遥感技术在微生物复垦中的应用研究

微生物复垦是矿区生态重建的有效途径。遥感技术特别是高光谱遥感技术可以快速准确地获取微生物复垦后植被的生长状态和土壤性状改良的实时信息,为评估微生物复垦技术对矿区土地恢复和生态重建的作用提供了技术支撑。概述了遥感技术在矿区植被恢复、矿渣石排土场复垦、采矿沉陷地复垦和复垦区重金属污染监测等方面的应用和研究现状,以及微生物技术在改良煤矸石环境、治理采矿沉陷地和修复重金属污染场地中的作用和研究现状,分析了遥感技术应用于监测微生物复垦效果的理论依据,并讨论了今后遥感技术在微生物复垦中的应用潜力,以期为未来快速、准确、无损地监测微生物复垦植被的生长状况提供新方法,并为评价微生物技术在矿区生态重建中的作用提供参考。     

基于Landsat影像的木里煤田矿区植被覆盖提取及时空变化分析

木里煤田地处青藏高原典型生态环境脆弱地带的大通河源头,本文以Landsat影像为数据源,基于归一化植被指数像元二分模型估算木里煤田矿区1990-2016年植被覆盖度,监测其动态变化及时空发展规律。研究发现,1990-2016年矿区裸土及低植被覆盖面积增加156.60 km^2,中植被覆盖面积增加153.37 km^2,高植被覆盖面积减少309.99 km^2。动态监测结果表明,1990-2016年木里煤田植被覆盖呈现严重退化趋势,退化最明显区域出现在矿区周边;时空格局变化分析结果表明,矿区植被覆盖等级逐渐向低植被覆盖等级转变,植被覆盖区域面积逐渐缩小。通过监测木里煤田矿区植被覆盖动态变化并分析其时空变化特征,为研究区生态环境修复,土地复垦等工作提供相关数据参考及技术支撑。     

国产高分数据在草原露天煤矿植被监测中的应用

利用高分一号卫星数据建立小尺度CASA－NPP估算模型,反演及监测草原露天煤矿区草地NPP空间分布格局,以及煤矿区内部复垦植被的NPP与表层土壤之间的关系。利用归一化植被指数、归一化水体指数等获取CASA模型有效光辐射参数、水分胁迫系数等,从而简化并改进小尺度CASA模型,遥感反演数据与实测样点数据拟合度达到0．94。结果表明,该模型能够高精度地完成小区域NPP估测。从利用CASA模型反演得到的NPP空间格局可以看出,这一地区的植被退化以采矿、放牧等人类活动为主导,原地貌区域围栏的典型草甸草原NPP在300～400 gC／m2· yr 之间,高于放牧区域 NPP,矿区内 NPP 空间变化显著,矿区内部 NPP 低于100 gC／m2· yr,明显低于周边原地貌地区。对于矿区复垦排土场区域,复垦年限和表土的养分是决定植被生长和NPP的主要因素。研究得出国产高分卫星数据可以高精度地完成小尺度NPP的估测,从而为其在草原地区以及矿山环境中监测提供了研究基础。     

基于土地利用的三维景观格局指数变化分析

由于传统二维景观格局指数未考虑地形特征对景观格局指数的影响,为进一步研究地形结构对景观格局指数的影响,以重庆主城区为研究对象,利用ENVI5.2、ArcGIS10.5、Fragstats4.2平台,对重庆主城区不同城市化阶段的Landsat影像数据进行土地利用变化和三维景观格局分析。结果表明,2008-2018年研究区土地利用面积发生了较大变化,表现为林地和建设用地增加,耕地减少,湖泊与河流面积变化不大;景观格局变化主要表现为景观受人类干扰较强,随着城镇规划越来越合理,景观破碎度减少,景观异质性降低。通过对比二维景观格局指数发现,三维景观格局指数更能反映研究区的景观格局。     

大运河北京段地表覆盖变化与景观格局演变

及时评估地表覆盖变化下景观格局演变特征,对于促进运河生态廊道建设和保障生态安全具有重要指导意义.本文以大运河北京段遗产监测区为例,分析了研究区2015—2020年的地表覆盖变化和景观格局动态特征.结果表明:(1)房屋建筑、构筑物、种植土地面积持续降低;林草覆盖、水域、铁路与道路面积持续增长.(2)人工堆掘地的破碎化程度不断增加、受人类活动影响越来越大;种植土地不断趋于成片化分布;裸露地表的分散程度急剧增加;水域景观格局稳定.(3)地表覆盖变化和景观格局演变特征与部分施行政策的预期效果基本一致.     

南屯矿区土地利用时空演化分析

本文利用RS和GIS技术,以南屯矿区为研究对象,在GIS空间分析模块下运用多种数学模型对南屯矿区土地利用/覆盖变化时空演化进行了定量研究,通过综合分析,得出进行采煤活动,首先要进行大规模的基础设施建设;采矿活动严重破坏自然生态景观,矿区原有景观生态破碎化;政府对环境问题日益重视,逐步意识到土地复垦生态重建的紧迫性和生态和谐的重要性。     

黑河下游土地利用与景观格局时空特征分析

基于研究区1986年LandSat TM和2003年LandSat ETM 遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,结合FRAGSTATS景观格局分析软件,就近17 a来黑河下游额济纳流域土地利用与景观格局变化进行了分析,并探讨了引起变化的驱动因素。结果表明:研究区草地、林地、水域及耕地面积减少,居民工矿建设用地和未利用土地面积显著增加;景观破碎化程度降低,多样性及异质性程度减小,稳定性降低;气候的暖干化趋势、黑河下泄水量的持续减少以及人类不合理的经济活动是黑河下游土地利用和景观格局变化的主要原因。     

基于地理国情数据的土地利用景观格局分析

基于安徽省地理国情数据,结合相关统计资料,利用Arc GIS10.3软件属性列表中的统计工具,获取2015年、2016年和2017年8种景观类型的相关国情数据,再用FRAGSTATS4.2软件计算出各个年份的景观格局指数,从而分析研究区2015年、2016年和2017年的土地利用景观格局现状。结果表明,2015～2017年耕地、林地、草地、未利用地及水域景观类型面积呈减少趋势,园地、建设用地、交通用地景观类型均呈现增长趋势。景观斑块数目增加,景观的破碎程度增强,多样性指数和均匀度指数逐渐微增,宿松县土地利用景观格局变化明显。宿松县2015年、2016年和2017年生态风险综合指数分别为0.100 6、0.101 7和0.102 1,虽处于极低生态风险等级,但呈现增加态势,景观生态安全的压力增大。     

河南省采矿区土地复垦分区与整治策略

针对河南省矿山开采形成的土地破坏、环境污染和生态退化等问题,该文提出了相应的土地复垦与生态重建的目标和整治重点。以河南省县域地貌类型图、土壤类型图、植被区划图和矿产资源分布图为基础,结合实地野外调查,采用GIS技术提取采矿区相关信息,基于空间叠加分析技术,将河南省细分为7个土地复垦区,即:豫北焦鹤复垦区、豫西陕洛复垦区、豫中郑平复垦区、豫东永夏复垦区、豫西南伏牛山南复垦区、南阳盆地复垦区和豫南山地复垦区。分区结果表明,在各分区的地形地貌、矿产资源赋存、土地破坏等特征及气候土壤条件基础上提出的复垦策略,有助于河南省土地复垦管理实践,推动矿区生态文明建设。     

江北新区土地覆被景观格局变化及驱动力因素分析

基于2016～2018年基础性地理国情监测数据,利用ArcGIS和Fragstats软件提取研究区土地覆被变化信息,对其景观格局动态变化进行研究。结果表明:(1)近3年来,研究区土地覆被类型以种植土地、林草覆盖和房屋建筑(区)为主,种植土地面积逐年减少,人工堆掘地扩张显著;(2)研究区的土地覆被动态变化2017～2018年较2016～2017年剧烈,其中以人工堆掘地的转入和转出最为频繁,其他类型结构相对稳定;(3)研究区类型景观特征表现为种植土地和房屋建筑(区)形状趋于规整,人工堆掘地破碎化程度增加;(4)研究区综合景观特征呈现均衡化趋势分布,近年来的景观变化是在国土空间规划下的有序变化,人为干预对城市景观变化起主导作用。该研究结果对于江北新区的城市规划实施、生态文明建设和自然资源空间生态保护与修复提供科学准确的信息支撑。     

右江谷地景观格局空间分异特性遥感研究

利用1986年和2006年获取的TM图像,在GIS技术支持下,运用景观生态学原理,选取反应景观空间结构和景观异质性的景观指数,以右江谷地典型区广西平果县为研究区,分析该区近20 a间的景观格局及其动态变化特征.结果表明,1986～2006年间,平果县土地利用变化总趋势是林地、未利用地和居民地面积增加,草地、耕地和水域面...     

禹州市1992-2015年矿区植被覆盖度动态变化研究

以禹州市1992-2015年7景Landsat影像数据为数据源,利用像元二分模型计算获取每一景影像的植被覆盖度并进行分析;再结合河南省地质环境监测院发布的2018年禹州市矿区图斑矢量分析了禹州市矿区内20 a间植被覆盖度的时空变化特征.结果表明:①禹州市矿区范围内平均植被覆盖度较低,1992-2015年禹州市矿区的平均植被覆盖度由41.84％ 降至17.3％;②禹州市矿区的中高植被覆盖区面积变化趋于平稳,低植被覆盖区面积下降,无植被覆盖区面积明显上升,与矿区开采面积不断扩大的趋势保持一致;③结合矿区图斑的土地占用类型统计发现,对比堆积类土地占用类型,挖损、压占类土地占用类型矿山对植被破坏程度更加严重.     

煤矿关闭前后土地利用RS与GIS动态监测

采用遥感和GIS技术来监测矿区土地利用动态情况,对于矿区土地资源合理利用、科学管理和综合治理具有重要的意义。本文从数据的获取、遥感影像处理、年度变化信息提取、土地利用转移矩阵的建立等过程来分析土地利用RS与GIS动态监测过程。研究结果表明煤矿关闭前土地利用类型之间相互转换明显,呈现出建设用地和水域面积增加的趋势;关闭后水域面积趋于稳定,而农用地增加,土地利用集约化水平得到提高。总体来说矿区土地利用粗放,没有一个合理的土地利用结构方向,缺乏一个土地利用总体规划,但通过长期复垦整治,在一定程度上缓解了当地人地矛盾。     

基于地理国情监测的自然资源资产核算方法

在对环境与经济核算体系、自然资源资产及其负债、自然资源资产编制需求等相关理论进行综合分析的基础上,梳理得到地理国情监测和遥感技术支持下的自然资源资产负债指标体系,并以陕西省延安市为例进行了实例验证与分析。结果表明:①地理国情监测可为自然资源资产负债表编制提供与资产数量(存量和变化量)相关的较新、较可靠的基础性数据支持,基于遥感技术反演的植被覆盖度(FVC)和植被净初级生产力(NPP)可提供反映与林木资源和生态环境质量特征相关的实时动态信息;②延安市土地资源以林地为主,其次为草地和耕地,2015-2016年土地资源整体变化不大,草地和园地略有减少,耕地、城镇村及工矿用地和交通运输用地有所增加,土地资源的转移变化主要表现为草地转向耕地和城镇村及工矿用地;③2015-2016年延安市的FVC和植被NPP呈增加趋势,表明延安市生态系统的质量状况有所改善。     

1997—2017年盐城国家级珍禽自然保护区景观格局时空演变分析

为定量揭示江苏盐城国家级珍禽自然保护区景观格局时空演变及与人类活动关系,本文基于1997、2000、2011和2017年4期Landsat遥感影像数据,利用景观格局指数、景观动态变化模型以及人类活动强度指数等方法,分析近20年来江苏盐城国家级珍禽自然保护区景观格局变化情况.结果表明:1)1997—2017年间,研究区景观结构变化主要表现为互花米草沼泽和芦苇沼泽面积不断扩张;景观演替主要表现为碱蓬沼泽转变为芦苇沼泽和互花米草沼泽;2)景观多样性指数和景观均匀度呈下降趋势,景观破碎化程度有所改善;3)人类活动强度指数呈现出先缓慢增加后急剧下降的趋势,人类活动强度与景观演替受到的干扰呈正相关.本研究可为进一步研究江苏盐城滨海湿地景观格局以及人类活动对其影响提供参考.     

基于InVEST模型的京津冀土地利用变化及碳储量时空分异研究

大气中二氧化碳含量的增加是国际社会广泛关注的环境问题,人类活动改变土地利用格局,而土地利用/覆被(land-use/land-cover, LULC)变化影响陆地生态系统结构、功能及碳循环。本文在全球地表覆盖数据GlobeLand30的支持下分析了2000—2020年京津冀土地利用变化,利用InVEST模型模拟了碳储量时空变化,并结合空间自相关分析技术对其进行了分区研究。结果表明：(1)2000—2020年京津冀地区耕地和人造地表变化面积最大,分别为减少340 222.124 hm²和增加246 333.493 hm²;(2)京津冀地区2000、2010和2020年碳储量总值分别为1666.47×10⁶、1654.63×10⁶、1632.88×10⁶ t,耕地流失和人造地表扩张是碳储量下降的主要原因;(3)京津冀碳储量高值主要分布在海拔相对较高的山林地区,低值主要分布在北京市中心、津冀海岸带,以及河北省沧州和唐山的东部南部区域;(4)局部自相关结果表明,碳储量出现高-高聚集的区...     

应用转移矩阵分析辽阳矿区的地表覆盖变化

为了分析辽阳地区的地表覆盖变化情况,本文选取辽阳矿区为研究区域,以2003年、2009年、2015年Landsat TM/OLI遥感影像及ASTER GDEMV2高程数据为基本数据源,提取NDVI、NDBI、MNDWI、高程值及单波段亮度遥感指数构建决策树分类模型,完成辽阳矿区地表覆盖的分类。对分类结果进行地表覆盖类型数量变化利用土地转移矩阵分析,并对驱动力因素进行研究。结果表明;决策树模型适用于辽阳矿区地表覆盖分类,分类精度较高。研究区域土地覆盖类型发生显著变化,主要表现为建设用地大幅增长,采矿用地大面积减少,植被、水体、裸地面积变化较小。人口增长、经济发展、矿区生态治理成为该矿区地表覆盖特征变化的主要驱动因素。     

基于GF-1影像的珍宝岛自然保护区土地覆盖变化分析

作为我国北方地区最具原始性和代表性的湿地,珍宝岛自然保护区于2008年被批准为国家级自然保护区。为研究珍宝岛自然保护区内土地覆盖和覆盖类型的变化情况,采用国产GF-1卫星数据,将遥感技术方法与野外调查法相结合,得到2014年和2016年的珍宝岛土地覆盖分类,并统计了各类地物的面积。通过对比两期数据,分析得到了土地覆盖类型的变化情况以及土地覆盖类型面积的转移情况。     

玛河流域景观生态风险评价与时空分异

以玛纳斯河流域作为研究区,结合特殊的干旱区山地-绿洲-荒漠系统(Mountain-Oasis-Desert System简称MODS),综合考虑遥感影像数据光谱信息和纹理特征,将研究区分为耕地、林地、草地、水体、裸地、居民地、工业用地和冰川/永久积雪等8个景观类型,利用FRAGSTATS软件计算景观指数,引入生态风险的指数,将研究区划为低、较低、中、较高、高生态风险区五级,评估其景观格局的生态风险时空变化特征。结果表明:1)1990—2015年间,玛纳斯河流域景观变化主要表现为耕地、建设用地的增加以及水体、冰川/永久积雪面积的缩减;2)玛纳斯河流域的景观生态风险等级空间分布具有明显的差异,较低风险区的面积变化较为明显,低、较低生态的风险区比重有所上升,除此以外,林、草地类型各生态风险的等级所占比重的起伏波动具有明显的差异。建议应当合理地利用土地资源,尽量保护林地、草地等景观脆弱行较低的原生景观类型,禁止为开垦耕地而破坏林地、草地;增加土地的利用效率,更要对高等、较高生态风险区加强监管。     

深圳市土地覆盖格局空间变化研究

以深圳市为研究对象,利用遥感影像和空间分析方法,研究了深圳市土地覆盖格局的梯度变化特征:各个土地覆盖类型的斑块形状指数沿梯度区呈先增大后减少的趋势,在城区内其值较低,城乡结合区其值较高;城区的斑块密度与边缘密度较小,聚集度较高,越靠近城乡结合处,斑块的密度越大.分析土地覆盖类型斑块平均形状指数和斑块聚集度的变化,可看出人为活动的干扰由市中心向郊区呈增强的趋势.