攀西礦業(yè)開發(fā)集中區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感信息提取及生態(tài)安全評價研究.pdf

1、隨著世界人口的大量增加以及科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類正以前所未有的規(guī)模和速度改變著全球生態(tài)環(huán)境，人地矛盾日趨尖銳，全球生態(tài)環(huán)境總體呈現(xiàn)惡化的趨勢。在此形勢下，生態(tài)安全研究現(xiàn)已成為地球科學(xué)、資源與環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等研究的前沿和重要領(lǐng)域，但目前關(guān)于生態(tài)安全研究的評價指標(biāo)體系與評價方法還有待進一步深入，生態(tài)安全區(qū)域類型還有待進一步拓展與完善。 攀西地區(qū)是我國長江上游重要生態(tài)屏障，對維持四川乃至我國整體生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定具有重要作用。本區(qū)作為我

2、國礦產(chǎn)重點開發(fā)區(qū)和特大型鋼鐵工業(yè)基地，長期大規(guī)模和超強度的礦產(chǎn)資源開發(fā)，在為國家建設(shè)和發(fā)展做出巨大貢獻的同時，也因忽視環(huán)境影響造成了生態(tài)環(huán)境的破壞甚至生態(tài)失衡，嚴重影響著該區(qū)乃至四川、整個長江流域的社會安全以及國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 本研究在綜合分析前人研究成果基礎(chǔ)上，采用3S技術(shù)，應(yīng)用多類型、多時相和不同空間分辨率遙感圖像，建立了一套實用的高精度礦業(yè)開發(fā)類型遙感圖像解譯標(biāo)志，提出了礦業(yè)開發(fā)類型等目標(biāo)物有效遙感信息提取的關(guān)鍵技術(shù)

3、和方法。基于“壓力-狀態(tài)-響應(yīng)”理論建立了一套科學(xué)實用的礦業(yè)開發(fā)區(qū)生態(tài)安全評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)體系；在此基礎(chǔ)上，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對攀西礦業(yè)開發(fā)集中區(qū)生態(tài)安全進行了客觀評價和預(yù)警，研究成果對保障本區(qū)資源和生態(tài)環(huán)境安全具有重要的理論和實踐意義，同時為國家、省市等有關(guān)部門制定該區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和重建政策與規(guī)劃提供了重要科學(xué)依據(jù)。 本論文取得的主要研究成果與創(chuàng)新認識如下： （1）針對本礦業(yè)開發(fā)區(qū)地理、地質(zhì)等特殊條件，應(yīng)用多類型、多時

4、相和不同空間分辨率遙感圖像（TM、SPOT5、IKONOS等），通過遙感圖像數(shù)字處理并結(jié)合野外現(xiàn)場調(diào)研，建立了一套實用的高精度礦業(yè)開發(fā)類型（采場、開采硐口、廢石堆、煤矸石堆、尾礦庫、排土場），地質(zhì)災(zāi)害（泥石流、滑坡、地質(zhì)災(zāi)害隱患），環(huán)境污染（水體污染、粉塵污染）等遙感圖像解譯標(biāo)志。論述了應(yīng)用多類型多時相高精度遙感圖像進行上述目標(biāo)物有效信息提取的關(guān)鍵技術(shù)和方法。 （2）在遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下，應(yīng)用地學(xué)信息圖譜理論與景觀生態(tài)

5、學(xué)理論，對研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)、土地利用空間格局、土地利用程度、景觀空間結(jié)構(gòu)進行了全面定量研究，為研究區(qū)生態(tài)安全評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和背景資料。 （3）針對研究區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)集中的特點，基于壓力-狀態(tài)-響應(yīng)(Pressure-State-Response，P-S-R)框架模型，建立了一套科學(xué)合理、實用性強的研究區(qū)生態(tài)安全評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)體系，為客觀真實地評價研究區(qū)生態(tài)安全狀況提供了理論基礎(chǔ)。 （4）針對研究區(qū)生態(tài)安全狀況與評價指

6、標(biāo)之間的非線性關(guān)系，本研究創(chuàng)新性地開展了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行研究區(qū)生態(tài)安全狀況評價，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練采用了SCE-UA算法，較好地克服了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)習(xí)速度緩慢、難以收斂的缺陷，得到的研究區(qū)生態(tài)安全評價結(jié)果客觀合理、可信度高。 研究表明，五種生態(tài)安全狀態(tài)類型（安全狀態(tài)、較安全狀態(tài)、預(yù)警狀態(tài)、較不安全狀態(tài)、不安全狀態(tài)）在研究區(qū)均有分布，其中較安全狀態(tài)和預(yù)警狀態(tài)兩種類型主導(dǎo)著整個研究區(qū)的生態(tài)安全等級水平，生態(tài)安全狀況總

7、體上處于中游水平；研究區(qū)生態(tài)安全等級區(qū)域差異較明顯，北部生態(tài)安全狀況明顯好于南部；礦產(chǎn)資源開發(fā)導(dǎo)致的土地資源被占用、植被破壞，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)且隱患較多，環(huán)境污染問題突出是影響研究區(qū)生態(tài)安全、生態(tài)環(huán)境破壞的主導(dǎo)因素。 （5）本文創(chuàng)新性地開展了攀西礦業(yè)開發(fā)集中區(qū)生態(tài)安全研究，形成了一套從生態(tài)安全評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)體系建立、評價指標(biāo)數(shù)據(jù)處理到評價模型的較為完整的區(qū)域生態(tài)安全評價理論體系和技術(shù)方法，為本區(qū)特別是類似礦業(yè)開發(fā)區(qū)生態(tài)安全研究提供了