基于皮尔逊时序算法的植被变化 空间异质性检测

煤炭资源开发不可避免地会对开采地区的土壤及水分分布等造成剧烈的扰动,同时也会影响当地植被变化的空间异质性.以西部半干旱矿区——神东矿区为例,利用2005年—2013年的MODIS NDVI数据,将地质统计学中的纹理特征等思想与皮尔逊算法相结合,提出一种识别西部半干旱地区植被变化空间异质性的检测分析方法.通过对研究数据进行处理及分析,得到神东矿区植被变化的空间分布图,根据数据分布特点对其进行分级得到分级图,结合现场数据及高分辨率卫星数据对结果进行验证,统计分析神东矿区及其中心区内各个级别的扰动因素.结果表明:以井工开采为主的神东中心区植被重度干扰区域的面积占比低于非中心区,植被中度干扰区域的面积占比高于非中心区,总体上神东中心区的植被受扰动影响的面积占比高于非中心区.     

基于Bootstrapping支持向量机算法的森林干扰遥感监测

森林干扰在全球和区域碳平衡、气候变化、植被生产力、蒸散发等多方面都有着重要的影响.遥感技术以其在动态监测中经济便捷的优势而成为大尺度森林干扰监测的主要手段.本文以大兴安岭为研究区域,利用2006年1km分辨率的MODIS反射率、LST和NDVI数据,有效提取归一化森林干扰变化信息.针对本研究扰动象元点与非扰动象元点存在较大差异的不平衡性问题,对比了SVM,one class SVM(OCSVM),和bootstrapping SVM分类器在不平衡分类中的效果,结果表明,bootstrapping SVM能够获得更稳定的模型和更高的精度,总体精度达99.14%,kappa系数为0.87,说明基于MODIS粗分辨率数据和bootstrapping SVM算法可以克服不平衡分类问题、有效提取森林干扰区域,可作为一种经济可行的对大区域甚至全球森林干扰监测的方法.     

寿县八公山景区放牛山石料矿山生态恢复对策探讨

放牛山矿山位于寿县城北约1km处,是一个以石料开采、加工为主体的矿业实体。该矿山在开采过程中极大地改变了原生景观生态系统,导致矿区一系列生态环境问题,主要表现为：地表景观破坏;水文干扰与水质污染;大气污染与微气候扰动;土地资源的破坏与占用;水土流失加剧等。对于正在开采矿区应科学划分禁采区和可采区,分门别类进行生态恢复工作;对于废弃的采石迹地的生态恢复可以分别采取石壁植被防护法、坑口迹地复垦绿化法、矿区景观再造法进行规划布局。     

矿区遥感监测及土壤侵蚀研究进展

水土流失已成为全球面临的生态环境问题，而持续剧烈的矿产资源开采使得矿区的土壤侵蚀加剧，原有生态遭到严重破坏。矿区的生态环境监测越来越得到政府和学者的重视，土壤流失是矿区开采导致最为直观和严重的生态环境问题。RS和GIS技术的发展给矿区生态环境遥感监测带来了新的机遇，快速、准确获取矿区占地和地物信息的同时，可以对矿区进行全天候、全天时和长时间序列的监测。同时，RUSLE等众多土壤流失计算模型的提出，能够高效、科学地计算和评价矿区土壤侵蚀强度，为开采过程中的问题解决和开采后的矿区生态恢复提供重要保障。     

多年冻土工程扰动区植被快速扩繁移植对浅层水热变化的影响

在青海?西藏±400 kV直流联网工程穿越的五道梁多年冻土塔基施工扰动区,采用植被快速扩繁移植技术对植被进行了移植并对移植后群落特征变化和浅层土壤的水热变化进行了研究.结果表明：塔基施工扰动区土壤养分流失严重,给施工后的植被恢复造成很大困难.采用植被快速扩繁移植技术对扰动区进行植被恢复后,扰动区多年冻土温度场能在短时间内趋于稳定,有利于塔基基础的稳定.同时,快速扩繁移植两年后植物群落盖度为(92.00±5.53)%,群落地上生物量和地下生物量分别达到2471.08±186.73 g/m2,7028.61±382.43 g/m2.可见,扩繁移植后人工植物群落特征表现出对多年冻土扰动区高寒干旱地区气候和土壤环境具有较好的适应性.只要采用高原乡土植物种类并采取相应的植被恢复技术措施,青藏高原多年冻土扰动区的植被快速恢复是可行的.     

黑岱沟和哈尔乌素矿区2000—2020年生态环境质量时空格局与演变特征分析

分析黑岱沟矿区、哈尔乌素矿区2000-2020年生态环境时空变化特征，掌握生态环境质量改变诱因，为矿区进一步的生态治理决策提供科学依据。利用Google Earth Engine (GEE) 平台筛选出2000-2020年8月份的共21期Landsat遥感影像，去除有云像元，掩膜水体信息，得到绿度指标（NDVI）、湿度指标（WET）、热度指标（LST）、干度指标（NDSI）并进行主成分分析（PCA）构建遥感生态指数（RSEI），从而对2000-2020年矿区生态环境质量进行评价。结果表明:（1）2000-2020年矿区扰动区及恢复区RSEI指数呈前期略有下降，后期整体上升状态（2）21年来矿区生态环境质量经历恶化-恢复-稳定的发展趋势，其中2000-2010年恶化面积占比较大，2010-2020年恶化面积占比减少，改善面积占比增加。（3）矿区生态环境质量重心迁移中，I、II级重心迁移轨迹大体一致，且迁移幅度较大；III、IV、V级重心迁移与矿区排土场位置关系密切。（4）利用GEE平台所开展的矿区尺度的生态环境质量评价工作不仅数据获取方便且节省计算时间，也可以及时准确掌握矿区生态环境质量状况，且评价结果较为可靠，与矿区实际监测结果相一致。     

基于无人机影像的露天矿工程量监测分析方法

提出了一种基于无人机影像序列的露天矿工程量(采剥量、堆放量等)计算方法.该方法利用旋翼无人机搭载低成本便携式数码摄像机获取露天矿山不同时间的视频帧或影像序列.基于运动恢复结构(Sf M)和多目立体视觉(PMVS)算法,自动生成矿山完整、致密的三维点云.研究设计了一种基于形态不变区的点云配准方法进行两期点云空间配准,并采用DTM三角网差值法计算矿山工程量.矿堆体积变化无人机监测实验结果表明,该方法重建点云模型的点间相对误差小于±1%,堆放体积变化监测精度接近92%,基本达到地面Li DAR扫描的堆放体积变化监测精度.     

基于波谱数据库先验信息的地表参数同化反演方法

我国典型地物波谱数据库的构建为地表参数反演提供了先验信息,而时间序列遥感观测数据则能够提供反演目标参数的动态变化信息．文中将描述植被冠层反射的遥感辐射传输模型与描述作物生长变化的过程模型结合,提出了综合利用时间序列遥感观测数据和波谱库所提供的参数先验信息对农作物生长过程中的关键结构参数叶面积指数（LAI）进行反演的方法．时间序列遥感观测数据能为目标参数LAI的反演提供更多信息,而作物生长模型的引入则能够对反演过程中LAI的变化趋势进行约束．实验结果表明,利用地物波谱库中提供的参数先验信息结合时间序列遥感观测数据,采用变分数据同化算法可以明显提高具有时间变化特征的地表目标参数反演精度．     

大佛寺煤矿开采区土壤水分变化遥感反演研究

土壤水分是驱动矿区生态环境变化的关键要素。为研究黄土高原煤矿区开采沉陷对土壤水分变化的扰动影响,以彬长矿区大佛寺煤矿为例,采用主动微波和光学遥感影像反演开采沉陷区土壤水分的空间变化,用水云模型消除植被对主动微波影像的后向散射系数影响,通过实地采样数据构建支持向量机回归模型,获取矿区地表土壤水分的分布特征,分析黄土沟壑区地形因子和开采沉陷变形对矿区土壤水分变化的影响。结果表明：SVM构建的回归分析模型可以有效反演黄土高原煤矿开采区土壤水分的空间分布,地形特征对土壤水分的影响最大,沟壑区域土壤含水量更高;在未受开采影响的区域,土壤水分变化受地形坡度影响最大,坡向次之,高程影响最小;在40201工作面开采沉陷变形区域,土壤水分分布的变异系数显著增大,尤其在采动裂缝发育区更为明显。研究结果为揭示黄土高原煤矿开采区土壤水分变化的时空特征及机理提供了技术支持。     

煤炭矿区复合生态系统污染物排放影响的能值评估

针对煤炭矿区复合生态系统,运用能值理论与分析方法,建立了污染物排放及采矿扰动的能值评估模型,用于评价煤炭开采对生态环境、生态服务功能和人体健康等不利影响.选择山东龙口矿区北皂煤矿为研究对象,评估了污染物排放影响的能值,结果表明,矿井排水对生态环境影响较大,粉尘污染对人体健康造成较大损害,地表塌陷降低了复合系统生态服务功能.通过能值生态足迹法判断矿区需要实施生态恢复策略,并提出了加强矿井水综合利用、降低采掘工作面粉尘浓度、防治采煤地表塌陷、恢复矿区地表植被等建议.     

基于扰动因子GM(1,N)模型优化算法及其应用

基于Simpson公式的GM(1,N)建模的算法不能更改参数的缺点,提出了基于扰动因子改进Simpson GM(1,N)模型。通过扰动因子变化影响参数值,以达到特征因素的最优预测值。依据平均相对误差指标对一些时间序列数据进行了不同模型的实证分析和比较,得到本算法的拟合精度比原有算法有明显的改进,从而验证了该算法对一些时间序列的有效性。所提出的新算法是GM(1,N)模型进行预测时值得尝试的一个方法,对GM(1,N)预测模型的合理应用具有一定的现实意义。     

基于HANTS算法的疏勒河流域荒漠化时空动态监测

以干旱区内陆疏勒河流域为研究区,先应用HANTS算法对时间序列植被指数进行去噪和重构,再分别利用一元线性回归分析法和扰动指数算法对土地荒漠化的空间分布规律和时间变化规律进行研究.结果表明,HANTS算法能有效地对时间序列植被指数数据集进行平滑和滤波,降低噪声的影响,重新构建吻合疏勒河流域植被物候特征的时间序列植被指数数据集;该流域土地荒漠化状况总体趋于改善,荒漠化空间分布主要呈现南部上游山区显著改善,中部中下游平原轻微改善,北部马鬃山山区重度恶化的规律;该流域荒漠化时间变化呈现不规则的微小波动,且与空气相对湿度变化存在显著的负相关关系.     

基于经验模态分解的CEEMDAN-FE-LSTM传染病预测

针对现有的传染病预测模型未充分考虑到时间序列的复杂度,提出了一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）和模糊熵（FE）改进长短时记忆网络（LSTM）的传染病组合预测模型.首先,运用CEEMDAN算法将序列分解成若干个不同频率的模态分量与残差分量,以降低原始时间序列的复杂度;然后,运用FE算法计算各分量的时间复杂度,并将其重构为不同尺度的序列以提高运算效率;最后,建立LSTM模型对重构序列分别进行预测,得到最终预测结果.根据2010年1月至2021年12月肺结核、乙肝、布鲁氏菌病和艾滋病发病数据进行模型预测,并与SARIMA模型、CEEMDAN-FE-SARIMA模型和LSTM模型进行对比.结果表明,提出的模型较常规模型可以更好地把握传染病发病的变化规律,降低时间序列的复杂度,提高传染病预测精度.     

露天矿区植被受损监测与评估研究进展

 加强露天矿区植被受损监测与评估,可为矿区环境恢复和治理提供信息支撑。为总结露天矿区植被受损监测与评估的研究方法,将国内的相关研究分为基于遥感技术提取地表覆盖信息和分析受损植被的光谱特征、提取植被生理生化参数对矿区植被进行监测2 个阶段;将国外的相关研究分为从受损植被的微观、宏观、受损植被的光谱特征和计算植被指数入手进行矿区植被监测3 个阶段。在总结国内外研究方法的基础上,对矿区植被监测研究方面存在的问题、未来研究的工作思路进行了归纳和展望。     

基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达（UAV LiDAR）技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型（DEM）,两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。本文对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。实验结果DEM精度分别为0.034mm和0.037mm;下沉盆地精度为0.050mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。     

基于线性光谱分解方法的森林选择性砍伐与再生监测研究- 以巴西亚马逊森林为例

以巴西亚马逊热带森林为例,在Landsat TM、ETM+影像提取光合植被(PV)、非光合植被(NPV)、土壤(soil)端元光谱的基础上,利用线性光谱分解模型得到端元地物丰度,进而设计合理的检测规则实现了选择性森林砍伐与森林再生所产生的森林变化监测。结果表明,基于线性光谱分解的方法能够以较高精度准确检测出选择性砍伐与森林再生,是森林变化宏观监测的有效手段之一。     

基于面向对象逻辑CVA的高分辨影像施工扰动监测

提出一种结合面向对象三时相逻辑变化向量分析(CVA)和随机森林的高分辨率遥感影像施工扰动监测方法(OB-TLCVA),在对象级获取精细的变化区域检测;在此基础上,结合土地覆盖类别信息识别施工扰动变化类型.将该方法应用于福建省长汀县ZY-3卫星影像上,结果表明：OB-TLCVA检测结果的F1最高为0.82,较其他方法最高提升了0.12,有效提升了高分辨影像变化区域检测精度.生产建设项目扰动结果中,不同施工扰动类型的用户精度均在73%以上,Kappa系数在0.9上下,续建的平均用户精度和平均生产者精度分别为92.0%、 92.5%.     

乔灌草生态模式在准格尔煤田植被恢复中研究

以内蒙古准格尔煤田排土场植物被恢复试验研究为例，阐述了解决露天矿排土场植被恢复方法和效果，通过大量的实地试验和观察分析筛选出了适宜于黄土高原地区，尤其是该区露天矿排土场区域植被的植和种类和配置方法，指出：将乔灌草生态结构模式与工程措施结合起来应用于矿区植被重建，可在较短的时间内达到矿区植被恢复的目的。     

三江源中东部地区1990-2008草地覆盖度变化遥感估算与分析

以中国三江源称多、玛多、玉树、曲麻莱、治多、杂多、囊谦、达日等县部分地区为草地变化研究区,利用20世纪90年代初期、2008年两个时期TM影像,结合实地测量盖度、地面光谱信息以及GPS技术,建立了监测草地植被变化的重要指标——植被盖度的定量反演模型。将两期影像进行比较,监测研究区草地植被变化的时空变化规律。将模型预测的植被盖度与2008年实地调查的结果进行相关性检验与精度验证,相关性达到0.84,平均精度为80.18%。用光谱分解分析法得到的盖度分布结果与本文结果做精度验证,精度为77.46%。分析研究结果,较符合已有研究成果和草地保护区建设规律,表明了方法的有效性。两个时期三江源部分县的草地监测结果表明:该研究区部分地区草地是退化的,但也有部分地区草地正在恢复。研究区0.16%严重退化,11.40%中度退化,31.89%轻度退化,56.55%处于不同程度的草地恢复中。草地恢复区与轻度退化区位于三江源自然保护区内,国家自然保护区建设起到了一定效果。     

浅谈矿山开采的生态环境效应及其生态恢复

矿产资源开发已成为我国国民经济增长的重要手段,但矿山开采又引发了一系列生态环境问题,导致矿区生态退化与环境污染,严重制约了矿区社会经济的可持续发展。本文系统分析了矿山开采的生态环境效应,并根据典型矿区生态恢复的成功经验,总结了适合我国矿区生态恢复的典型技术,主要从矿区废弃地土壤重金属污染的治理,矿区植被的恢复,水土流失的综合治理三个方面来论述。