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荒漠化矿区土壤碳排放高光谱遥感反演 被引量：2
1
作者 刘英 刘宇 +3 位作者 岳辉 毕银丽 彭苏萍 贾羽豪 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2840-2849,共10页
随着我国“碳达峰、碳中和”政策的提出,矿区碳排放成为关注焦点,然而目前缺少矿区土壤碳排放高光谱遥感探测的有效方法。基于矿区实测土壤样品,将6种光谱数学变换方法(R、■、Log(1/R)、1st、MSC、SNV)与光谱特征筛选方法(CC-SPA)相结... 随着我国“碳达峰、碳中和”政策的提出,矿区碳排放成为关注焦点,然而目前缺少矿区土壤碳排放高光谱遥感探测的有效方法。基于矿区实测土壤样品,将6种光谱数学变换方法(R、■、Log(1/R)、1st、MSC、SNV)与光谱特征筛选方法(CC-SPA)相结合,探究新疆红沙泉露天煤矿不同土地利用类型土壤碳排放的高光谱响应特征;结合土壤温度(ST)、土壤湿度(SM)及6种光谱指数(NDVI、RVI、NGLI、SMMI、SI-T、ATI),利用偏最小二乘(PLSR)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、遗传优化神经网络(GA-BP)算法得到土壤碳排放最优遥感反演模型。主要结论如下:(1)自然条件下非采矿影响区土壤反射率明显高于采矿影响区,其中南线受煤炭开采影响最大,反射率最低,证明采矿活动对矿区土壤产生了影响;(2)光谱特征筛选方面,基于相关系数-连续投影算法(CC-SPA)提取的碳排放特征波段数远小于单一方法,且筛选结果呈现聚集式分布,主要集中于1600~2200 nm波长范围内,白天特征波段数远高于夜晚,相较于白天,夜晚特征波段具有明显向长波移动的特征。(3)添加基于反射率构建的光谱指数及ST、SM的反演模型估测土壤碳排放速率的精度明显提升,基于一阶微分变换(1st)的支持向量机模型(SVM)模型反演矿区综合土地利用类型土壤碳排放效果最好(验证集R2=0.813、RMSE=0.116);5种不同土地利用类型土壤碳排放最佳指数组合方式存在差异,引入不同的光谱指数对土壤碳排放速率的估测精度均有不同程度的提升(验证集R2均在0.8以上),其土壤碳排放最优反演模型均可较为准确地估算红沙泉矿区不同土地利用类型土壤的碳排放速率。本研究可为荒漠化矿区土壤碳排放遥感反演提供依据,定量识别不同土地利用类型下土壤的碳源汇效应,并实现了矿区碳排放的无损探测,为我国“30·60”双碳目标提供数据支撑。 展开更多
关键词 碳排放 高光谱 不同土地利用类型 昼夜 荒漠化矿区
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荒漠化矿区地下采矿对地表土壤湿度的影响 被引量：8
2
作者 刘英 吴立新 +2 位作者 岳辉 马保东 孟哲哲 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第11期197-202,共6页
为探索煤炭地下开采是否对地表土壤湿度产生影响,以典型的荒漠化矿区神东矿区为研究对象,在构建土壤湿度监测指数和尺度化土壤湿度监测指数的基础上,通过消除遥感数据时相差异的影响,基于矿区两期遥感影像数据,反演得到研究区土壤湿度... 为探索煤炭地下开采是否对地表土壤湿度产生影响,以典型的荒漠化矿区神东矿区为研究对象,在构建土壤湿度监测指数和尺度化土壤湿度监测指数的基础上,通过消除遥感数据时相差异的影响,基于矿区两期遥感影像数据,反演得到研究区土壤湿度分布图,从矿井尺度上分析地下煤炭开采对神东矿区9个矿井的地表土壤湿度的影响,并利用实地调查土壤湿度数据对其进行验证。结果表明:地下煤炭开采活动对大柳塔、活鸡兔、锦界、榆家梁、石圪台、补连塔等矿井浅层土壤湿度产生了负面影响,导致采区土壤湿度小于非采区,与实地调查结果相吻合;上湾-尔林兔、乌兰木伦、哈拉沟矿井浅层土壤湿度并未受到地下采煤活动的显著影响。实践表明,开展植被建设、加强矿井水的循环利用等手段可以部分消除采矿活动的负面影响。 展开更多
关键词 荒漠化矿区 土壤湿度 采矿扰动 煤炭开采
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基于Sentinel-2的荒漠化矿区生态环境监测 被引量：10
3
作者 吴群英 苗彦平 +2 位作者 陈秋计 侯恩科 李继业 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第1期87-94,共8页
随着我国能源战略西移,西部荒漠化地区正成为重要的煤炭生产基地。快速准确地获取矿区生态环境信息,为绿色矿山及区域生态文明建设提供数据支撑,成为当前迫切需要解决的关键问题之一。以榆林某矿区为研究范围,基于当前空间分辨率较高的... 随着我国能源战略西移,西部荒漠化地区正成为重要的煤炭生产基地。快速准确地获取矿区生态环境信息,为绿色矿山及区域生态文明建设提供数据支撑,成为当前迫切需要解决的关键问题之一。以榆林某矿区为研究范围,基于当前空间分辨率较高的民用卫星Sentinel-2数据,通过波段运算、缨帽变换等方法,提取研究区土壤亮度指数(SBI)、植被绿度指数(GVI)、湿度指数(WET)等生态环境因子,选择综合指数法计算遥感生态指数(RSEI),监测研究区2016—2019年的生态环境质量变化。研究结果表明该矿区的RSEI值较低,总体生态环境质量较差;矿山建设与开发导致局部地区生态环境出现退化,需要在绿色矿山建设中采取有针对性的措施,减少土地损害,提升矿区植被覆盖度。所提出的信息提取方法及评价模型方便快捷,可以为大范围的矿区可持续发展提供有效的技术支撑。 展开更多
关键词 Sentinel-2 生态环境 荒漠化矿区 遥感生态指数 缨帽变换
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风积沙箱式充填体压实机理及密实度调控机制研究
4
作者 王伟 张志义 赵博 《中国矿业》 北大核心 2025年第6期194-203,共10页
采空区充填是控制覆岩移动的有效方式,而散状充填材料的压实度是影响充填效果的重要因素之一。本文根据西北荒漠化矿区地表缺水多沙且生态环境脆弱的特点,提出了采空区内风积沙箱式充填的煤沙置换设想,并对风积沙箱式充填体的压实机理... 采空区充填是控制覆岩移动的有效方式,而散状充填材料的压实度是影响充填效果的重要因素之一。本文根据西北荒漠化矿区地表缺水多沙且生态环境脆弱的特点,提出了采空区内风积沙箱式充填的煤沙置换设想,并对风积沙箱式充填体的压实机理及密实度调控机制进行了研究。首先,采集新疆准东五彩湾矿区地表风积沙试样进行了实验室三轴压缩试验,用于分析干式风积沙在柔性网箱约束下的固结特性,结果发现风积沙箱式充填体存在临界承载强度的现象,且侧向约束强度越大其临界承载强度也越大。其次,为了进一步解释上述现象发生的机理,建立了能够同时模拟网箱结构和风积沙颗粒材料的FLAC-PFC耦合数值模型,在完全复现上述物理三轴压缩试验结果的基础上,从风积沙颗粒间孔隙度和力链的微观角度划分了风积沙箱式充填体在轴向压缩过程中密实度变化的三个过程,认为风积沙箱式充填体存在临界承载强度的原因是其内部风积沙存在临界最大压实度。再次,结合井下采空区有限的充填作业空间和作业时间,提出了风积沙箱式充填体表面振动压实工艺,并通过对振动参数下的风积沙箱式充填体临界最大压实度的模拟分析,提出了最优的振动压实参数组合。最后,对不同密实度的风积沙进行了采空区充填数值模拟试验,并借此分析对于上覆岩层的支护作用,从而为风积沙箱式充填体在采空区内充填工艺提供理论参考。 展开更多
关键词 荒漠化矿区 风积沙箱式充填 FLAC-PFC数值模拟 振动压实机理 采空区充填
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沙金矿废弃矿区林业复垦树种选择
5
作者 王春辉 于亚玲 李冬梅 《森林工程》 北大核心 2001年第4期8-9,共2页
沙金矿废弃矿区．由于森林植被被破坏，水土流失严重，形成矿区荒漠化。本文提出选择沙棘树种．作为林业复垦的选择树种。通过实残，收到理想效果。
关键词 生物复垦 沙棘 沙金矿废弃矿区 树种选择 立地条件 矿区荒漠化
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红沙泉露天煤矿土壤盐渍化遥感监测 被引量：1
6
作者 韩勇 于翔宇 +4 位作者 姜凯升 刘英 彭苏萍 毕银丽 岳辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期704-712,共9页
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... 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 km^(2)),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 km^(2))小于非盐渍化土壤向盐渍化土壤的转移量(约24.70 km^(2)),土壤盐渍化呈加重状态。③GSSIM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。 展开更多
关键词 土壤盐渍化 最优监测指数 多源遥感 荒漠化矿区 GSSIM
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