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        基于遙感及地理國情數(shù)據(jù)的礦山環(huán)境監(jiān)測研究

        2018-12-26 08:35:42朱樹葉
        地理空間信息 2018年12期
        關(guān)鍵詞:礦種賀蘭山變化率

        楊 波,朱樹葉

        (1.寧夏回族自治區(qū)國土測繪院,寧夏 銀川 750002)

        環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界各國最為關(guān)注的焦點之一,對環(huán)境的現(xiàn)狀和變化進行有效監(jiān)測是大勢所趨。但是,由于理解不深入以及法制法規(guī)的不完善,在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中許多礦山忽視環(huán)境保護工作,給礦區(qū)帶來了一系列的環(huán)境生態(tài)問題[1]。

        此次監(jiān)測是利用多源遙感數(shù)據(jù)、野外調(diào)查數(shù)據(jù)以及地理國情普查數(shù)據(jù),通過內(nèi)業(yè)判讀與外業(yè)核查對銀川市賀蘭山東麓非煤礦山進行環(huán)境監(jiān)測,查明監(jiān)測區(qū)各期土地利用情況和礦山壓占、破壞土地以及礦山恢復(fù)治理狀況,并對比三期數(shù)據(jù)得到監(jiān)測區(qū)的土地類型年變化率、相互轉(zhuǎn)化度和礦山壓占、破壞土地以及恢復(fù)治理變化情況,進行趨勢分析和研究,并對監(jiān)測區(qū)非煤礦山環(huán)境質(zhì)量進行評價。

        1 監(jiān)測區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

        1.1 監(jiān)測區(qū)概況

        此次監(jiān)測的非煤礦山位于賀蘭山東麓,行政區(qū)劃屬于銀川市,其范圍南起永寧縣閩寧鎮(zhèn),北至賀蘭縣與平羅縣邊界,東界至110國道,西界賀蘭山東麓。銀川市所轄的賀蘭山東麓露天砂石礦主要分布在套門溝礦區(qū)、鎮(zhèn)北堡礦區(qū)、賀蘭縣宰牛溝礦區(qū)和永寧縣黃羊灘礦區(qū)。

        1.2 數(shù)據(jù)源

        1)寧夏第一次地理國情普查成果數(shù)據(jù)(現(xiàn)勢性為2015年)。

        2)賀蘭山東麓露天采礦破壞環(huán)境狀況調(diào)查資料。

        3)影像資料。此次監(jiān)測共獲取了三期遙感影像,分別是分辨率為0.8 m的2016年高分2號衛(wèi)星影像;分辨率為2.5 m的2010年ALOS衛(wèi)星影像資料;分辨率為0.6 m的2005年QuickBird衛(wèi)星影像。

        2 技術(shù)路線與數(shù)據(jù)分析

        2.1 技術(shù)路線

        收集整理 2005、2010、2016 年監(jiān)測區(qū)的遙感影像、地理國情普查及賀蘭山東麓露天采礦破壞環(huán)境調(diào)查等相關(guān)資料,對監(jiān)測區(qū)三期遙感影像進行解譯。經(jīng)過野外核查后對遙感解譯數(shù)據(jù)進行演化分析。最后,對監(jiān)測區(qū)的非煤礦山環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進行綜合評價。針對監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的問題,提出相應(yīng)的整治措施。

        2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

        2.2.1 監(jiān)測信息提取

        根據(jù)銀川市賀蘭山東麓非煤礦山環(huán)境監(jiān)測項目工作實際需要,將提取信息分兩大類九小類,對監(jiān)測區(qū)的土地利用現(xiàn)狀和每個礦山基本情況進行識別、提取,具體的提取信息如圖1所示。

        圖1 非煤礦山遙感提取與監(jiān)測對象

        2.2.2 數(shù)據(jù)演化分析

        1)提取2005、2010、2016 年的土地利用數(shù)據(jù),得到各個時期的土地利用類型面積及變化信息,利用單一地表覆蓋類型及礦種類型動態(tài)度和綜合地表覆蓋類型動態(tài)度對監(jiān)測區(qū)土地變化和轉(zhuǎn)化情況進行了分析[2-3]。根據(jù)三期遙感解譯數(shù)據(jù),得到2005~2010、2010~2016地表覆蓋類型間的轉(zhuǎn)移矩陣,由轉(zhuǎn)移矩陣可得到2005~2010、2010~2016年各類用地互相轉(zhuǎn)化的面積和轉(zhuǎn)化度。

        2)監(jiān)測區(qū)土地利用三期演化分析。單一地表覆蓋類型及礦種類型變化率,通過計算研究區(qū)域內(nèi)某種地表覆蓋類型及礦種類型在監(jiān)測期末(t2)與監(jiān)測期初(t1)之間的數(shù)量的年均變化速率,從而分析出在時間上的發(fā)展和變化[4,5],稱為單一地表覆蓋類型及礦種類型的變化率。其數(shù)學(xué)表達式為:

        式中,Ki為研究時段內(nèi)某單一地表覆蓋類型及礦種類型變化率;LA(i,t2)、LA(i,t1)分別為研究期末及研究期初某一種地表覆蓋類型及礦種類型的面積[5-6];t2~t1為研究時段,當(dāng)t的時段設(shè)定為年時,Ki的值就是該研究區(qū)某種地表覆蓋類型及礦種類型的年變化率[5,7]。

        通過對遙感影像進行解譯,得到監(jiān)測區(qū)各時段土地利用類型面積、土地利用變化面積(ha)、年變化率(表1)、土地利用柱狀圖(圖2)及土地利用類型變化量曲線圖(圖3)[8]。

        表1 監(jiān)測區(qū)土地利用變化面積(ha)和年變化率

        圖2 監(jiān)測區(qū)三期土地利用情況柱狀圖

        綜合地表覆蓋類型動態(tài)度:綜合地表覆蓋類型動態(tài)度考慮研究時段內(nèi)地表覆蓋類型間的轉(zhuǎn)化速度,反映了區(qū)域地表覆蓋變化的劇烈程度,其數(shù)學(xué)表達式為[9]:

        式中,Lc為研究時段內(nèi)綜合地表覆蓋動態(tài)度;LUi為研究初期第i類地表覆蓋類型面積;△LUi-j為研究期內(nèi)第i類地表覆蓋類型轉(zhuǎn)為非i類(j類,j=1,2,…n)地表覆蓋類型面積的絕對值。根據(jù)三期遙感解譯數(shù)據(jù),得到2005~2010、2010~2016地表覆蓋類型間的轉(zhuǎn)移矩陣,見表2、3。

        圖3 土地利用類型變化量曲線圖

        表2 監(jiān)測區(qū)2005~2010年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣面積/ ha

        表3 監(jiān)測區(qū)2010~2016年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣面積/ ha

        由式(2)計算可知,2005~2010年綜合地表覆蓋類型轉(zhuǎn)換度為0.97%;2010~2016年綜合地表覆蓋類型轉(zhuǎn)換度為1.43%。

        3)監(jiān)測區(qū)非煤礦山三期演化分析。通過提取各個時期的非煤礦山基礎(chǔ)數(shù)據(jù),得到了 2005、2010年及2016 年的監(jiān)測區(qū)礦山數(shù)量、采場數(shù)量和采場占地面積。2005~2010 年期間采場數(shù)量減少9個,年變化率-2.22%,占地面積增加538.80 ha,年變化率為10.76%;2010~2016年期間礦山數(shù)量減少13個、采場數(shù)量增加10個、采場數(shù)量年變化率2.31%,占地面積增加212.53 ha;2005~2016年采場數(shù)量基本保持穩(wěn)定,但占地面積逐年遞增,截止目前,采場面積為1 752.59 ha。

        3 監(jiān)測區(qū)非煤礦山環(huán)境質(zhì)量評價

        3.1 非煤礦山植被覆蓋率

        礦產(chǎn)資源開發(fā)中植被覆蓋率是評價礦區(qū)環(huán)境的重要指標[1]。非煤礦山監(jiān)測區(qū)植被覆蓋率=非煤礦山監(jiān)測區(qū)植被面積/非煤礦山監(jiān)測區(qū)面積。

        根據(jù)三期遙感解譯數(shù)據(jù)得到監(jiān)測區(qū)從2005~2016年植被覆蓋率逐年遞減,春-夏季植被覆蓋率在11 a間降低了4.45%;秋-冬季植被覆蓋率降低了10.27%,同時從三期擬合曲線上可以看出,監(jiān)測區(qū)植被覆蓋率仍處于降低趨勢。

        3.2 非煤礦山恢復(fù)治理率

        礦山的環(huán)境恢復(fù)治理率也是礦區(qū)進行環(huán)境評價的重要指標之一。非煤礦山恢復(fù)治理率=非煤礦山恢復(fù)治理面積/非煤礦山總破壞面積[1]。

        根據(jù)三期遙感解譯數(shù)據(jù)結(jié)合自治區(qū)國土資源廳地質(zhì)環(huán)境處資料得到2005~2010年恢復(fù)治理面積為512.90 ha,礦山破壞、壓占土地面積為1 540.06 ha,恢復(fù)治理率33.30%;2005~2016年恢復(fù)治理面積為578.231 ha,礦山破壞、壓占土地面積為1 752.59 ha,恢復(fù)治理率32.99%。監(jiān)測區(qū)從2005~2016年礦山恢復(fù)治理面積持續(xù)增長,但恢復(fù)治理率幾乎保持不變。隨著近幾年關(guān)于礦山恢復(fù)治理等一系列政策、規(guī)范的出臺,礦山恢復(fù)治理面積應(yīng)該會持續(xù)增長。

        3.3 評價結(jié)果

        1)以整個監(jiān)測區(qū)為研究對象可以發(fā)現(xiàn),植被覆蓋率在11 a間持續(xù)降低,這對監(jiān)測區(qū)的環(huán)境質(zhì)量是不利的。

        2)非煤礦山的恢復(fù)治理率在逐年上升,但同期礦山破壞、壓占土地也在增長,破壞和治理的不同步會導(dǎo)致礦山環(huán)境質(zhì)量進一步下降,直接對監(jiān)測區(qū)的環(huán)境造成不利影響。

        4 結(jié) 論

        本文基于遙感及地理國情數(shù)據(jù),對銀川市賀蘭山東麓非煤礦山環(huán)境進行監(jiān)測,對監(jiān)測結(jié)果進行評價和分析,并提出了治理整頓措施和建議,為相關(guān)行業(yè)提供參考。

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