基于遥感生态指数的神东矿区1990-2022年煤炭开采对生态环境的影响分析
范雅慧1
刘英2
衡文静1
岳辉2
毕银丽3
1.西安科技大学 测绘科学与技术学院,陕西 西安 7100542.西安科技大学 测绘科学与技术学院,陕西 西安 710054;西安科技大学 西部矿山生态环境修复研究院,陕西 西安 7100543.西安科技大学 地质与环境学院,陕西 西安 710054;西安科技大学 西部矿山生态环境修复研究院,陕西 西安 710054
摘要：定量分析煤矿开采、土地复垦等人类活动对环境产生的影响可为矿区环境保护提供复垦依据.基于1990-2022 年Landsat影像,采用遥感生态指数RSEI评估神东矿区的生态环境时空动态演变特征,并利用随机森林模型建立温度、降雨、潜在蒸散发与RSEI的关系模型,得到气候条件下RSEI的预测值R'SEI,结合残差分析与基于Landsat的干扰和恢复趋势检测(Landtrendr)算法定量评估人类活动的影响.结果表明:① 矿区与矿井尺度的整体RSEI均值皆有所上升,但矿井尺度RSEI均值低于矿区尺度;2018-2022 年光伏区RSEI下降速率为-0.027,略低于控制区,表明神东矿区整体生态环境得到略微改善,但人为采矿活动导致矿井尺度生态环境质量低于矿区尺度,而光伏区的建设对生态环境起到了改善作用.② 神东矿区采矿前(1990-1996 年)和采矿后(1996-2022 年)R'SEI与实际RSEI的相关系数R2 为 0.61.矿区生态环境在只受气候因素影响下呈变好趋势.③ 采矿后(1996-2022 年),矿区尺度残差δ均值为 0.07,δ＜0 的部分主要集中在矿区北部矿井集中区及其周边地区,占总面积的39.74%,每当矿区有新矿活动加入,δ＜0 的面积占比就会大幅增加;矿井尺度整体δ均值在1996-2000 年呈下降趋势,2000-2012 年呈上升趋势,2012-2022 年呈下降趋势.④1990-2022 年矿区尺度扰动和恢复强度均值分别为 0.45、0.37,矿井尺度扰动和恢复强度均值分别为0.43、0.37,矿井尺度扰动强度低于矿区尺度但恢复强度与其相近;采矿后(1996-2022年),扰动与恢复面积占比都保持先上升后下降趋势,表明矿区扰动和恢复行为总是伴随发生且煤炭开采所产生的扰动可由生态遭到破坏后的自我修复及人类复垦行为进行抵消.矿区扰动持续时间占比最大为1a,恢复持续时间最大为16 a,表明研究区的采矿扰动为急剧的采矿干扰事件,短暂采矿干扰影响发生之后,便有恢复事件发生,且人为对矿区采取的修复行为具有长期性和持续性.综上所述,煤矿开采行为对矿区生态环境造成较强的负面影响,但人类对矿区生态采取的各种治理措施及环境自身的修复能力可对其进行修复.该研究有助于理解煤炭开采对矿区生态环境的影响,并为神东矿区生态环境质量的恢复与提升提供科学依据.
关键词：神东矿区遥感生态指数煤炭开采生态环境
分类号：X87(环境遥感)
资助基金：国家重点研发计划(2022YFF1303300)陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-YB-440)陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2023-JC-YB-266)
论文发表日期：2024-03-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 41-53 )
英文信息