基于多源遥感信息的万盛矿区环境变化研究

摘要

环境问题是当今世界所共同面对的最严峻的考验，特别是矿业的开采在给居民带来丰厚利益的同时，也让当地环境承受了巨大压力。重庆市万盛经开区，是典型的资源依赖型城市，经过几十年的开采，如今万盛已列入全国资源枯竭城市，环境问题突出，矿业开采后的环境恢复治理将是其迈向产业结构成功转型的首要工作。遥感技术作为一门宏观性强、速度快、周期短的探测技术，对快速掌握环境现状具有明显优势。特别是多时相多源遥感数据结合GIS技术以其空间、时间、专题信息一体化优势，在环境相关因素的空间变化分布模式、变化因素类别及变化量分析及研究方面具有不可替代的作用。
　　本文在详细分析矿山环境相关地物的光谱特征基础上，利用两个时相、不同分辨率的遥感数据，提取与矿山环境相关的时空变化信息，结合数理统计方法和GIS空间分析技术，对矿产开发与土地覆盖、环境变化进行综合研究，具体方法及成果如下:
　　(1)采用ASD便携式地物光谱仪对矿集区的水、植被和土壤样本进行了高光谱反射率测定，并同步对部分样品进行化学测试。测试结果显示研究区存在F、As、Cd和Zn元素超标。经过包络线去除、一阶导数等土壤光谱特征选择方法，提取了污染元素潜在光谱特征，并与样品化学测试结果进行相关分析，研究区主要污染元素F、As、Cd和Zn的光谱特征参数R730/R8305、R2320/R1755、R2260/R2210、R1920/R480其皮尔逊系数为:0.544，-0.811，-0.703，-0.635。为了得到反演污染物的最佳模型，利用多元回归方法对元素含量与光谱特征参数值进行相关分析，得到了F、As、Cd和Zn的反演模型:y=8.936x-4.274，y=265.0e-3.69x，y=17603e-12.2x，y=305.5e0..73x，其复相关系数分别为:R2=0.696(F)，R2=0.744(As)，R2=0.555(Cd)，R2=0.621(Zn)。将上述模型带入经过处理后的Aster图像，反演出了污染元素的含量分布图。
　　(2)利用植被“红边蓝移”理论和成熟的粉尘污染反演模型，定性提取了研究区植被受重金属和粉尘污染胁迫的空间分布情况。
　　(3)使用高分辨率遥感影像对地表覆盖、矿业活动占地和地质灾害等信息进行目视解译，通过对比分析得到了矿山开发触发下的研究区土地资源、水资源和地质环境的变化情况。
　　(4)基于“压力-状态-响应”框架模型，建立研究区生态安全评价指标，完成了区内生态环境评价，并创新性的应用股价图定量动态分析了研究区两时段内环境变化程度及其内在转化关系，探讨了其与矿山开发的相互关系，为研究区矿山合理开发与环境恢复治理提供科学建议。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 选题依据

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 遥感技术在矿山环境调查中的研究现状

1．2．2 矿山环境研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 研究区概况

2．1 研究区自然地理概况

2．2 研究区地质概况

2．3 研究区环境问题现状

第3章 遥感图像处理

3．1 数据源

3．2 高光谱数据处理

3．2．1 实测光谱数据处理

3．2．2 高光谱遥感影像处理

3．3 多光谱遥感数据处理

第4章 基于多源遥感的专题信息提取

4．1 基于高光谱遥感的专题信息提取

4．1．1 高光谱遥感信息提取方法及流程

4．1．2 水体污染信息提取

4．1．3 土壤污染信息提取

4．1．4 植被污染信息提取

4．1．5 粉尘污染信息提取

4．2 基于多光谱遥感的专厦信息提取

4．2．1 地质灾害信息提取

4．2．2 矿山活动占地信息提取

4．2．3 地表浅层水资源量信息提取

4．2．4 植被指数(NDVI)信息提取

4．2．5 土地资源信息提取

第5章 环境变化分析

5．1 污染范围变化

5．1．1 水体污染范围

5．1．2 土壤污染范围

5．1．3 植被污染范围

5．1．4 粉尘污染范围

5．2 地质环境变化

5．2．1 地质灾害

5．4．2 采空区

5．3 土地资源变化

5．3．1 土地利用类型变化

5．3．2 矿业活动占地变化

5．4 水资源变化

第6章 矿山环境评价

6．1 P-S-R框架模型

6．2 环境评价

6．2．1 评价因子

6．2．2 基于德尔菲法的权重计算

6．2．3 环境评价

6．2．4 矿山环境变化综合分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果