基于遙感生態(tài)指數(shù)的礦區(qū)生態(tài)變化監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

付 卓，吳 華，2，張文海

（1.西藏大學(xué)工學(xué)院，西藏 拉薩 850000；2.高原地表環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(yán)重開采，使得礦區(qū)內(nèi)的地下水位明顯下降，土壤中的水分嚴(yán)重蒸發(fā)，水資源也受到了很大程度的污染，礦區(qū)內(nèi)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(shù)對(duì)該礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，監(jiān)測(cè)時(shí)間確定在9-10月份的晴朗天氣里，通過輻射定標(biāo)、影響配準(zhǔn)以及大氣校正等的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使其配準(zhǔn)均方根變差不超過0.5個(gè)像元。

1 監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法

1.1 構(gòu)建RSEI指數(shù)

RSEI指數(shù)主要包括濕度、干度、綠度以及熱度這四個(gè)部分，具體監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中，通過這四個(gè)部分對(duì)該礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行質(zhì)量分析，具體情況如下：

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

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

1.2 遙感生態(tài)指數(shù)計(jì)算

在本次監(jiān)測(cè)中，遙感生態(tài)指數(shù)主要按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

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

獲得到的遙感生態(tài)指數(shù)會(huì)在0-1之間，這個(gè)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(cè)結(jié)果及其評(píng)價(jià)分析

2.1 各項(xiàng)指標(biāo)因子的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)分析

通過該礦區(qū)1994-2020年的遙感監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，其綠度指標(biāo)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(cè)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(xiàn)出了先增加再減少的趨勢(shì)。其中的濕度指標(biāo)也和綠度指標(biāo)一樣，與環(huán)境質(zhì)量之間有著正相關(guān)的關(guān)系，在1994-2020這些年的時(shí)間里，該礦區(qū)內(nèi)有越來越大的面積濕度指標(biāo)接近于1，這說明該礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量正在朝著越來越好的方向發(fā)展。

地表溫度指標(biāo)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量之間有著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，通過1994-2020這些年的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)的地表溫度指標(biāo)越來越接近于0，這也說明該礦區(qū)內(nèi)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(cè)與評(píng)價(jià)分析

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

所以在具體的監(jiān)測(cè)分析過程中，按照0.2的間隔將每一個(gè)年份中的遙感生態(tài)指數(shù)劃分為五個(gè)等級(jí)，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(shù)均值

通過監(jiān)測(cè)分析可知，在1994-2020這些年的時(shí)間里，雖然其遙感生態(tài)指數(shù)均值既存在增大現(xiàn)象，也存在減小現(xiàn)象，但是就總體的發(fā)展趨勢(shì)來看，該礦區(qū)內(nèi)的遙感生態(tài)指數(shù)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(shù)更加接近于1的面積越來越大。

2.3 礦區(qū)內(nèi)的礦井尺度生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)分析

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

表2 該礦區(qū)中的九個(gè)礦井開采區(qū)以及非開采區(qū)中的遙感生態(tài)指數(shù)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(shì)；非開采區(qū)域的RSEI均值先減少后增加，總體呈增加趨勢(shì)，說明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(zhì)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(xiàn)出增加趨勢(shì)，說明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出了先增加后減少的趨勢(shì)。在2003-2012年期間，5#礦井開采區(qū)域以及非開采區(qū)域內(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，但RSEI均值總體增加，說明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出了先增加后減少的趨勢(shì)，但總體RSEI均值增加，說明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到了改善，但是該礦井的總體生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，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(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出了減少趨勢(shì)，說明其生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(nèi)的RSEI均值都呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)，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(zhì)量比非開采區(qū)域改善快。

3 結(jié)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(cè)及其評(píng)價(jià)是了解礦區(qū)生態(tài)環(huán)境實(shí)際變化情況的關(guān)鍵，只有對(duì)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(xué)性的參考依據(jù)。

基于此，在對(duì)礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境變化的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)過程中，礦產(chǎn)企業(yè)與相關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)該技術(shù)的應(yīng)用研究，通過各項(xiàng)指標(biāo)的確定與科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)來實(shí)現(xiàn)遙感生態(tài)環(huán)境指數(shù)的獲取，對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的具體變化情況與變化趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。