3S技术在矿山废弃地生态修复中的应用

3S技术在矿山废弃地生态修复中的应用

刘强

陕西省土地工程建设集团有限责任公司 710075

摘要：随着开发强度的提升，枯竭的矿山数量越来越多，对主体生态环境产生了极大影响。为此，提出了“生态修复，城市修补”的发展理念，为矿山废弃地生态环境建设创造了有利条件。在此过程中，3S技术的应用显得尤为重要，能够帮助工作人员在短时间内获取生态因子，建立矿山废弃地三维景观模型，这也是矿区修复决策合理制定的基本前提条件。

关键词：3S技术；矿山废弃地；生态修复

引言

我国非常看重生态环境保护的发展，2017年习近平新时代中国特色社会主义思想特别强调要提高生态环境质量推进生态文明建设。全面建成信息化生态环境监测系统、加强生态环境治理和完善生态文明制度体系已成为我国新时期的首要任务之一。

1 3S技术特点的介绍

3S技术主要包含了遥感监测技术、地理信息技术及全球定位技术，针对以上三种监测技术，能够依次以GIS、RS、GPS技术进行表示。以目前的发展情况而言，以信息技术作为技术支撑的3S技术日渐凸显出显著的应用效果，可以将此项技术应用到数据信息的获得、地理数据信息的分析以及决策工作的落实当中。

2基于3S技术的矿区植被环境研究现状

一直以来，我国在地质环境调查过程中，主要以人工操作为主。通过人工调查，获取大量的野外离散点，其中相对应的平面坐标信息以及地质环境状态等，能够将具体的地质环境情况反映出来，之后绘制出相应的图件。想要完成上述操作，需要消耗相关企业大量的时间和精力，不能以点带面，增加了信息的遗漏风险。当GIS得到应用之后，调查手段逐渐向该项技术领域过渡，最先得到应用的是二维GIS，但实际地质环境调查对象以三维物理世界为主，这也导致二维GIS在应用时展示出很多局限性。三维GIS设计，是以二维GIS为基础，并与高程轴相结合，建立起连续空间内容。总的来说，三维GIS立体造型技术的应用，能够将完善的地理空间现象呈现出来，让客观世界显得更加真实。

3 3S技术在矿山废弃地生态修复中监测

3.1植被演化监测

对于环境保护来说，植被是整个生态环境中为重要的部分，也是地表环境质量的重要指标依据。植物对于环境有重要的改善作用，RS技术可以对一定区域内的植被进行实时监控，但是由于人工的原因或是自然环境影响的原因致使植被发生改变，都可以通过此技术对其变化和原因进行总结，从而提前为保护生态环境和植被进行更好的预估和测定，制作出相应的解决方案。GIS技术对于区域内植被的演化进行了相关的监控。其主要作用是识别植物的类型以及植物更替和相关的生物量研究以及季节对植物的影响等等。

3.2矿山生态环境中的监测

由于不重视管理、技术设备比较落后、劳动生产力比较低等原因，使得我国的矿山资源在开采时具有很多问题，而将“3S”技术应用在矿山生态环境监测中，能够为矿业的可持续发展提供一定的技术保障。煤矿资源在开采时会对植被、土地等造成一定的影响和破坏，利用“3S”技术可以将矿山生态系统作为一个整体，发挥信息流的调控作用，对矿区的环境进行全面监测，实现动态性评价，不但解决了矿区的生产、开采难题，还为更好地治理和保护矿区环境奠定了坚实的基础。

3.3土壤变化监测

3S技术还可以用在土壤的变化监控当中。其技术主要是通过对土地中含有的水分分析，盐减量化分析以及沙漠化程度分析，进行实时的监控，测定土地的变化。土壤沙漠化的动态演化数据分析以及相关的水土流失监控，可以让人们更好地掌握区域内水土流失情况，保护生态环境，建造一个更好的政策和相关的依据。

4 3S技术在矿山废弃地生态修复中的数据处理

4.1植物覆盖度数据收集

植物覆盖度用以描述土地植物覆盖情况及土地生态系统情况，利用3S技术可以对区域植物覆盖情况进行有效数据收集与处理，为后续提出整治策略提供帮助。

在3S技术中，需要依据均一化植被指数函数和植被覆盖指数进行植被信息数据提取，其公式为：

NDVI=(DNNIR-DNR)/(DNNIR+NDR)

其中 NDVI——近红外波段图像灰度值

DNR——红光波段图像灰度值

由以上公式可知，植被覆盖度(F_VC)即植被垂直投影面积与土地总面积之比，因此，利用NDVI计算植被覆盖度(F_VC)的公式为：

F_VC=（NDVI-NDVI_SOIL）/（NDVI_VEG-NDVI_SOIL）

通过计算各区域植被覆盖率，可获得矿区各区域植被覆盖数据，进而依据不同区域实际条件，制定相应生态环境治理方案。

4.2土地利用信息收集与处理

依据《土地利用现状》将土地分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用用地，在进行土地图像信息解读及分类时，主要可人工解读及计算机解译两种，虽然图像信息属于计算机语言，但目前进行土地分类时，仍主要借助人工肉眼识别，依据图形色调、形状、大小、深浅等提取图像信息。

4.3环境污染指数计算

环境质量指数=04X（100-Aso₂XSO₂排放量/矿区面积）+04X（100-A_CODXCOD排放量/矿区年均降水量）+0.2X（100-A_solX固体废物排放量/矿区面积）

其中：

Aso₂——SO₂归一化系数

A_COD——COD归一化系数

A_sol——固体废物归一化系数

4.4生物丰富度指数计算

生物丰富度是指一定区域内各种生物物种数量，通过生物丰富度指标可以标示区域内生物多样性程度，其计算公式如下：

BI——生物多样性指数

HQ——生境质量指数

生境质量指数与土地使用有极大的关联性，不同使用类型下会极大改变区域生态性，通过土地使用状态，估算物种数量，进而获得生境质量，生境质量指标权重如下表：

表2 生境质量指数权重表

生境质量指数计算：

生境质量指数=

其中：

ABio——生境质量归一指数可选择400.62作为参考值

6 结论与展望

根据社会是不断发展的，但在社会发展的同时，更为重要的是生态环境的监测和管理。各种实施和方案若无法满足相关的需求和标准，那么就需要相关的技术，3S技术可以更好、更全面的监测生态环境的变化，让我们更好地了解生态环境在未来的趋势。随着3S技术的部署逐渐优化，我国的环境质量也会大幅度提升，更好地推进我国环境保护。

参考文献

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