多源时序影像的稀土矿区土地毁损与恢复遥感监测研究

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离子吸附型稀土作为极为重要的战略资源,被广泛应用于国民生活的各个方面,拥有极其重要的价值。由于开采工艺自身的局限性,稀土开采为当地带来经济效益的同时,也产生了严重的生态环境问题,如土地挖损、土地压占、土壤沙化等。遥感技术由于能实时、大范围的监测地表环境的变化,被广泛应用于地表环境变化监测。本文以定南县和寻乌县为研究区域,Landsat TM、Landsat OLI、HJ-1B CCD等多源影像为数据源,利用回归分析法构建Landsat TM/OLI与HJ-1B CCD遥感影像的NDVI之间的定量关系,并以此为基础构建一个统一标准的多源时序NDVI影像,以期通过时序NDVI的变化研究稀土开采的时空分布及稀土矿区的土地毁损与恢复过程,为稀土矿区的生态环境治理提供理论依据,从而更好地实现稀土开采的绿色、可持续发展。研究成果如下:1)基于回归分析法构建Landsat TM/OLI与HJ-1B CCD遥感影像的NDVI之间的转换方程,并采用均方根误差的方法对转换方程的精度进行检验,结果表明所构建的转换方程具有较高的精度,可以实现Landsat TM/OLI与HJ-1B CCD数据的NDVI之间的相互转化,为多源时序影像的变化监测分析提供支持。2)基于稀土开采的相关特征,以NDVI和SWIR1波段反射率等光谱信息为基础,构建NDVI均值,变异系数及NDVI与SWIR1差值的均值等相关参数,结合CART决策树、遥感时序分析法、空间分析法等多种方法对研究区域的稀土开采区域进行提取。结果表明:该方法的提取精度较高,用户精度和制图精度精度均高于80%,可以实现中分辨遥感影像下、大范围内稀土开采区域的快速提取。3)基于构建的方法,对定南县和寻乌县稀土开采的时空分布进行分析,结果表明:1990-2016年间,稀土开采面积总体上呈现先增加后减小的变化趋势,稀土开采面积的变化受到国家政策,开采工艺、稀土价格、监管力度等多因素的影响;定南县和寻乌县开采面积最大的年份分别为2006年、2007年,开采的面积分别为3.98 km~2、2.83 km~2。定南县的稀土开采在空间分布上较为分散,一定程度上增加了环境治理的难度。4)土地毁损与恢复过程分析表明:自然恢复状况下,稀土矿区土地恢复较为缓慢,人为复垦活动能加快矿区土地恢复速度,是矿区植被恢复的主要原因;经过长时间的土地复垦,定南县的土地复垦率达到53.04%,寻乌县的仅为34.76%,仍有较大区域的稀土矿区未进行人工复垦,需引起相关部门的注意,及时复垦。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第一章 绪论第11-21页
    1.1 研究背景与意义第11-12页
    1.2 国内外研究现状第12-18页
        1.2.1 矿区土地毁损与恢复第12-14页
        1.2.2 多源遥感参数的交互比较第14-16页
        1.2.3 矿区遥感变化监测方法第16-18页
    1.3 研究内容与技术路线第18-19页
    1.4 论文结构安排第19-21页
第二章 研究区概况及数据来源第21-26页
    2.1 研究区概况第21-22页
    2.2 数据来源及数据预处理第22-26页
        2.2.1 数据来源第22-23页
        2.2.2 数据预处理第23-26页
第三章 多源时序NDVI交互校正第26-31页
    3.1 数据源选择第26-27页
    3.2 校正方程构建第27-29页
    3.3 精度检验第29-31页
第四章 矿区开采信息提取与分析第31-49页
    4.1 数据源选择第31-32页
    4.2 研究方法第32-34页
        4.2.1 CART决策树分类方法第33页
        4.2.2 遥感时序分析法第33-34页
        4.2.3 空间分析法第34页
    4.3 稀土开采与NDVI变化第34-39页
        4.3.1 光谱特征参数第34-35页
        4.3.2 稀土开采特征分析第35-39页
    4.4 多源时序影像的稀土矿区提取第39-46页
        4.4.1 稀土矿区提取第39-43页
        4.4.2 精度检验第43-46页
    4.5 稀土开采时空分布第46-49页
第五章 土地毁损与恢复过程分析第49-62页
    5.1 稀土矿区的土地毁损类型第49页
    5.2 土地毁损与恢复类型定义第49-51页
    5.3 稀土矿区土地毁损与恢复分析第51-62页
        5.3.1 稀土矿区土地毁损与恢复类型分析第51-53页
        5.3.2 稀土矿区土地恢复过程第53-58页
        5.3.3 人为复垦活动的影响第58-62页
第六章 结论与展望第62-65页
    6.1 结论第62-63页
    6.2 建议与展望第63-65页
        6.2.1 建议第63页
        6.2.2 展望第63-65页
参考文献第65-69页
致谢第69-70页
攻读学位期间的研究成果第70-71页
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