抚顺西露天矿矿区动态变化卫星遥感监测

　　摘要：利用Landsat和中巴资源卫星影象数据，应用卫星遥感技术，监测抚顺西露天矿自80年代以来矿区动态变化情况。
　　关键词：中巴卫星；遥感；抚顺西露天矿
　　
　　
　　1引言
　　遥感技术作为目前一种最先进的信息采集方式，具有信息量大、成本低和快速的特点，是生态环境监测中的非常重要的技术手段[1]。近年来遥感技术又进入一个新的发展时期．主要是空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率的大幅度提高[2，3]。因此，矿山环境遥感面临着重大的发展机遇。利用遥感技术可快速、可靠地监测矿山开发状况和矿区生态环境问题[2，4]。
　　矿区自然生态环境问题包括：对地表的破坏、对土地的占用和破坏，对自然景观的影响和破坏，造成“三废”污染，破坏水资源、造成水土流失，诱发或孕育滑坡、泥石流、冲击地压、矿震等动力地质、环境地质问题，噪声和振动污染，热污染等[1，3、5]。矿产开发造成的土地资源破坏和引发的严重生态环境问题，严重制约资源与环境的可持续发展[1，4]。目前，国内外已有许多科学工作者利用遥感技术对矿区生态环境监测做了研究[1]。在国外，Venkataraman等综合遥感数据和有限的基础数据定性分析了矿区植被、土地利用、地表水、地下水和土质受矿产开发的影响程度[6]；在国内金学林等全面分析了遥感技术和其他先进技术在矿区生态环境监测中应用的可行性，并对晋城、铜川、开滦等矿区作了实际应用[7]。
　　2西露天矿简介
　　抚顺西露天矿位于辽宁省抚顺市市区西南部，浑河南岸，千台山北麓，她以历史悠久、规模宏伟、技术先进而闻名于世。是举世闻名的深大型露天煤矿。西露天矿开采于1901年，1914年转为露天开采，至今已开采近百年。矿坑东西长6.6km，南北宽2.2km，总面积为10.87km2，开采垂直深度西区415m。该矿的产品为优质动力煤和油母页岩富矿。建国后，西露天矿共为国家生产煤炭2.7×109t，油母页岩富矿5.1×109t，为国家的经济建设做出较大贡献。然而、由于长期的开采以及开采中未能注意采取保护措施，露天矿在生产过程中发生过一系列滑坡、泥石流、地面塌陷变形等地质灾害，给抚顺市及周围的自然生态环境带来严重的影响。
　　3数据及研究方法
　　以LandsatTM和CBERS卫星影像为主要的数据来源。本文以约每10年作为一个动态变化时间段，采用80年代、90年代的LandsatTM影像数据，2007年12月1日CBERS02BHR影像和2008年5月31日CBERS02B多光谱影像数据。
　　本文利用ErdasImagine软件影像处理功能，对影像数据进行处理，包括影像数据的精配准以及对2007年和2009年CBERS02B影像做分辨率融合处理，并通过目视解译、人机交互解译、计算机自动识别与信息提取等方法，解译矿区裸地及植被在不同年
　　
　　资助课题：辽河流域水污染控制综合决策支撑平台，课题编号：2008ZX07208-001-05
　　
　　代的面积大小，进而得出其变化趋势。
　　分辨率融合是对不同空间分辨率遥感影像的融合处理，使处理后的遥感影像既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特征，从而达到影像增强的目的。影像分辨率融合的关键是融合前两幅影像的配准以及处理过程中融合方法的选择。分辨率融合包括主成分变换融合、乘积变换融合和比值变换融合。本文采用主成分变换融合方法，主成分变换融合是建立在影像统计特征基础上的多维线性变换，具有方差信息浓缩、数据量压缩的作用，可以更准确地揭示多波段数据结构内部的遥感信息，常常是以高分辨率数据替代多波段数据变换以后的第一主成分来达到融合的目的。多光谱影像经主成分变换融合，影像的空间分辨率得到增强，细节部分更加突出。
　　
　　　　4矿区变化遥感分析
　　为研究方便，本文将矿区分为1号区域、2号区域、3号区域和4号区域。
　　
　　图2、80年代LANDASAT卫星影像
　　矿区总面积为27.46km2。其中：1号区域裸地面积为10.1km2；2号区域裸地面积为1.88km2；3号区域裸地面积为9.69km2；4号区域面积为5.79km2。矿区范围内基本无植被覆盖。
　　
　　图3、90年代年LANDASAT卫星影像。
　　其中：1号区域裸地面积为10.59km2，与1986年相比增加了0.49km2；2号区域裸地面积为1.66km2，与1986年相比减少了0.22km2；3号区域裸地面积为9.01km2，与1986年相比减少了0.68km2；4号区域裸地面积为5.17km2，与1986年相比减少了0.62km2。矿区范围内基本无植被覆盖。
　　
　　图4、2008年CBERS02B融合后影像
　　2007年CBERS02BHR影像数据和2008年CBERS02B多光谱影像数据融合后影像。由图3可见（图中红色区域为植被覆盖区域），矿区范围内生态环境得到一定程度的恢复，植被覆盖较好的区域总计12.63km2，约占矿区总面积的45.8%。其中1号区域为5.20km2，2号区域为0.64km2，3号区域为5.62km2，4号区域为1.17km2。
　　5结语
　　从卫星遥感影像解译数据可以看出，80年代至90年代，由于矿区的大面积开采，矿区范围内均为裸地，基本无植被覆盖。自90年代以来，由于减少开采量、加强矿区环境保护及生态恢复等多方面的原因，矿区裸地面积减少，到2008年矿区范围内植被覆盖较好的区域已达12.6km2。
　　利用高分辨率遥感影像数据（CBERS02BHR）与其它影像数据融合处理，在保留影像数据的多光谱特征的基础上，能够更好地体现矿区内部的细节，在矿区生态环境动态变化监测中应用前景广泛。
　　按总体设计，抚顺西露天矿已于2007年闭矿。由于抚顺西露天矿的特殊地理位置及开采方式，造成了矿区范围的生态破坏，并且对城市影响很大。利用卫星遥感等技术开展闭坑前后矿区生态环境监测研究，对我国陆续闭矿的老露天矿的生态环境监测与恢复有重要意义。
　　参考文献
　　[1]陈华丽，陈刚，郭金柱.LandsatTM在矿区生态环境动态监测中的应用[J].遥感信息，2004(1)：31-34.
　　[2]卢中正，张光超，闫永忠.煤炭矿山环境调查中遥感技术的应用研究[J].西北地质，2003，36(COO)：221-223.
　　[3]王晓红，聂洪峰，李成尊，等.不同遥感数据源在矿山开发状况及环境调查中的应用[J].国土资源遥感，2006(2)：69-71.
　　[4]赵祥，刘素红，王安建，等.基于卫星遥感数据的江西德兴铜矿开采环境影响动态监测分析[J].中国环境监测，2005，21（2）：68-73.
　　[5]曹金亮，王润福，张建萍，等.山西省矿山环境地质问题及其研究现状[J].地质通报，2004，23（11）：1119-1126.
　　[6]金学林，郭达志，盛业华.地球信息科学技术与矿区环境监测和治理[J]．煤炭学报，1997，22（4）：370-374.
　　
　　
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