[发明专利]顾及岩土差异和植物多样性的矿区生态环境遥感方法

说明书

本申请提出一种顾及岩土差异和植物多样性的矿区生态环境遥感方法，其通过计算面向矿区环境的遥感生态指数REM，针对岩土差异、植物多样性和指标确权对目标区域生态环境进行遥感。以辽宁抚顺西露天矿为例，结合哨兵2号遥感数据、全球10米土地覆盖数据以及实地调查数据，验证了本申请的方法的性能。本申请的方法有望为矿区生态环境动态监测、矿区生态修复或土地复垦质量评估提供准确好用的遥感工具。

技术领域

本申请涉及一直卫星遥感技术，尤其涉及一直顾及岩土差异和植物多样性的矿区生态环境遥感方法。

背景技术

国家经济发展和人们生产生活离不开矿产资源，据《中国矿产资源报告2021》^[1]，2020年我国一次能源生产总量为40.8亿吨标准煤，较上年增长2.8％；2020年我国铁矿石产量8.7亿吨，较上年增长3.7％；十种有色金属产量较上年增长5.5％，可见矿产资源开发依然在经济发展中发挥着重要作用。但矿产资源开发活动造成的土地挖损、压占、地表沉降、植被生长胁迫、环境污染以及生态退化等问题，与国家生态文明建设的整体需求相违和。为此，“绿色矿山”、“矿区生态修复”、“矿区土地复垦”等等相关理论和技术得到繁荣发展、方兴未艾！矿区生态环境遥感是一项充分依托遥感信息技术手段，监测与评价矿区生态环境质量的技术方法。该技术方法可为矿区土地复垦或生态修复活动的监测评估提供必要的基础数据，也可为自然资源管理部门提供便捷的监管工具，具有重要实用价值和研究意义^[2]。

有学者曾将矿区生态环境遥感监测方法，大致分为四大类，分别是基于地表覆盖类型的方法、基于单一遥感光谱指数的方法、基于综合遥感指数的方法、以及基于生态系统服务功能的方法^[3]。上述方法各有利弊，本文主要关注基于综合遥感指数的方法。该方法的典型代表是RSEI(Remote Sensing-based Ecological Index)^[4,5]，其定义为遥感湿度指数(即遥感缨帽变换所得的WET)、绿度指数(即遥感归一化差异植被指数NDVI)、热度指数(即遥感地表温度LST)以及干度指数(即遥感归一化差异建筑和裸土指数NDBSI)四个指数的综合，综合方式为取主成分分析(PCA)的第一主分量。RSEI指数具有简单易用的特点，在矿区或矿山生态环境监测中得到广泛使用，例如河北峰峰矿区^[6]、福建永定矿区^[7]、陕西神府矿区^[8]、湖南锡矿山锑矿区^[9]、河南郑州矿区^[10]、福建紫金山矿区^[11]以及内蒙神东矿区^[12]等等。然而，RSEI也存在对生态质量代表性不足的缺陷，因此多种新型综合遥感指数被提出。例如，有学者引入城市不透水层覆盖度(Impervious Surface Cover,ISC)，构建城市表面生态综合遥感指数(RSUSEI)^[13]。也有学者引入空气质量指标，提出生态遥感监测的“植被-土壤-不透水层-大气(VISA)框架”，并构建城市群生态综合遥感指数(RSUAE)^[14]。