基于时间序列模型的戈壁荒漠露天矿生态环境评价

矿区生态环境评价中常采用单景、多景遥感数据来进行评价,但这2种数据存在时间不一致性和评估不准确性的缺点。为实现矿区生态环境的准确监测,以戈壁荒漠露天矿及其周边环境为研究对象,采用CFmask算法+Tmask算法获取纯净像元反射率。经时间序列模型合成研究区年度遥感数据,采用压力-状态-响应模型对其进行长时间序列生态环境评价。结果表明:(1)基于时间序列模型预测的地表反射率值与对应局部区域的卫星观测地表反射率值差异较小且其真彩色影像视觉差异较小,非纯净像元位置处预测反射率与周边纯净像元地表反射率真彩色影像视觉差异较小。以2022年各波段纯净像元反射率观测值与预测值验证精度,结果显示观测值与预测值显著相关(相关系数均大于0.6)。实地考察数据与经时间序列预测数据得到的生态环境指数的相关性(R^(2)=0.450)优于单景生态指数(R^(2)=0.347)、多景生态指数(R^(2)=0.386)。(2)2013—2021年研究区整体生态环境较差,呈南高北低、西高东低的空间格局,且随着时间增加,南部生态环境退化较为严重。矿区内生态环境变化较矿区外生态环境变化稳定,矿区外生态环境退化较快。(3)生态差、生态中、生态优面积的年变化速率分别为0.005/a、0.002/a、-0.007/a。各生态等级状况随时间呈现景观破碎度减小、景观异质性减小、聚合度增加态势,生态优斑块流向生态中、生态差斑块,生态差等级逐渐成为研究区生态环境主要生态等级。矿区内各等级占比稳定,矿区外生态差占比逐年增加。在对研究区进行生态修复时应尽量避免在半阳坡方向种植作物,且在阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡方向种植作物时均应避免坡度大于17.5°。