基于时序遥感的黄土矿区耕地变化动态监测——以大佛寺矿区为例

摘要

西部黄土矿区是我国重要的煤炭生产基地,大范围采煤沉陷对矿区耕地资源造成了显著的破坏性影响,但目前对于这种采动引起的耕地变化缺乏定量监测和系统研究。以黄土高原大佛寺煤矿为研究区,通过时序遥感影像分析矿区内主要农作物时序特征,利用增强型自适应反射率时空融合模型将Landsat影像和MODIS遥感影像进行融合,构建研究区30 m分辨率的NDVI时间序列数据集,采用TIMESAT程序包中的S-G滤波法对其平滑重构,结合多光谱遥感数据以及数字高程模型,采用面向对象决策树分类模型,获取研究时段内各期农耕地利用的时序数据。基于年度遥感数据,按照采煤扰动程度将研究区域划分为采空区、沉陷区、间接影响区以及非开采影响区,通过GIS空间分析技术对各影响区内农耕地面积减少的时空分布情况进行分析统计,揭示了黄土矿区耕地变化的时空分布特征,并探讨了采煤沉陷对耕地的破坏及其相关影响。结果表明:研究区内耕地的变化与煤炭资源开采紧密相关,随着采空区的增加,耕地面积逐年减少,且以采煤初期的减少幅度最大。不同采煤扰动影响区内耕地减少情况存在差异,减少幅度随着距采空区越远而逐渐降低,耕地面积减少情况主要发生在沉陷边界以及地形变化处。此外采空区、沉陷区内耕地生产能力及农作物长势情况均较采矿前有所下降,而在煤炭开采的同时,人为干预保护措施能够在一定程度上缓解耕地面积持续减少的情况。研究结果可为黄土高原煤矿区耕地资源科学利用与保护提供参考依据。