红沙泉露天煤矿土壤盐渍化遥感监测
韩勇1
于翔宇2
姜凯升1
刘英3
彭苏萍4
毕银丽5
岳辉3
1.国能新疆红沙泉能源有限责任公司,新疆乌鲁木齐 8381002.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 7100543.西安科技大学测绘科学与技术学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院,陕西西安 7100544.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京1000835.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院,陕西西安 710054
摘要：地处我国西部荒漠化地区的红沙泉露天煤矿是我国重要的煤炭生产基地之一,而盐渍化问题是影响该地区生态环境的重要因素.利用Landsat(30 m)、Sentinel-2(10 m)及无人机(0.188 m)多光谱影像计算红沙泉矿区10 个盐渍化指数,与实测电导率进行相关性分析,根据相关系数选出最优指数,并利用该指数、梯度结构相似度指数(Gradient-based Structural Similarity,GSSIM)及一元线性回归法监测研究区土壤盐渍化动态变化状况.结果表明:①实测土壤 EC 与 UAV、Landsat和Sentinel-2 计算出的S3指数的相关系数分别为 0.703、0.665 和 0.723(P＜0.01),其稳定性优于其他9 个指数,最适于监测研究区土壤盐渍化.②从 S3 指数的时空分布以及转移来看,未采矿前(1988-2006 年)非盐渍化区域零散分布在研究区东部和北部,重度盐渍化区域主要分布在研究区南部,2 种类型相对稳定,转移量较少,而轻度盐渍化土壤转移量最大(约 92.37 km2),在 2006 年尤为明显.开采初期(2006-2010 年),露天矿坑内的非盐渍化区域增加,且轻度、中度和重度盐渍土主要转移为非、轻度、中度盐渍化土壤.随开采加剧(2010-2020 年),重度盐渍化区域在矿区排土场增加较为明显,非盐渍化区域随矿坑的开采与阶梯处土壤长期堆积,在矿坑内部呈现先增加后减少的趋势.整体上,盐渍化土壤向非盐渍化土壤的转移量(6.51 km2)小于非盐渍化土壤向盐渍化土壤的转移量(约24.70 km2),土壤盐渍化呈加重状态.③ GSSIM监测结果表明,1988-2006 年(采矿前)突变区主要分布在研究区中、北部,且零散分布在中变区周围,而低变区大面积分布在研究区中;2006-2010 年(采矿初期),突变区向北转移,且低、中和突变区的S3指数均以减少为主.矿坑开采加重的2010-2020 年(采矿加剧)研究区突变区大幅度增加(增加 7.10%),且集中分布在矿坑周围,表明矿坑内盐度发生了明显变化.1988-2020 年,低、中和突变区分别占 25.02%、38.52%和36.47%,且突变区集中在矿坑和电厂周围.分析地物与GSSIM影像可知,地表被水泥和煤矿覆盖的区域会导致盐渍化减轻,而排土场和未开采的风沙堆积地区可能会造成盐渍化加重.对比Slope影像可知,GSSIM突变区中变区在矿坑周围与 Slope 影像中显著不显著变化位置相对应,说明GSSIM可以定量分析盐渍化的时空变化规律.
关键词：土壤盐渍化最优监测指数多源遥感荒漠化矿区GSSIM
分类号：TD752(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家能源集团重大先导资助项目(GJNY2030XDXM1903.2)
论文发表日期：2023-12-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 704-712 )
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