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彬长煤矿地表沉陷区植被变化遥感监测研究

作　者: 李小静
导　师: 汤伏全
学　校: 西安科技大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 遥感技术开采沉陷区 D-InSAR 植被指数监测
分类号: TP79
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着我国煤炭开采量的不断增加，矿区地面沉陷给经济社会发展和生态环境造成了极大影响，其主要表现为采煤区水资源破坏、地表沉陷、生态环境破坏等。西部矿区水资源匮乏、人居生态环境脆弱、地貌地质条件复杂，地下采煤引起的地面破坏比其他矿区更为严重。为了保证矿区经济社会的可持续发展，必须对开采区地表沉陷及生态变化进行有效监测和控制，为采煤区综合治理提供科学依据。目前，遥感技术已成为监测地表形变及植被变化的重要手段。本文以陕西省彬长煤矿为试验研究区域，利用雷达遥感技术和光学遥感技术相结合的方法对煤矿地表沉陷区植被演变进行监测。通过对研究区沉陷前后的多幅SAR影像进行DEM反演和差分干涉，从差分干涉影像中得到地表沉陷区信息。同时，针对研究区2005年到2009年之间的多幅Landsat5TM影像数据，采用像元二分模型方法从影像中提取沉陷区地表植被指数NDVI值，从而研究沉陷区植被变化的时空特征，揭示开采沉陷与地表生态环境之间的量化关系。本文融合D-InSAR技术和常规遥感技术实现了西部煤矿地表沉陷区范围及其植被演化的遥感监测，得出以下结果：(1)通过对研究区两景ALOS PALSA影像数据进行差分干涉处理，获得了相应的沉陷区域分布情况，确定了地表沉陷的分布范围。将SAR数据和Landsat TM数据进行叠加和校正，在TM数据中提取到三块感兴趣区域，即地表沉陷区A、B、C。(2)对2005年到2009年5期Landsat5TM影像提取沉陷区(A、B、C)的NDVI值，发现上述沉陷区地表NDVI值变化与开采活动具有时间相关性，并随着时间推移其NDVI呈现先降后升的特征。(3)对影像进行空间相关性分析发现，TM影像中三个沉陷区域的NDVI值变化比分别为5.20%、-9.18%和-15.51%，沉陷区的NDVI值随着时间推移呈现逐年降低的趋势，且NDVI值和沉陷区范围和程度具有一定相关性，而邻近非沉陷区地表植被NDVI值却呈逐年增加的趋势。本文的研究揭示了彬长矿区开采沉陷区与地表生态环境演化的关系，为西部矿区大范围开采沉陷及其植被变化的遥感监测提供了技术借鉴。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 选题的背景及研究的意义  8-10
  1.2 国内外研究动态  10-15
    1.2.1 InSAR 技术国内外研究现状  10-12
    1.2.2 NDVI 的国内外研究现状  12-13
    1.2.3 植被覆盖动态监测国内外有关研究的综述  13-15
  1.3 论文研究内容  15-16
2 研究区域及遥感数据处理  16-31
  2.1 研究区介绍  16-18
    2.1.1 矿区位置及范围  16
    2.1.2 地层及构造  16
    2.1.3 研究区生态综述  16-17
    2.1.4 矿区井田规划  17-18
  2.2 遥感数据及其预处理  18-31
    2.2.1 数据获取  18-23
    2.2.2 数据预处理  23-31
3 基于 SAR 影像的地表沉陷区确定  31-37
  3.1 InSAR 及 D-INSAR 技术介绍  31-32
  3.2 地表沉陷区提取  32-37
4 基于 TM 影像的地表沉陷区覆被研究  37-44
  4.1 地表覆被研究方法  37-41
    4.1.1 植被覆盖度估算方法  37-39
    4.1.2 地表植被指数 NDVI 简介  39-41
  4.2 研究区地表 NDVI 的提取方法  41-44
    4.2.1 ENVI 中提取 NDVI 值的流程  41-42
    4.2.2 时相归一化处理  42-44
5 地表沉陷区覆被变化分析  44-51
  5.1 研究区 NDVI 时间变化特征  44-51
    5.1.1 地表植被 NDVI 均值分析  44-46
    5.1.2 地表植被 NDVI 均值方差分析  46-47
    5.1.3 研究区 NDVI 的空间变化特征  47-51
6 结论与展望  51-53
  6.1 结论  51
  6.2 存在问题及展望  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-57

彬长煤矿地表沉陷区植被变化遥感监测研究

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