总数的44.70%。研究发现, 这些地区对应的地貌类型主要是深切的"V"型河谷和山谷地貌。此外, 从断裂活动等方面分析了滑坡形成的动力机制。      

月表典型区撞击坑形态分类及分布特征

月球表面环形构造主要有撞击坑、火山口和月海穹窿3种,其中撞击坑分布最广泛,是研究月表环形构造的主要内容。由于月表撞击坑数量大、种类多及其形成伴随着整个月球地质的演化过程,因此这种月表地形地貌比较完整地记录了月球表面地貌随时间的改造过程以及改造类型。文中通过研究撞击坑遥感影像及形貌特征,总结归纳为简单型、碗型、平底型、中央隆起型、同心环型、复杂型及月海残留型7种撞击坑类型,用来描述月表典型区域撞击坑的形态特征。从结构和物质两方面进行了月表典型区域撞击坑的形态地貌参数提取,综合利用嫦娥一号CCD 影像数据、LROC数据,得到了该区域撞击坑形态数据(坑底、坑唇、坑壁、坑缘、溅射物覆盖层、中央峰)和形态测量数据(直径、深度、地理位置)。研究发现,LQ 4地区的撞击坑分布可分为月陆区和月海区,月陆区的撞击坑多以中小型撞击坑为主,其分布密度极高,形成年代较早,月海区撞击坑多为年轻的撞击坑,分化程度较低,分布密度也较低。     

漓江流域水土流失特征及其侵蚀影响因子典型分析

选择漓江流域及其典型岩溶小流域为研究对象,通过遥感数据综合分析和地面路线验证调查与定点监测相结合的方法,对漓江流域岩溶区和非岩溶区的水土流失特征进行了研究,并重点分析岩溶区内典型小流域——寨底小流域侵蚀影响因子对水土流失的影响。研究结果表明:漓江流域水土流失以中度和轻度等级为主,约占流域面积的29.9%;流域内岩溶区与非岩溶区的水土流失表现出一定的差异性,岩溶区以中度、极强烈和轻度等级水土流失为主,水土流失面积约占岩溶面积的53%;非岩溶区中度和轻度等级水土流失分别占非岩溶区面积的12.4%和10.4%。高程、坡度、植被覆盖、土地利用等因子对岩溶小流域土壤侵蚀面积和侵蚀量比例的影响表现出明显的差异性和独特性,这四种影响因子中的高程(300,500] m,坡度[15°,25°]、植被覆盖度≤20%、土地利用为工矿用地等对岩溶小流域土壤侵蚀的影响最大,是寨底岩溶小流域水土流失治理中应重点考虑的因素。      

青海木里煤矿区荒漠化的驱动因素及防治对策简

使用多期、多源遥感影像数据,选择青海省木里煤矿区开展了荒漠化遥感监测及变化趋势与采矿相关性分析研究。根据多期高分辨率遥感影像提取了矿业活动区信息。采用多期TM遥感影像,分别利用光谱混合像元分解和生物量遥感估算模型方法,提取了多期土地荒漠化信息。对采矿扰动下荒漠化驱动因素分析结果表明:矿业活动区内开采面、矿山占地增长驱动了荒漠化,矿山关停、复绿治理则扼制并减轻了荒漠化;矿业活动区外荒漠化主要受人类活动、道路修建、保护治理政策等因素影响。根据研究结果,提出了矿区荒漠化防治对策。     

典型滑坡监测点优化布置

利用数值模拟技术与模糊模式识别算法提出了滑坡监测点优化布置的基本方法。以链子崖危岩体为例,以Ⅳ-Ⅳ′剖面作为滑坡监测点优化布置的典型剖面,根据监测变量（位移）对外界干扰因素作用下的灵敏度大小与监测信息量获取大小之间的关系,对该危岩体的监测变量（位移）进行了灵敏度分区研究,进而对该典型剖面的监测点进行了优化设计。研究结果表明,链子崖危岩体地表位移监测点宜布置在位移量明显和状态变化灵敏度较高的部位,深部位移监测钻孔宜穿越所有水平位移变化的灵敏区域。     

唐古拉山中西段冰川槽谷形态及其影响因素分析

冰川槽谷作为典型的冰川侵蚀地貌,研究其形态特征和影响因素有助于更全面地认识冰川发育模式和侵蚀特征。本文以唐古拉山中西段为研究区,运用V指数模型和地理探测器模型,分析探讨了区内冰川槽谷形态发育特征,并对其影响因素进行了研究。结果表明：冰川槽谷横剖面的V指数与幂函数b值在槽谷对称的情况下可以相互替代,且典型冰川槽谷横剖面的V指数介于0.20~0.43之间。研究区保存着“箱形”形态的冰川槽谷,其V指数具有接近于1的特征。区内冰川槽谷横剖面V指数<0.20的占比19%,V指数介于0.20~0.43之间的占比48%,V指数>0.43的占比33%,表明研究区内呈典型“U”形的槽谷数量最多。此外,北坡主要发育典型“U”形的冰川槽谷,占比高达60%,而南坡各种形态的槽谷数量相当。研究区内山谷冰川发育区、过渡区槽谷呈典型“U”形的占比最多,而冰帽发育区槽谷近似“箱形”的占比最多。应用地理探测器对影响冰川槽谷形态特征的因素进行评价,最主要的影响因素有冰川作用区面积因素和冰川作用正差因素,其次是岩性因素,再次是坡度和地形起伏度因素,最后是冰川性质和槽谷朝向因素。冰川作用区面积因素和坡度因素的交互作用对冰川槽谷形态特征的影响最为显著。     

国产高分影像在矿业城市生态安全性评价中的应用——以黑龙江省七台河市为例

为了实现矿业城市生态安全性评价,利用BJ2、GF1、ZY3等国产高分辨率卫星影像数据,采用遥感技术手段,基于GIS平台,构建景观安全评价体系。通过获取2017年度研究区内各土地资源类型分布现状数据,进行景观指数（破碎度、分离度、优势度、干扰度、脆弱度、生态风险度）计算,逐网格剖析后采用普通Kriging插值法（半变异函数）对研究区域的景观生态安全度进行定量分析与评价。结果表明：研究区内大部分地区景观生态安全处于中、中高和高水平,面积为538 951.58 hm²,占研究区面积的86.75%,呈现由矿产资源集中开采区向其外部、平原区向低山丘陵区安全等级逐渐升高,生态环境逐渐转好的趋势;低、中低安全区总面积为82 342.18 hm²,占研究区面积的13.25%,景观生态安全仍存在较大问题,需引起地方政府关注。     

耦合遥感生态指数模型的山西省及规划矿区生态环境评价

生态环境质量是评价宜居水平的重要指标,定量评价区域生态环境质量的变化规律可为地区生态环境保护和治理提供科学依据。以我国山西省及其规划矿区为研究区域,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)平台和生态系统服务和权衡的综合评估(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs,InVEST)模型,在原有的遥感生态指数(Remote Sensing Ecology Index,RSEI)加入植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)和生境质量(Habitat Quality,HQ),分别用来表征碳汇水平和生境适宜度水平。选取2000—2018年有代表性的3个年份进行分析,通过构建基于耦合NPP、HQ和RSEI的新型遥感生态指数模型(NH-RSEI),评价山西省生态环境质量的时空异质性,并结合缓冲区分析法、驱动力分析法,对规划矿区的环境变化进行分析。研究表明：2000—2018年,山西省的整体生态水平处于中等偏下但有所改善,改善程度要小于矿区;晋东部的矿区生态环境处于中等...     

基于高分遥感数据的东南亚跨境区重大工程扰动滑坡灾害分布规律研究浅析

本文主要以2019年的高分一号卫星(以下简称GF-1)遥感数据为基础,同时收集了1990年、2000年、2010年的ETM数据用以辅助遥感解译工作,查明了东南亚跨境区境内28×104 km2范围内重大工程分布情况,发现研究区重大工程活动主要为水电(水利)工程、交通工程,还有一些矿山工程活动。查明了重大工程扰动滑坡的最新发育分布状况,发现区内对人居环境构成直接威胁的滑坡多达1373处,其中水电工程诱发625处,交通工程诱发723处,矿山工程诱发22处,口岸工程诱发3处。与地质环境的相关分析表明,区内重大工程扰动滑波多发育在海拔0~3000 m之间,坡度25°以上的人类活动频繁的阳坡,岩性主要为软岩、硬岩及软硬相间的工程地质岩组。     

Analysis of mining-induced variation of the water table and potential benefits for ecological vegetation: a case study of Jinjitan coal mine in Yushenfu mining area,China

The impact of high-intensity coal mining on water resources has drastically affected the local environment in the Yushenfu mining area, Northwest China. Many studies have ascertained that coal mining has caused reduction of the phreatic water level and vegetation death, which has deteriorated the fragile arid and semiarid ecosystems. However, at Jinjitan coal mine, it has been observed that the phreatic water level rose due to coal mining, which has been beneficial for the local ecology, especially the vegetation. In this study, the variation of the phreatic water table and its ecological effects were investigated by in-situ tests and remote sensing. The results suggest that the recovery of the permeability of the loess aquitard controls the vertical leakage of phreatic water, whereas horizontal recharge is controlled by land subsidence. An ecological impact evaluation, using the normalized difference vegetation index (NDVI), demonstrates that the vegetation is being gradually improved. Compared to a small improvement of ~9.7% in the unexploited area, a?~23.3% improvement occurred in the exploited area where low-density shrubs transformed to high-density shrubs and herbs. Emergence of phreatic water at the land surface in low-lying areas of the working faces may induce the formation of an oasis and wetland system in arid and semiarid areas. These findings could change the conventional negative impression around mining and improve ecological restoration practices.

     

基于高分卫星遥感数据的冀东地区矿山开发现状及环境问题研究

为了基本查明冀东地区矿产资源开发过程中占损土地、恢复治理和矿山环境现状及变化趋势,利用国产高分遥感卫星数据作为主要数据源,辅以野外调查和走访,对该区矿产资源开发和矿山环境问题进行了调查与研究。在广泛收集基础地质资料和遥感资料基础上,结合野外验证建立了该区矿山开发占地的解译标志; 利用ArcGIS平台对矿山占损土地进行了统计与变化分析; 对区内采矿引起的植被破坏、水体污染和采空沉陷等系列矿山环境问题进行了调查与研究。结果表明: ①区内2016年度矿山占损土地总面积为49 755.47 hm²,占研究区总面积的2.26%,且有逐年扩大趋势; ②相较开发占损土地状况,区内矿山环境恢复治理程度低,治理进程滞后,2016年治理率仅为4.7%; ③区内206个金属矿开采点距离重要水源较近,对水体安全构成威胁; ④采矿引起的采空沉陷面积较大,影响周边村庄和生态环境稳定性,直接影响区域总面积达24 351 hm²; ⑤国产高分遥感卫星数据具有空间分辨率高、快速、经济等特点,在矿山开发占地和矿山环境调查研究中可发挥重要作用。     

WorldView-2卫星矿山遥感监测：以西藏罗布莎地区为例

矿山遥感监测是近年来国土资源部门管理矿产资源开发、整顿和规范矿业秩序的一项重要的矿情调查工作。西藏罗布莎铬铁矿区是我国铬铁矿的主要产区,随着国民经济的快速发展,对铬铁矿石的开采力度和强度在逐年增大。为了更好地促进矿产经济及环境的可持续发展,选用WorldView-2遥感数据,首次深入分析了罗布莎矿山开发过程中不同地物遥感影像特征,建立了各类矿山地物的高空间分辨率遥感解译标志,通过遥感解译与野外查证工作,基本查明了研究区矿山开发状况和矿山地质生态环境现状,并对矿区开发现状与矿山环境进行了统计和分析,基于遥感矿山监测,给出了合理的矿山环境恢复建议。结果表明：WorldView-2作为高分辨率遥感影像,空间分辨率高,包含全色和8个多光谱波段,信息量丰富,解译精度高,在矿山遥感监测乃至更广范围的动态监测中应用可以取得很好的效果。     

遥感技术在辽宁省矿山环境监测中的应用

辽宁省矿产资源丰富,开发程度较高,但部分矿区开发秩序混乱,矿山生态环境破坏严重。通过2011—2014年4 a的矿产资源开发环境遥感监测,基本查明了全省矿产资源开发状况,矿山开发占地、矿区地质灾害、矿山环境污染和矿山环境恢复治理等矿山地质环境问题,以及全省矿产资源开发规划执行情况; 总结分析了辽宁省矿山开发易出现违法开采的区域、矿种和开采方式; 开展了矿山地质环境评价,圈定出矿山开采对矿山地质环境影响严重区、较严重区、一般区和无影响区。监测工作为辽宁省矿产资源有序、高效开发和环境保护提供了基础资料和科学依据,并指出了目前存在的问题和努力的方向,为辽宁省矿山环境遥感监测的下一步工作提出了建议。     

西昌市1989—2018年林地草地湿地动态变化特征分析

遥感技术已被广泛应用于生态环境调查与研究。为获取西昌市近30 a生态环境演化趋势,利用1989年、2000年、2010年的专题绘图仪(Thematic Mapper,TM)遥感影像和2018年的陆地成像仪(Operational Land Imager,OLI)遥感影像,通过图像处理、目视解译和野外验证等方法,获得了西昌市1989—2018年的土地利用/覆盖数据,并对林地、草地和湿地的动态变化特征进行了研究。结果表明: 1989—2018年,西昌市林地、湿地和草地面积持续增加,生态环境持续向好; 林地主要分布于安宁河谷和邛海盆地四周山地,在牦牛山、螺髻山一带形成主要林区; 草地主要呈星岛状分布于牦牛山、螺髻山一带林地之间; 湿地以河流湿地与湖泊湿地为主,主要沿安宁河及邛海分布。但仍存在一些问题: 森林存在针叶化现象较普遍、树种单一等问题,需要重点加强林区火灾防范; 草地多数呈零星片状分布,不具有完整的系统结构和良好的功能,多数草地承载力和生产力较低,不宜大规模开发利用,应通过封山育林促使其向森林转化; 湿地分布也比较局限,需要着力予以保护。研究成果可为西昌市生态保护修复措施的制定及经济社会可持续发展提供科学依据。     

广东石人樟钨矿矿山采矿塌陷区提取及成果应用

地裂缝、塌陷坑是塌陷区的两个重要要素,根据两期Spot6遥感影像判读解译,对地下开采矿山塌陷区进行遥感监测,圈定两期影像矿山采矿造成的采矿塌陷坑、地裂缝,运用两期遥感影像建立三维视图,直观展示塌陷坑、地裂缝,通过对比两期影像圈定的图斑,计算出塌陷坑面积、地裂缝长度及其变化,综合分析塌陷发展趋势,圈定该矿山塌陷区范围,及时为有关部门对矿山环境进行整治提供依据和技术支撑,同时也为该矿区生态环境的综合治理提供基础数据和科学依据。