礦區(qū)環(huán)境高分辨率遙感監(jiān)測及其信息資源開發(fā)利用的方法與應(yīng)用研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源是工業(yè)的“血液”和“糧食”，是國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，由于長期大規(guī)模和超強度的礦產(chǎn)資源開發(fā)，加上歷史生態(tài)欠賬較多和對礦產(chǎn)資源需求日益增加都給當前礦區(qū)環(huán)境保護工作帶來了前所未有的壓力。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境管理的耳目，是環(huán)境管理最基礎(chǔ)、最基本的支撐力量。面對尖銳復(fù)雜的礦區(qū)環(huán)境問題，如果監(jiān)測業(yè)務(wù)跟不上，就會使得保護和治理工作措手不及、應(yīng)對無方、貽誤戰(zhàn)機。為了實現(xiàn)《先進的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)綱要(2010-2020年)》提出的

2、“天地一體的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，和諧統(tǒng)一的環(huán)境監(jiān)測格局”的升級轉(zhuǎn)型，這就對現(xiàn)有的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的信息獲取、處理、集成和綜合服務(wù)等提出了新的要求。
　　 進入21世紀以來，隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展及其商業(yè)數(shù)據(jù)銷售的一些限制相繼解除，高分辨率遙感影像已成為礦區(qū)環(huán)境信息獲取的重要載體。特別是2006年以來，高分辨率遙感調(diào)查與監(jiān)測在全國主要成礦帶及礦集區(qū)的工程化實施使得礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)得到了內(nèi)容的極大豐富以及數(shù)據(jù)量的急劇累積，但是相應(yīng)的監(jiān)測分

3、析和開發(fā)利用的研究力度卻存在明顯的滯后和不足。為此，本文從監(jiān)測分析與信息資源開發(fā)利用兩個層面展開一系列的研究工作。
　　 首先，針對現(xiàn)有監(jiān)測分析研究主要局限于空間信息提取與統(tǒng)計分析的問題，圍繞礦區(qū)環(huán)境問題產(chǎn)生源頭的土地破壞以及非污染和污染問題分別展開監(jiān)測分析方法研究。具體內(nèi)容包括：
　　 ①確定礦區(qū)土地破壞遙感分類體系，建立開采面、尾礦庫、固體廢棄物、工礦建筑、工礦道路5類土地破壞的解譯標志系統(tǒng)，在3S技術(shù)支持下進行室內(nèi)

4、解譯和野外驗證，構(gòu)建傳統(tǒng)二維圖件所難以表述的遙感三維數(shù)據(jù)模型、坡度三維數(shù)據(jù)模型、匯水三維數(shù)據(jù)模型，在多源數(shù)據(jù)支持下以土地破壞生態(tài)補償評估為應(yīng)用指向研究屬性信息配賦的內(nèi)容和方法，引入土地利用變化測度模型建立以三維量算面積為參數(shù)的土地破壞動態(tài)變化分析模型。
　　 ②設(shè)計針對礦區(qū)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的景觀分類系統(tǒng)，采用高分辨率遙感數(shù)據(jù)和決策樹分類方法獲取景觀分類影像，利用Fragstats景觀指數(shù)計算軟件自動提取研究9個生態(tài)子區(qū)的LPI、LS

5、I、MPS、PSSD、FD、CONTAG、AWMPFD、SHDI等8個景觀指標，選擇主成分多元統(tǒng)計分析模型實現(xiàn)礦區(qū)景觀生態(tài)質(zhì)量綜合量化評價與主導(dǎo)因子分析，進行分區(qū)評價結(jié)果的差異性比較與實證研究。
　　 ③以大氣環(huán)境、水污染、土壤污染以及生物污染地面監(jiān)測數(shù)據(jù)為集成與分析內(nèi)容，研究三維遙感數(shù)據(jù)模型與地面調(diào)查及監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化集成及其統(tǒng)計分析、綜合預(yù)警的技術(shù)方法。
　　 其次，針對監(jiān)測信息應(yīng)用指向主要局限于礦業(yè)秩序監(jiān)督、礦產(chǎn)資源

6、規(guī)劃管理及其地質(zhì)減災(zāi)防災(zāi)等礦政管理領(lǐng)域，以提供數(shù)據(jù)與功能服務(wù)給礦區(qū)和社會研究群體為需求導(dǎo)向，通過監(jiān)測分析系統(tǒng)與服務(wù)平臺構(gòu)建和展開礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測信息資源的開發(fā)利用應(yīng)用研究。具體內(nèi)容包括：
　　 ①借助VRMap SDK開發(fā)礦區(qū)土地破壞測度及非污染模型分析三維可視化系統(tǒng)，開發(fā)實現(xiàn)地面污染監(jiān)測數(shù)據(jù)與遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集成的后臺管理以及數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、綜合預(yù)警計算的通用化前端分析3D GIS工具。顧及礦區(qū)居民的主要環(huán)境利益訴求，搭建面向社區(qū)

7、服務(wù)的觸摸式礦區(qū)環(huán)境污染信息平臺。
　　 ②采用Oracle llg作為存儲和管理技術(shù)平臺，以MapBuilder llg作為空間數(shù)據(jù)的接收轉(zhuǎn)化工具研究多源異構(gòu)監(jiān)測空間數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與可用性校驗方法，設(shè)計分類編碼體系和元數(shù)據(jù)描述方法，借助Oracle Map llg實現(xiàn)集后臺管理和前端服務(wù)為一體的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)Web共享可視化集成系統(tǒng)。
　　 最后，總結(jié)了本文的研究成果，并展望本文后續(xù)研究工作，主要集中在：①在礦區(qū)土地破壞

8、監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進一步疊加非污染、污染的監(jiān)測成果并進行統(tǒng)計分析與空間分析，為達成環(huán)境問題致因分析的清晰化以及源頭控制有效實施的應(yīng)用目標提供更加深層次的決策信息。進一步區(qū)分研究區(qū)域礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦業(yè)旅游開發(fā)對土地利用變化及其環(huán)境影響分析。②進一步分析多時相景觀生態(tài)質(zhì)量變化以及各景觀指數(shù)變化對礦區(qū)環(huán)境所造成的影響。③在污染監(jiān)測管理與分析3D GIS工具中集成無線傳輸?shù)奈廴咀詣颖O(jiān)測及野外調(diào)查數(shù)據(jù)PAD采集數(shù)據(jù)，提升自動測報能力。④集成在線監(jiān)測