基于遙感生態指數的礦區生態變化監測與評價

付 卓，吳 華，2，張文海

（1.西藏大學工學院，西藏 拉薩 850000；2.高原地表環境遙感監測聯合實驗室，西藏 拉薩 850000）

本次所研究的是我國西南地區的某礦區，該礦區南北方向的長度約為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。因近年來的嚴重開采，使得礦區內的地下水位明顯下降，土壤中的水分嚴重蒸發，水資源也受到了很大程度的污染，礦區內的生態環境正在不斷惡化。在本次研究中，主要通過遙感影像技術對該礦區的生態環境變化進行監測和評價，監測時間確定在9-10月份的晴朗天氣里，通過輻射定標、影響配準以及大氣校正等的方式對數據進行預處理，使其配準均方根變差不超過0.5個像元。

1 監測與評價方法

1.1 構建RSEI指數

RSEI指數主要包括濕度、干度、綠度以及熱度這四個部分，具體監測與評價中，通過這四個部分對該礦區內的生態環境進行質量分析，具體情況如下：

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

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

1.2 遙感生態指數計算

在本次監測中，遙感生態指數主要按以下公式進行計算：

其中，RSEI代表遙感生態指數；RESI0代表濕度、綠度、熱度和干度這四項指標的主要成分分析結果；RSEImin代表遙感生態指數最小值；RSEImax代表遙感生態指數最大值。

獲得到的遙感生態指數會在0-1之間，這個值與1越接近，說明生態環境條件越好；與0越接近，說明生態環境條件越差[2]。

2 監測結果及其評價分析

2.1 各項指標因子的監測與評價分析

通過該礦區1994-2020年的遙感監測發現，其綠度指標的變化具有規律性，專題圖的顏色是從深灰到淺灰，淺灰色的區域越明顯，說明植被具有越高的覆蓋率。具體監測中，通過專題圖的顏色變化可見，從1994-2020年期間，該礦區的植被覆蓋率呈現出了先增加再減少的趨勢。其中的濕度指標也和綠度指標一樣，與環境質量之間有著正相關的關系，在1994-2020這些年的時間里，該礦區內有越來越大的面積濕度指標接近于1，這說明該礦區的生態環境質量正在朝著越來越好的方向發展。

地表溫度指標和生態環境質量之間有著負相關的關系，通過1994-2020這些年的監測發現，該礦區的地表溫度指標越來越接近于0，這也說明該礦區內的生態環境正在朝著越來越好的方向發展。

2.2 礦區尺度生態環境監測與評價分析

通過上述分析可知，在經過了規劃與處理之后，遙感生態指數處在0-1之間，這個值與1越接近說明礦區內的生態環境條件越好。

所以在具體的監測分析過程中，按照0.2的間隔將每一個年份中的遙感生態指數劃分為五個等級，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1994-2020年的遙感生態指數均值

通過監測分析可知，在1994-2020這些年的時間里，雖然其遙感生態指數均值既存在增大現象，也存在減小現象，但是就總體的發展趨勢來看，該礦區內的遙感生態指數均值從1994年的0.336增加到了2020年的0.447，說明在該礦區中，遙感生態指數更加接近于1的面積越來越大。

2.3 礦區內的礦井尺度生態環境質量監測與評價分析

在本次所研究的某礦區內，主要的礦井共有九個。在對這九個礦井進行尺度生態環境質量監測與分析的過程中，主要按照開采區以及非開采區來進行劃分。表2是該礦區中的九個礦井開采區以及非開采區中的遙感生態指數均值變化情況。

表2 該礦區中的九個礦井開采區以及非開采區中的遙感生態指數均值變化情況

由上表可見，在2005-2016年期間，1#礦井采礦區域的RSEI均值先減少后增加，總體呈增加趨勢；非開采區域的RSEI均值先減少后增加，總體呈增加趨勢，說明其生態環境質量總體得到了改善。在2003-2016年期間，2#礦井的開采區域以及非開采區域中的RSEI均值都在增加，且非開采區域中每一年的RSEI均值都比開采區域大，說明非開采區域的生態環境質量提升更快。在2005-2013年期間，3#礦井開采區域和非開采區域中的RSEI均值都呈現出增加趨勢，說明其生態環境質量在逐漸提升。在2008-2016年期間，4#礦井開采區域以及非開采區域內的RSEI均值都呈現出了先增加后減少的趨勢。在2003-2012年期間，5#礦井開采區域以及非開采區域內的RSEI均值都呈現出先增加后減少的趨勢，但RSEI均值總體增加，說明其生態環境質量總體得到了改善。在2003-2012年期間，6#礦井開采區域以及非開采區域內的RSEI均值都呈現出了先增加后減少的趨勢，但總體RSEI均值增加，說明其生態環境質量得到了改善，但是該礦井的總體生態環境質量依然較差。在2012-2016年期間，7#礦井開采區域以及非開采區域內的RSEI均值都呈現出增加趨勢，但是開采區域比非開采區域增加量多。在2012-2016年期間，8#礦井開采區域和非開采區域內的RSEI均值都呈現出了減少趨勢，說明其生態環境質量在逐漸降低。在2012-2016年期間，9#礦井的開采區域以及非開采區域內的RSEI均值都呈現出增加趨勢，但是開采區域比非開采區域增加量多，說明開采區域的生態環境質量比非開采區域改善快。

3 結束語

綜上所述，在礦區的生態環境治理過程中，良好的生態環境變化監測及其評價是了解礦區生態環境實際變化情況的關鍵，只有對其變化情況做到全面了解，才可以為后續的生態環境治理提供出足具科學性的參考依據。

基于此，在對礦區進行生態環境變化的監測和評價過程中，礦產企業與相關單位應加強該技術的應用研究，通過各項指標的確定與科學合理的監測來實現遙感生態環境指數的獲取，對礦區生態環境的具體變化情況與變化趨勢進行科學評價。