矿业密集区地表热环境时空异质性驱动机理

基于Landsat遥感影像热红外波段数据,利用大气校正法反演地表水热因子中的地表温度值,基于Landsat遥感影像可见光波段,从生物地球物理效应角度提取下垫面地表扰动类型和4个生物物理参数(光合植被覆盖度,Fractional Cover of Photosynthetic Vegetation,f_(PV);土壤湿度监测指数,Soil Moisture Monitoring Index,SMMI;增强型裸土指数,Enhanced Bare Soil Index,EBSI;归一化不透水面指数,Normalized Difference Impervious Surface Index,NDISI),借助叠加分析、相关分析和回归分析,定量分析了河北省迁安市马兰庄镇地表热环境时空异质性特征并可视化,以及4个生物地球物理参数的响应规律.结果表明:矿业用地地表温度最高,属热岛效应聚集区;地表下垫面扰动类型以及4个驱动因子的时空变化,导致研究区夏季午间地表热环境异质性较大,且5期影像下垫面地表温度均呈现出工矿用地>居民地>耕地>林地>水域的分异特征;单因素回归分析表明,f_(PV)和SMMI指数与归一化地表温度(Normalized Land Surface Temperature,NLST)呈线性负相关(P<0.01),EBSI和NDISI与NLST呈线性正相关(P<0.01);多元回归分析表明,利用4个生物物理参数综合考量地表热环境异质性,可全面反映下垫面生物物理参数与地表温度的真实关系,且5期影像与LST呈负相关关系的SMMI回归系数均大于f_(PV),说明地表温度的下降与土壤湿度的增加有明显的关系;与LST呈正相关关系的EBSI回归系数均大于NDISI,说明地表温度的上升与裸土的增加有明显的关系.研究结果可为矿业密集区地表热环境异质性的评估和优化提供定量参考.

矿业密集区地表热环境时空演变特征及驱动力分析

矿产资源是人类赖以生存的重要物质基础,矿业开采在促进地方经济、文化等快速发展的同时,会对区域地表热环境造成一定影响。在遥感和地理信息系统(geographic information system, GIS)技术的支持下,准确和快速地获取地表温度(land surface temperature, LST)及矿业用地信息,结合迁安市矿业开发过程特点,借助“黄蓝—差值影像法”、叠加分析法和剖面分析法等方法,系统分析了2000—2018年间,迁安市矿业密集区马兰庄镇的地表热环境时空演变特征及驱动力。结果表明:贯穿典型矿业用地的4条温度剖面线的波谷(低温区)均位于绿地和水域,波峰(高温区)均位于矿区采场裸岩、未进行生态修复的排土场矿渣和尾矿库内尾砂。2000—2018年马兰庄镇的高温区面积占比从2000年的25.11%,上升到2008年的39.93%,再下降到2018年的28.71%;矿业用地占比从2000年的25.78%,上升到2008年的38.78%,再下降到2018年的27.94%;矿业用地和高温区变化趋势基本一致,并且矿业用地与高温区空间位置基本重合。研究结果将深化矿业密集区地表热环境时空演变特征规律的认识,为制定缓解高温聚集效应策略提供定量参考依据。

矿业开发密集区地表热环境分异效应遥感评价模型构建研究

矿产资源的开发推动了社会经济的迅速发展,但同时也使矿区成为地表高温聚集区,对生态环境带来不利影响。基于2000~2018年研究区的Landsat卫星遥感影像,利用辐射传输方程法(Radiative Transfer Equation,RTE)反演地表温度(Land Surface Temperature,LST);基于NDVI-DFI像元三分模型反演植被覆盖度(Vegetation Fractional Coverage,VFC);借助回归分析法定量分析4个陆表生物物理指标(光合植被覆盖度(Fractional Cover of Photosynthetic Vegetation,fPV),土壤湿度(Normalized Difference Moisture Index,NDMI),建筑指数(Normalized Difference Build-Up Index,NDBI),裸土指数(Bare Soil Index,BSI))对地表温度的驱动机制;利用主成分分析方法(Principal Component Analysis,PCA)耦合以上4个生态参数,提出一种能够综合分析矿业开发密集区地表热环境分异效应的遥感综合生态模型(Remote Sensing Integrated Ecological Index,RSIEI),利用时空分析法定量化和可视化分析矿业开发密集区地表热环境时空分异的影响机理;借助热场变异指数(Heat Index,HI)分析研究区地表热环境分异效应与生态环境质量之间的关系。结果表明:4个生态参数对地表热环境分异效应具有不同的驱动作用,定量回归分析表明,fPV和NDMI与LST均呈线性负相关关系,并通过了p<0.01的显著性检验,说明光合植被覆盖度和土壤湿度的增加,对地表均具有降温效应;NDBI和BSI与LST均呈线性正相关关系,并通过了p<0.01的显著性检验,说明建筑用地和裸地面积的增加,对地表起升温效应。4个镇域矿业开发密集区RSIEI影像与LST影像的空间光谱分布特征表明,二者具有空间逆关联特点,即RSIEI值高(生态环境质量好)的像元对应于LST值低的像元,反之亦然。对4个镇域矿业开发密集区3个年份的RSIEI与LST的定量回归分析表明,RSIEI的值每上升10%,LST的值相应下降0.67~0.77°C。经验证基于主成分分析方法建立的RSIEI模型适用于矿业开发密集区地表热环境分异效应的综合评估。

矿业活动密集区河池市主要农产品铅含量分析研究

为阐述矿业活动密集区河池市主要农产品铅含量现状及其潜在风险,在各大数据库检索并收集国内外近10a以来公开发表的关于河池地区农产品铅含量的文献。涉及河池市多个县及乡镇,农产品样点共870个。结果表明,铅含量范围为ND-0. 708mg/kg,其中蔬菜类、大米及玉米类的几何均值分别为0. 223、0. 057、0. 078mg/kg。农产品中蔬菜铅含量显著高于玉米和大米,同一类型农产品中铅高值主要分布在南丹县。河池市土壤和农产品受到不同程度的铅危害且分布具有区域特征。在已研究区域中南丹和环江等矿业集中县区污染较严重,基于河池市目前未涉及调查区域罗城、大化、宜州等部分地区作进一步的研究。结合土壤及农产品铅含量污染状况对当地土壤进行综合性评价,为土壤治理与修复、保障农产品质量的安全和促进农业的可持续发展及人类的健康提供重要的理论基础。