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矿产资源是人类生产生活所不可或缺的重要能源,但是矿产资源开发对周围的生态环境造成了破坏,因此加强矿山生态环境的调查与监测已引起社会的关注。本文是基于“重点成矿带与矿集区矿产资源开发多目标遥感调查与监测”项目进行选题的,以项目中的保康磷矿区为研究区。在对国内外目前常用的矿山生态环境遥感动态监测方法进行研究后,选取了适合于保康磷矿区的生态环境监测方法,并获取了保康磷矿区生态环境变化状况,希望为今后当地政府管理矿山提供有力的科学依据。
本文是采用遥感为主要技术手段进行矿山生态环境动态监测,因此遥感图像处理方法是本文的研究重点之一。本文的遥感图像处理技术包括图像预处理,图像波段分析、图像分类及变化信息提取四大技术,具体来说,包括几何精校正技术、相对辐射校正技术、彩色波段合成技术、特征变换技术、阴影重建技术、矿山生态环境信息提取技术以及变化检测技术。
本文的矿山生态环境动态监测中的遥感图像处理技术研究成果如下:
(1)遥感图像预处理方法研究成果。本文对常用的相对辐射校正方法进行研究后,发现目前国内常用伪不变特征点相对辐射方法并不适用于矿山生态环境,因此在查阅国外文献后,找到了适用于矿山生态环境的TIC相对辐射校正方法。
(2)矿山生态环境监测信息提取方法研究成果。图像分类方法的选取应根据采用的遥感图像的特点来确定。因此本文在对研究区的遥感图像进行分析后,建立了适用于研究区的图像分类模型,即监督分类与决策树分类方法相结合图像分类模型,分类效果较好。该图像分类模型中主要技术为以下几点:
1对研究区的阴影区域进行分析后发现阴影会对非植被地物分类结果产生干扰,因此本文建立了研究区阴影重建处理流程,从而排除了阴影对图像分类的干扰。
2本文加入了地层信息采用GIS空间分析技术进行图像分类。
3除了采用常用的光谱信息进行分类外,本文还采用图像纹理信息进行分类。
根据遥感图像处理方法研究成果,选取了一套适合于研究区的生态环境遥感动态监测方法,成功应用于研究区后获取了该区磷矿资源开发之前的1975年、开发中期的1999年及开发近期的2007年三个时间段共32年间的生态环境变化状况,并对其进行了定量及定性的分析与评价。研究区生态环境动态监测方法研究成果包括两个方面的内容:
(1)矿山生态环境监测结果分析与评价方法研究成果。在查阅国内外文献后,本文选取了适合于研究区的生态环境监测结果分析与评价方法,主要内容如下:
1选取了研究区的生态环境监测指标内容,包括植被、矿山开发占地、不良地质体,并对矿山土地利用变化状况进行了监测。
2针对各监测指标,选取了不同的分析评价方法。对于植被,采用植被覆盖面积及覆盖度来进行分析;矿山开发占地是通过占地面积及其变化率进行分析;不良地质体给出了调查现状及变化趋势;土地利用变化状况采用土地利用结构和土地利用空间规律进行分析。
(2)研究区生态环境变化状况。保康磷矿区生态环境变化状况如下:从1999年到2007年,矿区内植被高覆盖度区范围明显减少,中覆盖度区范围也有所减少,而低覆盖度区(含裸地)范围显著增加;磷矿资源开发过程中产生的废石堆量一直呈增长趋势,且增长速度在加快,磷矿废石堆在林地、耕地及河道三种占用方式中,对林地的占用面积最大;研究区内存在多种矿产资源开发引起的小型不良地质体;矿区内河流占地面积呈减少趋势。以上监测结果说明保康磷矿区的矿产资源开发活动多矿区周边的生态环境产生了负面影响。
本文对国内外目前常用的矿山生态环境遥感动态监测方法进行了研究,找到了适合于研究区的生态环境监测方法,获取了矿产资源开发之前与开发后共32年间的矿区生态环境变化状况并对其进行了定性和定量分析,为政府管理矿产资源及矿业部门合理开矿提供参考价值,为今后开展矿山生态环境遥感动态监测提供技术方法与思路。