通过遥感对矿产资源开采中环境影响的研究--以阜新煤矿和排山楼金矿为例

阜新地区地处华北地台,富含煤和金矿床.呈东西向分布的太古宙和元古宙变质地层在华力西期、印支期和燕山期的变形和岩浆活动中发生隆起.金矿赋存于隆起的前寒武纪变质岩石中.成煤期为晚石炭-早二叠纪、早中侏罗纪、晚侏罗-早白垩纪.阜新煤矿和排山楼金矿是辽宁省的主要煤、金产地.
由于开采物中的有用物质只占很小的比例,因此提取有用物质的方式不可避免地要破坏当地的环境.矿山开采的每一步骤都对环境产生着负面影响.应用遥感资料进行矿山管理,是采用基于地表物体光谱反射的可视近红外(VNIR)遥感和短波红外(SWIR)遥感,以及基于物体热发光的热红外(TIR)遥感,利用不同的地表光谱反射,将相似的物体区分、分类、填图,并进行土地资源分析.野外工作包括在阜新煤矿和排山楼金矿确定岩石蚀变类型,采集标本,构造测量,对矿山环境进行数码拍照.陆地卫星MSS、TM和ETM+数据是分析研究的基础.应用ERDAS IMAGING软件处理卫星数据.并用ERDAS MapSheets和ViewFinder软件划图.应用各种图像处理技术进行图像增强和物体分辨.从卫星图像上直接测量排山楼金矿和阜新煤矿露天采场的多边形周长和面积.从卫星图像上可以看出,阜新煤矿从1980年到2000年环境的恶化.矿山开采产生的废矿堆不仅对矿区造成破坏,由于它们邻近市区,也通过视觉污染和噪音污染构成了潜在的环境污染源.开采活动对环境影响的另一个方面就是地面下沉,这是由地下开采造成的.它对地表的影响是明显的.本研究的重点是煤矿开采造成的地面下沉.与金矿脉的开采不同,煤矿的开采要移去数米厚的整个煤层.其结果不可避免地导致上覆地层的垮塌.排山楼金矿和阜新煤矿的另一个环境污染源来自矿石的处理(提纯和浓缩).金矿和煤矿都采用重力分离和浮选的方法.排山楼金矿目前采用先进的氰化-碳吸附选矿方法.作为补救措施,现在对用于浮选的化学剂的选择不仅要考虑其效益,而且要将其对环境的损害降到最低.尾矿处理也是影响环境的一个重要问题.阜新煤矿和排山楼金矿通常将尾矿倾倒地附近的人工坑内.这些区域虽然不至于对景观造成严重破坏,但很难在其表面恢复植被.而且,从该区域排出的水含有强酸和有毒的金属离子,一旦流入自然水系,将给水生生物造成大面积损害.堆放尾矿的区域一旦干燥,将产生另一个环境问题——粉尘污染.基于这些发现,提出如下建议：
（ 1）采矿过程中环境不断恶化的事实说明,两个矿山在控制露天开采方面仍有不足.虽然移动矿体上覆岩石或盖层是矿山开采的必要前提,但矿产资源的采掘必须对自然的保护给予更多的重视.应更加注重盖层的回填,植被、湿地、沼泽的恢复,控制溢出物,合理利用废物.
（2）地方政府应参与地区内矿产资源开发项目的立项、审批工作.政府在法律框架内干预、控制矿山开采行为中的环境和土地利用问题.     

利用离散多元分析法估计陆地卫星分类精度

在利用陆地卫星数据进行土地利用和土地覆盖调查方面，已经收到明显的经济效益。其成果最终多半以计算机专题打印地图表述。此类调研工作的一个棘手问题是分类精度的估计。原文介绍的几种离散多元统计方法即针对这一难题，且叙述简明，便于用户掌握。今译其主要部份，供有关人员参考。     

美国陆地卫星三代光学传感器的辐射转换方程——以鄂尔多斯地区MSS/TM/ETM+影像为例

以鄂尔多斯地区的Landsat MSS/TM/ETM+3种不同影像数据为对象,利用伪不变特征(PIF)法建立辐射归一化方程,对3种传感器红光波段和近红外波段的反射率数据进行辐射归一化处理,并对辐射同化结果从均方根误差、NDVI差值以及动态范围3个方面进行了分析和验证。研究表明,3种传感器对应的波段具有极强的线性相关性(R20.92),利用研究得到的转换关系方程实现3种传感器对应波段的高精度转换(RMSE0.041),校正结果有效地减小了非地物变化引起的辐射差异,实现了多时相、多传感器数据的反射率同化,改善了动态监测效果。     

胶州湾遥感研究Ⅱ.动力参数计算

应用从卫星遥感图像中提取的平均高潮线水域面积和水边线水域面积推算零米以下水域面积,以及结合潮位实测资料推算海湾纳潮量与沉积速率的方法,得出胶州湾现有(1988年)零米以下水域面积为257km~2、纳潮量为9.48×10~8m~3。这些数值比历史数据减小。胶州湾1963—1988年间的平均沉积速率为1.4cm/a,是1915—1963年间的2.7倍。文中还对湾口最大涨潮流速的推算方法进行了探索,应用于胶州湾得出最大涨潮流速为1.2m/s,也比历史数据有所减小。     

利用卫星影像进行南极格罗夫山蓝冰变化监测

利用MODIS及Landsat的系列影像数据,监测东南极格罗夫山的蓝冰变化。首先,使用MODIS原始数据进行蓝冰提取与范围统计,总结了蓝冰年度内的变化规律：蓝冰面积在9~12月间有上升趋势,直到第二年的1月中旬至下旬达到面积最大值,2~4月面积重新减小。然后,对Landsat影像使用监督分类结合目视判别的方法提取蓝冰地物。通过蓝冰边缘线的比较,得出蓝冰范围有东移趋势的结论。最后,揭示了短波辐射与气候变化对蓝冰范围变化的影响。     

城市化进程对气象探测环境代表性的影响：以寿县国家气候观象台为例

为了探讨城市化进程对寿县国家气候观象台探测环境及气象要素的影响程度,本文利用高分辨陆地卫星影像结合GIS技术揭示了近25年(1987—2012)寿县县城的城市化进程及其对气象观测场周边土地利用/覆盖变化以及热环境的影响过程;以搬迁后新址为参考站,进一步分析了城市扩张对气温和风的影响。结果表明:1城市化进程中的土地利用改变是破坏寿县观象台探测环境代表性主要原因;2城建用地是影响和构成寿县旧址周围缓冲区较高地表温度的热环境分布主体,而植被和水体是较低地表温度的热环境分布主体;3城市化扩张造成旧址年平均气温偏高和年平均风速偏小,由于城市化的影响,寿县新旧站址风向的相符率仅为15%左右,且城市扩张对气象要素的影响呈现明显的日变化和季节变化特征。控制台站周边城建用地的规模和布局是改善台站热环境以及提高台站观测区域代表性的重要举措。     

Spatiotemporal characteristics,patterns and causes of land use changes in China since the late 1980s简

Land-use/land-cover changes （LUCCs） have links to both human and nature inter- actions. China＇s Land-Use/cover Datasets （CLUDs） were updated regularly at 5-year inter- vals from the late 1980s to 2010, with standard procedures based on Landsat TM／ETM＋ im- ages. A land-use dynamic regionalization method was proposed to analyze major land-use conversions. The spatiotemporal characteristics, differences, and causes of land-use changes at a national scale were then examined. The main findings are summarized as fol- lows. Land-use changes （LUCs） across China indicated a significant variation in spatial and temporal characteristics in the last 20 years （1990-2010）. The area of cropland change de- creased in the south and increased in the north, but the total area remained almost un- changed. The reclaimed cropland was shifted from the northeast to the northwest. The built-up lands expanded rapidly, were mainly distributed in the east, and gradually spread out to central and western China. Woodland decreased first, and then increased, but desert area was the opposite. Grassland continued decreasing. Different spatial patterns of LUC in China were found between the late 20th century and the early 21st century. The original 13 LUC zones were replaced by 15 units with changes of boundaries in some zones. The main spatial characteristics of these changes included （1） an accelerated expansion of built-up land in the Huang-Huai-Hai region, the southeastern coastal areas, the midstream area of the Yangtze River, and the Sichuan Basin; （2） shifted land reclamation in the north from northeast China and eastern Inner Mongolia to the oasis agricultural areas in northwest China; （3） continuous transformation from rain-fed farmlands in northeast China to paddy fields; and （4） effective- ness of the ＂Grain for Green＂ project in the southern agricultural-pastoral ecotones of Inner Mongolia, the Loess Plateau, and southwestern mountainous areas. In the last two decades, although climate change in the north affected the change in cropland, policy regulation and economic driving forces were still the primary causes of LUC across China. During the first decade of the 21st century, the anthropogenic factors that drove variations in land-use pat- terns have shifted the emphasis from one-way land development to both development and conservation. The ＂dynamic regionalization method＂ was used to analyze changes in the spatial patterns of zoning boundaries, the internal characteristics of zones, and the growth and decrease of units. The results revealed ＂the pattern of the change process,＂ namely the process of LUC and regional differences in characteristics at different stages. The growth and decrease of zones during this dynamic LUC zoning, variations in unit boundaries, and the characteristics of change intensities between the former and latter decades were examined. The patterns of alternative transformation between the ＂pattern＂ and ＂process＂ of land use and the causes for changes in different types and different regions of land use were explored.     

国内外遥感卫星发展动态

本文对国内外对地观测遥感卫星的发展动态进行了探讨和分析，并对遥感卫星今后的发展趋势作了展望。     

GLAS星载激光雷达和Landsat/ETM+数据的森林生物量估算

基于大脚印激光雷达数据和野外观测数据,该文提出一种获取脚印点内森林生物量的新思路,并结合陆地卫星数据应用于长白山地区森林地上生物量估算。首先,基于3种森林类型(针叶林、阔叶林和针阔混交林),采用多元逐步回归方法建立激光雷达波形指数与脚印点内实测平均树高的回归模型,估算全部脚印点内的平均树高;然后根据脚印点内样方的野外观测数据(平均树高和平均胸径)以及它们与样方生物量的拟合方程估算没有野外调查数据对应的脚印点的生物量;最后对3种森林类型的脚印点森林生物量在各森林覆盖度条件下进行分层分区统计得到生物量等级图。验证比较遥感估算的生物量与野外调查数据推算的生物量,总体误差在0~30(t·hm~(-2))之间,均方根误差为14.66(t·hm~(-2))。     

中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析

近40年来,中国的地球观测遥感卫星技术发展取得了卓越的成就,已经形成了陆地、气象和海洋3大卫星系统,正在广泛服务于中国的自然资源调查、海洋环境保护、气象灾害预测和国家重大工程等诸多领域。本文回顾了3大卫星系统的发展历程,剖析中国地球观测遥感卫星的发展现状与内在特点,归纳总结在轨卫星的文献研究热点。研究发现,中国3大遥感卫星系统的发展并不均衡,气象卫星业务较为成熟,陆地卫星发展最为迅速。遥感卫星的文献研究数量总体偏少,应用研究亟待提升。后续规划和发展应考虑陆地卫星的轨道高度差异性和波谱范围的互补性,同时增加气象和海洋卫星数量,提升卫星传感器的探测能力和时空分辨率,尤其是加快海洋卫星的业务应用能力。此外,学者们需要进一步加大国产遥感卫星数据的使用力度,加强卫星遥感数据的应用研究以进一步提升中国地球观测遥感卫星的业务能力与国际影响力。