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遥感技术在矿区土地生态修复监测中的应用

土地复垦和土地生态修复是当前热点,土地复垦本质上是对土地资源、土壤资源、水资源等可利用能力的恢复,而土地生态修复是一项系统工程,不仅涉及废弃地所处的地质、地貌、水文、植被、土壤等影响因素,还需要生态学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学等多个领域的相关技术支持[1].

充分利用高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率遥感信息,获取矿区土地复垦和生态修复的动态变化[2],应用GIS系统空间分析和模型评价的功能得到土地修复、土壤修复、水资源修复、大气资源修复等土壤及环境指标,评估污染水平和恢复水平,为生态复垦提供政策调整方向,是3S 技术在土地生态复垦中的一项重要应用.

1 监测点信息的动态获取

土地生态复垦包含土地再利用、生态保护、地质灾害防治和生态景观建设等方面的内容.这包括三大评价对象：土地状态、植被状态、环境状态.还要设立一些主要监测点,如土地覆盖、植被种类、植被长势、大气成分、土壤环境指标、水中污染物含量等.这些监测点的信息通过遥感技术可以获取,而且是多时相的,因此,在获得监测现象空间分布的同时,还带有动态变化信息.最后,综合利用评价模型得出生态复垦水平及修复水平,以评价生态复垦的有效性,并为后续修复工作提供方向.

1.1 植被指数的应用

矿区植被受环境变化、地下水位变化、矿区重金属污染、水污染等多种因素影响,植被覆盖率大幅下降,物种群落几近消失.而植被可以有效修复土壤、保持水土,减轻地质危害,改善生态环境,是土地生态修复最有力的工具.“植被指数”利用遥感数据不同波段探测反射率的组合算式,提取植被范围,评价植物生长状况.其物理技术是植物在红光波段的吸收和在近红外波段的反射差异,通过这2个波段测值的不同组合可得到不同的植被指数.如NDVI、RVI、PVI 等,植被指数可以提取植被覆盖及动态变化信息,评价植被长势,区分植物品种等,已突破一个像元的精度限制,达到亚像元级别,即在一个像元内区分植被与背景土壤.

1.2 大气遥感与水资源遥感

采矿后排放的有毒水对周边的土壤和水资源造成极大污染,遗留于地表的固态废料同样有毒,如煤矸石,它散发的气体严重污染了矿区大气.遥感在大气监测和水质监测中已有研究成果,遥感卫星、航空探测传感器、遥感车等在环境监测与水质监测中已成为重要工具.遥感技术获取信息速度快、监测面积广,便于大范围地区的动态监测大气环境污染物及其运动轨迹.目前,水质遥感的精度尚有不足,往往利用水质传感器可以快速测量水质的多种参数,同时,提高水质光谱遥感的反演精度,监测水资源环境,评价水体富养化.水质遥感能反映具体的污染指标大小,目前已接近相关行业要求,有巨大的应用潜力.

1.3 激光技术获取土壤环境指标

传统土壤环境指标的获取免不了实地采样,复杂的实验室检测等繁琐过程.目前,广泛应用的激光诱导击穿光谱技术可感测所有自然元素,包括常规方法难以分析的H、Li、Be、C、N、O、S等元素,某些元素用其它技术难以分析.另外,据报道,应用三维激光扫描技术不仅能检测土壤污染源,还能监测土壤侵蚀量,研究前景广阔.

2 GIS 评价模型的建立

遥感技术通常被称为数据获取手段,它获取的土壤指标和环境指标虽然具有代表性,但土地生态修复的质量往往不是1~2个指标就可以定义的.普遍的做法是将利用遥感技术获取的多种评价指标,通过GIS空间分析与关系分析的功能构建出一个遥感生态效应的评价模型,这是近年来的研究热点,也是GIS分析的前沿方向.目前的主要方法有主成分分析、多指标赋分、遗等,我国学者多有涉猎,也初具成效.

3 结论

矿区土地的生态修复是一项长期性事业,其过程监测的重要性不言而喻,如何能快速获取土地、植被及其它环境指标的动态变化是监测的重点.遥感技术具有不接触、监测范围广、技术先进、实时动态等优势,在土地生态修复质量监测方面有较强的适应性.本文从遥感技术在植被指数的提取、土壤环境质量的测量、水资源和大气环境的监测等方面,介绍了遥感技术在土地利用现状调查、植被覆盖的提取、植被类型分类分区、植被长势及病虫害、水资源、大气污染源及分布、地质灾害监测等多方面的应用,揭示遥感技术在土地生态修复监测领域的应用前景,希望能引起研究者的重视.

参考文献

1 周连碧,王琼.矿山废弃地生态修复研究与实践[M].中国环境出版社,2010

2 胡淼等.矿区耕地土壤重金属污染评价模型与实例研究[J].环境科学学报,2014（2）

（责任编辑舒丹丹）

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