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基于RS的矿区生态扰动地表温度变化研究

矿业研究与开发 2013年第2期33卷 68-71,83页

作者：邱文玮侯湖平中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州市221116

以徐州九里矿区1995,2000,2004,2010年的Landsat TM影像为数据源,采用大气校正法反演地表温度,研究矿区生态扰动对地表温度的影响效应。研究表明,1995～2010年徐州九里矿区工矿用地减少、生态用地增加,2010年异常高温区和高温区比1995... 详细信息

以徐州九里矿区1995,2000,2004,2010年的Landsat TM影像为数据源,采用大气校正法反演地表温度,研究矿区生态扰动对地表温度的影响效应。研究表明,1995～2010年徐州九里矿区工矿用地减少、生态用地增加,2010年异常高温区和高温区比1995年减少109.7公顷和181.28公顷,正常温度区和低值温度区比1995年增加234.14公顷和59.52公顷;不同土地利用类型对地表温度影响的差异性显著,地表温度总体表现为:工矿建设用地>工矿废弃地>耕地>林地>水域;植被指数与地表温度呈现明显的负相关性,2010年矿区植被覆盖度比1995年增加了2.7%,平均温度比1995年降低了1.24℃;土壤结构破坏、土壤污染等其他生态扰动对矿区地表温度变化同样具有明显作用。

关键词：生态扰动煤炭开采地表温度徐州九里矿

乡村聚落空间结构韧性与聚落演化生态扰动的关联研究

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乡村聚落空间结构韧性与聚落演化生态扰动的关联研究

作者：朱思阳武汉大学

学位级别：硕士

在快速城镇化背景下,中国乡村社会生态系统正面临着来自外部的干扰和内部的重组,乡村面对内外部扰动后的不稳定性、不确定性以及脆弱性问题逐渐显现。乡村聚落自身空间结构不稳定变化易导致乡村生活空间的被动分割或重组,对乡村生态系... 详细信息

在快速城镇化背景下,中国乡村社会生态系统正面临着来自外部的干扰和内部的重组,乡村面对内外部扰动后的不稳定性、不确定性以及脆弱性问题逐渐显现。乡村聚落自身空间结构不稳定变化易导致乡村生活空间的被动分割或重组,对乡村生态系统也造成了不可避免的扰动影响;如何在顾及生态扰动的基础上提升乡村聚落空间结构韧性,已成为乡村振兴和生态文明建设亟待解决的问题。然而,现有研究缺乏对乡村聚落空间结构韧性的认知与定量评价,更忽视了分散式点状乡村聚落演化对生态用地的扰动影响。基于此,本研究以宜城市为例,定量测度乡村聚落空间结构韧性,解析乡村聚落空间结构韧性与聚落演化生态扰动的关联,在实证研究基础上进行归纳思考,探讨了顾及生态扰动的乡村聚落空间结构韧性优化路径。主要研究结论如下:(1)宜城市乡村聚落空间结构韧性水平呈现出中部尤其是汉江流域沿线较高,外圈尤其是东西两侧较低的特征。2010～2018年,宜城市乡村聚落空间结构韧性有所增强,具体表现为资源本底空间结构和组织模式空间结构两方面韧性水平的提高,体现了宜城市作为汉江生态经济带重要组成部分对推进区域资源本底空间结构优化的重视,以及在城镇化快速发展背景下对乡村聚落布局集中化、用地集约化的有效引导;而研究期内全市乡村聚落规模形态空间结构韧性水平并无明显变化,仍需加强对乡村聚落规模形态的科学规划和合理引导。(2)2010～2018年,宜城市乡村聚落扩张对生态用地的侵占类型以边缘式为主,蛙跳式为辅,内填式最次之,蛙跳式相比内填式和边缘式侵占更易对生态用地产生较高程度的扰动影响。研究期间宜城市绝大多数村域单元乡村聚落演化对区域内生态用地的规模和景观格局综合表现为正向扰动作用,说明乡村聚落与周边生态用地之间具有相对合理的动态变化关系,合理的聚落规划有利于优化周边生态用地的结构与功能。(3)相对于宜城市空间结构韧性水平较高的乡村聚落,其空间结构韧性水平较低的乡村聚落在空间扩张上更可能以蛙跳式侵占生态用地,且乡村聚落空间结构韧性水平越低,乡村聚落时空演化对生态用地造成低强度正向扰动甚至负向扰动的可能性越大;而相对于研究期间宜城市空间结构韧性水平较低的乡村聚落,宜城市空间结构韧性水平较高的乡村聚落在空间扩张上更可能以内填式侵占生态用地,且乡村聚落空间结构韧性水平越高,乡村聚落时空演化对生态用地产生越高强度正向扰动的可能性越大。(4)顾及生态扰动的乡村聚落空间结构韧性优化应以整体性、适宜性和可持续性原则作为指导,以维系其稳健性,降低对生态空间的扰动风险作为基本目标;以提高其自组织性,加强与生态空间的有序关联作为进阶目标;以培育其自适应性,促进与生态空间的耦合发展作为长远目标。在优化策略方面,一是刚性与弹性管控相结合引导乡村聚落空间重构,确保乡村山体林地完整性,可分为有序收缩、空间恢复和空间增长三种类型确定聚落空间结构韧性优化路径;二是促进乡村聚落合理集聚分布,优化乡村水网格局连通性,具体可从加强新型农村社区建设、利用设施促进集聚和围绕交通适度整合三方面推进;三是完善乡村聚落空间资源配置,推动乡村生态空间功能发挥,可重点从营造功能复合性的乡村空间和构建模块化的设施空间两方面开展,从而实现顾及生态扰动的乡村聚落空间结构韧性优化。

关键词：乡村聚落空间结构韧性聚落演化生态扰动

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森林火灾火烧迹地遥感信息提取及应用

林业科学 2018年第5期54卷 135-142页

作者：杨伟姜晓丽太原师范学院地理科学学院晋中030619 太原师范学院城镇与区域发展研究所晋中030619

森林火灾是影响陆地生态系统、大气环境以及全球变化的重要因素之一。传统的森林火灾信息统计数据存在收集困难、难以空间化等方面的不足,而遥感技术的发展为火灾研究提供了一种新的技术手段。本文旨在对现有基于遥感的火烧迹地相关研... 详细信息

森林火灾是影响陆地生态系统、大气环境以及全球变化的重要因素之一。传统的森林火灾信息统计数据存在收集困难、难以空间化等方面的不足,而遥感技术的发展为火灾研究提供了一种新的技术手段。本文旨在对现有基于遥感的火烧迹地相关研究进行总结,从数据开发以及数据应用2个方面梳理现有研究成果,并对未来的研究提出展望,为森林火灾相关研究提供依据。在参阅近年来国内外相关文献的基础上,本文从2个方面对火烧迹地相关研究进行系统总结:1)现有火烧迹地数据产品集及其开发算法:从产品名称、遥感数据源、覆盖范围、时序范围、空间分辨率、时间分辨率等方面,对11种火烧迹地数据产品集进行介绍;随后,对不同数据产品的开发算法进行比较,包括基于热学异常的提取算法、基于光谱特征变化的提取算法以及两者相结合的提取算法;最后,对现有火烧迹地数据产品的精度特征进行总结。2)火烧迹地数据产品应用:对火烧迹地数据在火灾风险评估、大气污染物排放、全球植被动力学模型、火灾后生态系统监测4个方面的应用进行介绍。现有的火烧迹地数据产品还存在一定的不足,这些不足限制了其应用领域的扩展。未来的火烧迹地数据产品改进可以从以下3个方面展开:1)构建长时间序列火烧迹地数据产品集。2)开发高精度的火烧迹地数据产品集,充分考虑火灾发生时以及火灾发生前后的各种异常特性,真实反映火灾发生所带来的地表特征变化,才能建立更加精确、稳定的提取算法,提高火烧迹地数据产品精度。3)建立多样化的火烧迹地数据产品集,改良现有火烧迹地数据产品,增加新的监测内容,如火烧能量、火焰温度以及火灾规模等,这将进一步扩大火烧迹地数据产品的应用范围。

关键词：火烧迹地遥感生态扰动森林火灾

基于遥感的干旱半干旱矿区生态环境监测及修复策略研究——以乌海矿区为例

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基于遥感的干旱半干旱矿区生态环境监测及修复策略研究——以乌海...

作者：汤傲中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭开采活动在促进经济发展的同时,破坏矿山生态环境难以避免,煤矸石堆存、地表沉陷、地下水位下降等生态环境损伤方式直接威胁到矿区生态安全与社会可持续发展。伴随煤炭开采加速向生态环境脆弱的西部转移,西部干旱半干旱煤矿区煤炭... 详细信息

煤炭开采活动在促进经济发展的同时,破坏矿山生态环境难以避免,煤矸石堆存、地表沉陷、地下水位下降等生态环境损伤方式直接威胁到矿区生态安全与社会可持续发展。伴随煤炭开采加速向生态环境脆弱的西部转移,西部干旱半干旱煤矿区煤炭资源开发与生态保护矛盾迅速加剧。基于上述背景,本论文以干旱半干旱区煤矿区——乌海矿区为例,运用生态学、采煤沉陷学、大地测量学、生态恢复学等理论,采用遥感、In SAR、GIS、数学建模等方法,揭示乌海矿区生态演变规律,测度乌海矿区生态受损情况,进而提出合理的生态修复策略。论文取得以下结果:(1)土地利用/覆被变化研究发现,2000-2015年研究区土地利用转换较为频繁,植被覆盖水平不断降低,景观破碎度持续增强。2000-2015年研究区林草地和裸地面积变化明显,其中2000-2009年林草地持续转化为裸地,2009-2015年大面积裸地转为林草地,生态环境得到一定程度恢复;2000-2009年中、高植被覆盖区范围逐步萎缩,研究区南部荒漠区的NDVI值减小明显,而2009-2015年研究区植被覆盖度整体呈现由西北向东南逐渐增加的趋势;景观格局变化特征表现为斑块密度上升,景观破碎化程度持续增强,景观离散程度增大,香农多样性指数、香农均匀度指数均持续上升,景观多样性程度增加。(2)研究区地表形变监测研究表明,从整体上看,研究区部分区域出现不同程度地表沉陷灾害,最大地表沉降值超过800mm;从研究区地表沉陷分布上看,地表沉陷灾害主要发生在富含煤炭资源的东部和中部山区,以及黄河以西的乌达矿区,沉陷盆地表现形式为一系列不规则同心椭圆形分布;从研究区地表沉陷规模上看,监测期间研究区共有230.03km2的土地出现地面沉陷灾害,占研究区域总面积的13.78%,其中严重沉陷区的面积是44.98km2(2.69%);较严重沉陷区的面积是101.33 km2(6.07%);受到沉陷影响区域的面积是83.72 km2(5.01%)。(3)研究区生态修复策略选择建议,从研究区整体生态受损情况来看,干旱半干旱矿区生态受损显著,受损程度以开采工作面为中心向四周辐射减弱,研究区生态损伤较严重的区域其生态受损指数达到4.5.0,主要集中在东部、中部山区以及黄河以西区域;从研究区生态修复策略分区来看,针对海南区中部矿区等重度生态环境受损区优先考虑进行人工修复,针对中度生态环境受损区优先考虑进行近自然修复,对于大面积轻度生态环境受损区优先考虑进行自然恢复。

关键词：干旱半干旱矿区生态扰动 LUCC D-InSAR 生态修复乌海

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高速公路区域生态服务价值变化研究

高速公路区域生态服务价值变化研究

作者：杨光北京林业大学

学位级别：硕士

本文以京承高速公路二期路段沿线区域为研究对象,从生态系统服务的价值评估角度出发,对高速公路建设前、高速公路竣工时及高速公路运营三年后的三期遥感影像数据进行了解译,建立了土地利用/覆被数据库,并对以往生态价值评估模型加以改进... 详细信息

本文以京承高速公路二期路段沿线区域为研究对象,从生态系统服务的价值评估角度出发,对高速公路建设前、高速公路竣工时及高速公路运营三年后的三期遥感影像数据进行了解译,建立了土地利用/覆被数据库,并对以往生态价值评估模型加以改进,建立了适合研究区的生态价值评估模型,利用该模型得出了研究区三个时期的生态系统服务价值量,最后从土地利用/覆被变化、生态系统服务价值量变化两个方面研究了高速公路建设前后区域内生态环境的变化,并依此进行了生态扰动范围的探讨。结论如下：1、对生态扰动范围研究时发现,由于研究区受人为因素影响较大,因此整个生态系统生物物种组成较简单,区域的生物多样性指数较低,因此,高速公路建设产生的生态扰动影响比较有限,范围大致3km以内。2、研究区生态系统服务总价值主要是由森林生态系统、农田生态系统及水域生态系统的价值构成,三者占到95%以上,生态系统服务价值由各类型生态系统面积和区域的支付意愿决定。3、高速公路建设完成后,区域生态系统服务价值有所提升,主要是由于高速公路的区位优势,使沿线用地种植结构朝向有助于提升生态价值一面的方向转变,如林地在2009年的面积比2000年增加了1370.67hm2,经济树种栽植比重有明显提高,耕地面积逐年减少,除城建占用外,部分转化为以具有较大经济价值的观光果园为主的园地。

关键词：生态系统服务价值土地利用/覆被生态扰动京承高速公路

基于无人机影像的采动影响区植被特征变化精细化分析

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基于无人机影像的采动影响区植被特征变化精细化分析

作者：吴志聪中国矿业大学

学位级别：硕士

采煤沉陷生态扰动是以煤炭开采活动作为源动力的区域生态系统时空演变综合过程。本文在工作面尺度下基于无人机遥感技术进行复杂地形区开采扰动植被特征变化精细化分析,主要研究内容如下:（1）针对如何在影像中精确获取裂缝区的空间位... 详细信息

采煤沉陷生态扰动是以煤炭开采活动作为源动力的区域生态系统时空演变综合过程。本文在工作面尺度下基于无人机遥感技术进行复杂地形区开采扰动植被特征变化精细化分析,主要研究内容如下:（1）针对如何在影像中精确获取裂缝区的空间位置问题,研究了一种基于无人机高分辨率影像的地裂缝提取方法,通过将边缘检测算法与面向对象技术相结合,实现了对地裂缝的高精度及较高完整性的提取。通过实验对比分析确定了基于HSI色彩空间下Sobel算子为提取地裂缝边缘像素的最佳检测算子。采用面向对象技术对地裂缝影像进行影像分割,确定地裂缝种子点,建立种子点生长区,生长区内裂缝种子点生长等关键步骤实现影像地裂缝像元的连续、精细化提取。结果表明地裂缝像素被提取的同时一定程度上解决了地裂缝在遥感影像上因与环境背景反差弱而呈现出非连续线状特征问题。（2）研究了各类型植被提取指数在特定场景中进行地物分类的适用性。采用相关属性评估器（CFS评估器、Wrapper评估器）及相关属性评估算法（PC主成分法、CAE评估算法）对各植被指数的分类能力进行相关评估及强弱排序。结果表明:EXGR、BGI、CIVE、EXG、EXR、MCRVI、MGBVI为排名前7的强分类指数;通过结合相关机器学习算法进行地物分类实验来确定最佳指数组合及最优分类模型,结果表明最佳分类指标组合模型为EXGR/BGI/CIVE组合,最佳分类模型为多分类支持向量机。（3）基于定性与定量的视角阐释采动影响区中开采活动对植被的扰动形式。通过量化分析各植被指数对植被的敏感性及可靠性确定了VDVI为本研究区域的最佳植被提取指数,将两期影像中的沉降形变区与经典非影响区内植被状态进行相关分级评价。结果表明:工作面开采活动严重扰动到地表上方的植被生长,且在裂缝区内植被生长受到明显干扰作用,而植被异常变化主要是由开采活动导致地形因子变化及其他影响因子协同作用的结果。通过分析各开采阶段下受不同扰动程度区域中各地形因子与草系植被质量的变化规律,并进行规律差异性分析来间接表明开采活动对植被的扰动作用。最后通过探究地表沉降量与植被状态变化量之间的关系来直接表明煤炭开采活动的扰动形式.该论文有图73幅,表27个,参考文献112篇。

关键词：开采活动生态扰动地物分类地形因子裂缝提取

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地面抽采煤层气环境影响和管理对策探讨

能源环境保护 2009年第3期23卷 38-42页

作者：胡连伍陈海霞杨卫国清华大学环境影响评价室北京100084 北京戏曲艺术职业学院北京100077

随着我国一系列鼓励煤层气开发政策、规划的实施,区域煤层气规模化和商业化开发将逐步展开。煤层气开发环境问题与常规天然气相比有其特殊性,主要表现为井网密度大、疏水降压排采和加压集输引发的特殊环境问题。井网密度大则对地表生态... 详细信息

随着我国一系列鼓励煤层气开发政策、规划的实施,区域煤层气规模化和商业化开发将逐步展开。煤层气开发环境问题与常规天然气相比有其特殊性,主要表现为井网密度大、疏水降压排采和加压集输引发的特殊环境问题。井网密度大则对地表生态环境的影响大;煤层排水是煤层气开发区别于常规油气资源开发最主要的环境问题;加压集输和井网密度大增加动力设备,影响声环境质量和生态环境质量等。针对煤层气开发环境问题的特殊性,提出煤层气开发应以水平井为主减少地表扰动。不同水文地质条件煤层排水水质不同,我国为缺水国家,煤层排水如果为淡水,应考虑综合利用;如果为高矿化度水应考虑适当处理回注地下。

关键词：煤层气疏水降压生态扰动

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煤层气区域开发环境影响和管理研究

环境保护科学 2009年第6期35卷 51-54页

作者：胡连伍陈海霞杨卫国清华大学环境影响评价室北京100084 北京戏曲艺术职业学院北京100077

煤层气开发激励政策和规划的实施,使其区域化和商业化开发将逐步展开。煤层气区域开发有别于常规天然气,主要表现为井网密度大、疏水降压排采和加压集输。大量煤层排水可能污染地表水、降低地下水位、影响水生态、土壤侵蚀等;井网密度... 详细信息

煤层气开发激励政策和规划的实施,使其区域化和商业化开发将逐步展开。煤层气区域开发有别于常规天然气,主要表现为井网密度大、疏水降压排采和加压集输。大量煤层排水可能污染地表水、降低地下水位、影响水生态、土壤侵蚀等;井网密度大意味着要建设更多的井场、道路、管线、集气压缩站等,则单位面积地表扰动大,导致景观生态破碎化和生态退化等;煤层气压缩机增压集输、其它油气田重型机械、增加的交通流量影响区域声环境质量;压缩机燃气废气、煤层气放空、扬尘对区域大气环境质量产生影响。针对煤层气开发环境问题的特殊性,提出煤层气开发应以水平井为主减少地表扰动。我国水资源极度缺乏,对煤层排水应合理处置,淡水应考虑综合利用,高矿化度水应考虑回注地下。

关键词：煤层气疏水降压生态扰动