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基于遥感绿色指数的矿区生态环境质量评价研究——以义马矿区为例

彭金艳 王世东 潘金胤

彭金艳, 王世东, 潘金胤. 基于遥感绿色指数的矿区生态环境质量评价研究——以义马矿区为例[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(5): 704-713. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.012
引用本文: 彭金艳, 王世东, 潘金胤. 基于遥感绿色指数的矿区生态环境质量评价研究——以义马矿区为例[J]. 矿业科学学报, 2023, 8(5): 704-713. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.012
Peng Jinyan, Wang Shidong, Pan Jinyin. Study on ecological quality evaluation of mining area based on remote sensing green index—Taking Yima mining area as an example[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(5): 704-713. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.012
Citation: Peng Jinyan, Wang Shidong, Pan Jinyin. Study on ecological quality evaluation of mining area based on remote sensing green index—Taking Yima mining area as an example[J]. Journal of Mining Science and Technology, 2023, 8(5): 704-713. doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.012

基于遥感绿色指数的矿区生态环境质量评价研究——以义马矿区为例

doi: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.012
基金项目: 

国家自然科学基金 U22A20620

国家自然科学基金 U21A20108

河南理工大学自然科学基金 B2023-21

详细信息
    作者简介:

    彭金艳(1999—),女,河南永城人,硕士研究生,主要从事资源环境遥感方面的研究工作。Tel:18238033911,E-mail:2423954350@qq.com

    通讯作者:

    王世东(1978—),男,河南清丰人,博士,教授,主要从事资源环境遥感、土地利用与土地复垦等方面的研究工作。Tel:13839105901,E-mail:wsd0908@163.com

  • 中图分类号: X821

Study on ecological quality evaluation of mining area based on remote sensing green index—Taking Yima mining area as an example

  • 摘要: 矿区的开采活动对区域的生态环境质量具有很大影响。为了更加客观准确地评价矿区生态环境质量,构建了一种适用于研究矿区生态环境质量的遥感绿色指数(RSGI)模型,并初次将模型应用于义马矿区的生态环境质量评价。基于1991年、2011年、2021年的Landsat遥感影像,利用ENVI5.3软件对遥感影像进行监督分类、计算遥感绿色指数,从时间和空间上对义马矿区近30年生态环境质量进行评价;并运用皮尔逊相关系数分析了矿区生态环境质量与矿区各生态要素之间的相关性。结果表明:① 1991—2021年总体的生态环境质量以优为主,绿色空间面积均达到80%以上;② 1991年、2011年和2021年义马矿区RSGI数值分别为0.90、0.91和0.89,其生态环境质量呈现先增长后缓慢下降,总体上处于下降趋势;③ 1991—2021年间,生态环境质量变化明显的是城镇以及矿区,大部分城镇和矿区生态环境质量呈现下降趋势,说明义马矿区生态环境质量的变化与矿业开发活动密切相关;④遥感绿色指数高的地方,其耕地、林地、草地所占面积比重比较大,建筑物和不透水表面面积占比较小,遥感绿色指数与各指标之间有显著的相关性。研究结果为义马矿区生态环境修复与绿色矿山建设提供重要的科学依据。
  • 图  1  研究区地理位置

    Figure  1.  Geographical location of the study area

    图  2  1991年、2011年、2021年义马矿区土地利用分类

    Figure  2.  Classification of land use in Yima Mining area in 1991, 2011 and 2021

    图  3  1991年、2011年、2021年土地利用空间变化

    Figure  3.  Spatial changes of land use in 1991, 2011and 2021

    图  4  1991、2011、2021年义马矿区RSGI等级分布

    Figure  4.  RSGI grade distribution of Yima Mining area in 1991, 2011 and 2021

    图  5  1991、2011、2021年RSGI变化极差

    Figure  5.  Extremely poor RSGI changes in 1991, 2011 and 2021

    表  1  生态环境质量等级划分

    Table  1.   Classification of ecological and environmental quality

    生态环境质量等级 遥感绿色指数值范围
    0.00~0.30
    较低 0.30~0.50
    0.50 ~0.75
    较高 0.75~0.90
    0.90~1.00
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    表  2  1991年、2011年、2021年土地利用类型统计

    Table  2.   Statistics of land use types in 1991, 2011 and 2021

    土地利用类型 1991年 2011年 2021年
    面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/% 面积/km2 比例/%
    建筑物 278.18 13.38 281.71 13.55 285.94 13.75
    不透水表面 24.35 1.20 24.35 1.18 51.74 2.49
    河流或湖泊 31.05 1.50 55.02 2.65 56.38 2.71
    草地 328.94 15.82 327.21 15.74 241.51 11.62
    林地 270.88 13.03 268.21 12.90 362.15 16.48
    耕地 1 076.99 51.80 1 074.33 51.67 1 037.07 50.81
    裸地 68.90 3.31 48.66 2.34 44.49 2.14
    总计 2 079.29 100.00 2 079.29 100.00 2 079.29 100.00
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    表  3  1991—2021年生态环境质量等级面积和比例

    Table  3.   Area and proportion of ecological and environmental quality grades from 1991 to 2021

    RSGI等级 1991年 2011年 2021年
    面积/km2 占比/% 面积/km2 占比/% 面积/km2 占比/%
    3.80 0.18 3.80 0.18 4.76 0.23
    较低 0.99 0.04 0.99 0.05 0.00 0.00
    91.61 4.41 18.32 0.88 18.32 0.88
    较高 385.05 18.52 646.59 31.10 709.54 34.12
    1 597.84 76.85 1 409.59 67.79 1 346.67 64.77
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    表  4  生态环境质量等级和面积统计

    Table  4.   Statistical of ecological environment quality level and area

    年份 生态变化类型 变化极差 面积/km2 变化比例/% 总变化/%
    1991—2011 生态改善 +2 79.90 3.84 9.72
    +1 122.27 5.88
    生态不变 0 1 573.81 75.69 75.69
    生态退化 -1 179.34 8.63 14.59
    -2 123.97 5.96
    2011—2021 生态改善 +2 44.26 2.13 6.98
    +1 100.80 4.85
    生态不变 0 1 308.77 62.94 62.94
    生态退化 -1 562.82 27.07 30.08
    -2 62.64 3.01
    1991—2021 生态改善 +2 79.90 3.84 9.72
    +1 122.27 5.88
    生态不变 0 1 088.78 52.36 52.36
    生态退化 -1 570.95 27.46 37.92
    -2 217.39 10.46
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    表  5  1991—2021年各指标和RSGI指数的相关系数矩阵

    Table  5.   Correlation coefficient matrix of each indicator and RSGI index from 1991 to 2021

    指标 皮尔逊相关性显著性 RSGI 裸地密度 建筑密度 不透水密度 河流密度 绿色空间密度
    RSGI 双尾 1 -0.942 -0.972 -0.985 0.955 0.999*
    0.219 0.150 0.109 0.191 0.027
    裸地密度 双尾 -0.942 1 0.994 0.871 -0.999* -0.927
    0.219 0.069 0.328 0.028 0.245
    建筑密度 双尾 -0.972 0.994 1 0.918 -0.998* -0.962
    0.150 0.069 0.259 0.041 0.177
    不透水表面密度 双尾 -0.985 0.871 0.918 1 0.891 -0.992
    0.109 0.328 0.259 0.300 0.082
    河流密度 双尾 0.955 0.999* -0.998* 0.891 1 0.942
    0.191 0.028 0.041 0.300 0.217
    绿色空间密度 双尾 0.999* -0.927 -0.962 -0.992 0.942 1
    0.027 0.245 0.177 0.082 0.217
    注:* 在0.05级别(双尾),相关性显著[26]
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-09
  • 修回日期:  2023-04-05
  • 刊出日期:  2023-10-31

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