稀土被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,是涉及到國家安全的戰(zhàn)略資源和高科技材料,其中,南方離子型稀土資源為我國所獨有。然而,由于其礦點大多位于偏遠山區(qū),山高林密、礦區(qū)分散、礦點眾多,導(dǎo)致監(jiān)測成本高、難度大,非法開采屢禁不止。無序粗放的資源開發(fā)方式不僅帶來資源的浪費,而且?guī)硪幌盗械纳鷳B(tài)環(huán)境問題,如大面積土地損毀、植被破壞、水土流失等。本文在此背景下選題,從離子稀土不同的開采工藝所帶來的環(huán)境問題著手,以定南縣嶺北稀土礦區(qū)為例,結(jié)合礦區(qū)特點,研究建立了適合稀土礦區(qū)的多時相遙感土地利用、植被覆蓋、土壤侵蝕、地表擾動等問題的遙感監(jiān)測與評估方法;并分析礦區(qū)不同開采模式下的環(huán)境演變規(guī)律,為礦區(qū)環(huán)境的恢復(fù)治理提供理論依據(jù),從而為推動稀土礦區(qū)生態(tài)環(huán)境向綠色可持續(xù)方向發(fā)展提供支持。第一章,闡述了論文的選題背景、意義、研究內(nèi)容等。首先,從南方離子型稀土開采的現(xiàn)實情況,指出了礦區(qū)存在的主要問題為稀土長期無序開采所帶來的一系列生態(tài)環(huán)境問題,闡明論文研究的背景及意義;針對存在的問題,總結(jié)歸納國內(nèi)外相關(guān)成果,指出南方稀土礦區(qū)由于本身位于紅壤丘陵生態(tài)脆弱區(qū),另外由于其特殊的成礦環(huán)境和開采方式,缺乏有效的針對稀土礦區(qū)特點的完善的礦區(qū)環(huán)境遙感監(jiān)測與評估方法,從而導(dǎo)出本文研究內(nèi)容、研究方法及技術(shù)路線。第二章,從不同稀土開采工藝對礦區(qū)土地利用的影響著手,采用24年的多時相Landsat TM及HJ衛(wèi)星CCD影像為數(shù)據(jù)源,對稀土礦區(qū)的土地利用變化進行監(jiān)測和分析。首先,采用分形紋理輔助分類方法對分類后比較法進行改進,構(gòu)建了可分離指數(shù)、J-M距離兩種分形窗口和波段選擇模型,并比較了其在稀土礦區(qū)的適用性,為TM和CCD影像在稀土礦區(qū)使用分形紋理輔助分類提供了定量方法。然后,使用該方法對礦區(qū)土地利用變化進行監(jiān)測分析,結(jié)果表明隨著稀土開采規(guī)模的不斷擴大,礦區(qū)荒漠化日趨嚴重,并呈現(xiàn)集中連片的趨勢,治理難度加大,局部礦區(qū)生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化,需要引起關(guān)注。原地浸礦工藝的推廣和礦區(qū)復(fù)墾工作的進行,一定程度上減緩了礦區(qū)荒漠化趨勢;稀土礦點周圍植被出現(xiàn)退化現(xiàn)象,可能是稀土開采產(chǎn)生的水土污染對植被生長造成了影響。第三章,采用Landsat系列數(shù)據(jù)和Pleiades高分影像作為數(shù)據(jù)源,研究礦區(qū)植被覆蓋度提取方法,并以此為基礎(chǔ),研究礦區(qū)植被覆蓋時空分布特征及植被覆蓋的景觀格局演變規(guī)律。結(jié)果表明:線性光譜混合模型由于考慮了礦區(qū)特有的裸露尾砂地的光譜特征,更適宜稀土礦區(qū)植被覆蓋度的提取;盡管植被覆蓋低于30%的低植被覆蓋區(qū)域所占比例不高,但集中連片趨勢非常明顯,主要為池浸/堆浸稀土開采工藝遺留下來的裸露地表,生態(tài)問題依然嚴重;植被退化主要為稀土開采導(dǎo)致的局部區(qū)域退化,盡管原地浸礦工藝一定程度上減少了對植被的破壞,但由于浸礦液體不可避免的泄漏,可能會導(dǎo)致更大范圍的植被退化,有潛在的生態(tài)風險;在礦區(qū)總體生態(tài)環(huán)境不斷改善的前提下,低植被覆蓋區(qū)域集中在礦點及礦點周邊,不同等級植被覆蓋空間分布上隨稀土開采工藝改進和礦區(qū)復(fù)墾政策的推行而發(fā)生分布模式變化,一定程度上體現(xiàn)了稀土開采工藝對礦點周邊區(qū)域植被覆蓋空間分布格局的影響。第四章,采用RS、GIS及RULSE模型,開展礦區(qū)土壤侵蝕定量評估及不同開采模式下的時空演變分析。結(jié)果表明:1990、1999、2008、2013年四個年份土壤侵蝕面積占整個礦區(qū)面積分別為22.04%、11.60%、7.74%、12.62%,總體侵蝕狀況不太嚴重,但劇烈侵蝕面積較大,是礦區(qū)水土流失的主要來源;自1999年后,礦區(qū)土壤侵蝕狀況向兩級化方向發(fā)展,池浸/堆浸工藝將植被茂密的山地變成裸露地表,直接改變了礦區(qū)的土地利用方式及植被覆蓋狀況,一定程度上造成礦區(qū)地表侵蝕急劇變化;礦點裸露地表區(qū)是礦區(qū)土壤侵蝕最為嚴重的區(qū)域,在礦區(qū)總體侵蝕情況趨向好轉(zhuǎn)的情況下,隨著礦點規(guī)模持續(xù)擴大,礦點裸露地表區(qū)的土壤侵蝕有加劇趨勢。第五章,通過對礦區(qū)地表溫度進行反演,并與其時相接近的高分影像進行對比分析,構(gòu)建溫度分異系數(shù)來探索礦區(qū)不同地表擾動下的溫度分異規(guī)律,據(jù)此,對嶺北礦區(qū)2000-2014年的14年間擾動進行分析。結(jié)果表明:溫度分異系數(shù)在稀土礦區(qū)能夠較好地和地表擾動級別對應(yīng),作為礦區(qū)生態(tài)擾動的指示因子,有比NDVI更佳的性能;2000-2014年的數(shù)據(jù)分析結(jié)果驗證了稀土開采所導(dǎo)致的地表擾動對礦區(qū)產(chǎn)生明顯的溫度分異效應(yīng);重度和較重溫度分異區(qū)域在空間分布上與礦點位置具有高度相關(guān)性。礦區(qū)較重和中度溫度分異區(qū)域的分布則是以重度溫度分異區(qū)域為中心,呈點狀擴散,礦區(qū)生態(tài)惡化在空間上是一個漸變過程�！霸亟V工藝”在一定程度上擴大了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的范圍。第六章,總結(jié)了文章主要研究重點及主要結(jié)論,闡明文章的創(chuàng)新點,并對以后將要開展的工作進行展望。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：X87;X82

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本文編號：2816577