基于多源遥感信息的万盛矿区环境变化研究

作     者：谭德军 

作者单位：成都理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓辉

授予年度：2013年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0713[理学-生态学] 

主      题：多源遥感 光谱测试 信息提取 环境变化 矿业开发 

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、R320/R1755、R260/R210、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，y=17603e，y=305.5e，其复相关系数分别为：R=0.696(F)，R=0.744(As)， R=0.555(Cd)，R=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。