《矿区生态扰动监测与评价》为作者及其团队在国家自然科学基金项目（50774080、51174287、51574221、41874044）、测绘地理信息公益性行业科研专项项目（201412016）、国家科技支撑计划项目（2011BAB01B06）、国家重点研发计划项目（2016YFC0501109）等资助的矿区生态扰动监测与评价方面的部分研究成果。《矿区生态扰动监测与评价》共8章，分别为矿区生态扰动监测与评价概述、井工开采对植被-土壤生物量及碳汇扰动监测与评价、开采塌陷地土壤全氮高光谱估测与评价、煤矿区矸石山自燃监测与评价、地下煤火多源遥感监测与评价、煤矿区地表形变监测与评价、石油和地下水开采地表形变监测与评价、草原区煤电基地生态扰动与修复评价。

第1章矿区生态扰动监测与评价概述
　　矿产资源开采准为国篆建设遂供火靠优质资源的同时也严重破坏了矿区的生欲坏境。矿区多种自然资源共存，共同构成“矿区生恐要素”这一有机整体。坚矿产开采破坏彪响，与矿产资源同位巽构的各类生态要綦在质和量上:爱到不同程度的扰动。捣示矿产开采对矿区主要生态环境耍柰的挽动特征和规神，对减轻开采损，、实施有效的生态环境含理凤有其要价。，监测和分析矿区生.态环墉各种典型信号和异常己成为环境保护、生态恢复霉工作的亚婴签础。本食将进行矿产开采对矿区生态扰动的理论分析，总结矿区生态扰动监测与评价研究内答及特点。从地袤形变与沉降、地下煤火与煤矸石山自燃及他生态婴彦监测等方面讨论矿区生态扰动监测研究进展，进行圆内外进展比较及发展趟势展望。
1.1矿产开采对矿区生态扰动的理论分析
　　本节态对矿区生态要綦受采煤影响荧理论回顾的差础上，总绵矿产开采对环境耍巅彤响的机理和过程。
1.1.1理论基础
　　矿区发展演变及资源环境受矿产开采影响研究中，形成了如“矿区赏命周期理论”“矿区资源环境票积效应理论”“生态矿区建设理论”簪理论，对这些经典理论及其科学方法进行回颠，有助于明晰樯被、土壤等本书研究对象受矿产开采的扰动基础，理顺x相关关系和作用特征。
1.矿区生命周期理论
　　矿区生命阔期理论搭述了从规划到建外、投产、达产、毯产、裴退、闭坑的过程及客个阶段中矿区形态演变.产业发餍和对环境的扰动特征[畏1.1，主要参考(李永峰，2007)].
　　根据矿区生.命剧期理论，在矿区开采的金阶段内歼发强度与环境扰动强度如图1.1所示。投产阶段，开发强度及其环境效应都较低;达产阶段，开发测魔迅速上.升，此时，对环境的扰动逐渐加强，但受到滞后性及环境的自我净化簪作用，上升幅度较开发强度平缓;稳产阶段，开发强度恙本保持不变，此时对环境的抚动幅度地&却因鬃积性和滞后性裴现得尤为哭出:扩建阶段，开发强度上升，对环境的扰劲进一步加剧:赛退和闭坑阶段，开发强度逐渐漫小。但箕带来的环境效应却要持续很长的时间。
　　矿区.生.命周期理论阐明了矿区发展演变的规律，以该理论为裹础，衍生.出了许多矿区相共环境要紧演化的科社命题，如矿区.土地利用演化楔拟、不同时期煤炭开采对矿区环境扰动的测寓、环境因子受扰动变化的时滞分析粹。
2.矿区资源环境票积效应理论
　　矿区资源环境”积效应理论阐述了矿产歼采活动对环境影响在不周产业上的复合性、时间上的持续性、空间上的拥挤性和扩展性，强调多项活动戏多次霓复活动在长时间和较大空间范阅内对环壤的叠加素积性影响，傻得资源环境挽动存时间尺度和空间尺度上发生票积变化，引发一系列的资源环境效险。中，多影响源导致的空间累积效应模式如图1.2《张大起，2005）所示。
　　图1.2反映的是多源导致尧间点j素积结架，设影响源i和p 的影响度均以线性递减，Ef)为影响源i对j点的坏境影响，EXpj)为影响源p对j点的环境影响，E;-f(d;)为影响源i对j点环境影响与ü间距窝的函数，Ey-f(d)为影响源p对j点环境影响与pj间距离的函数。E[(if)+(pi)]为不考陇票积效应时影响源﹔和p对j点的影响。当在密间上相叵叠加后，禁税效应得到加强和放文。其中，j点总的环境累积效应丧达式为

第1章
矿区生态扰动监测与评价概述1
1.1矿产开采对矿区生态扰动的理论分析1
1.1.1理论基础1
1.1.2矿产开采的生态扰动特征及成因分析4
1.2矿区生态扰动监测与评价研究进展及趋势8
1.2.1研究内容及特点8
1.2.2研究进展9
1.2.3国内外研究进展比较21
1.2.4发展趋势展望22
参考文献23
第2章井工开采对植被-土壤生物量及碳汇扰动监测与评价26
2.1井工开采对矿区植被扰动时空效应的图谱分析26
2.1.1数据来源与处理26
2.1.2植被覆盖度时空效应的测度27
2.2矿区高时空分辨率影像提取32
2.2.1STARFM融合模型32
2.2.2多年多时相融合结果与评价36
2.2.3植被变化情况42
2.3井工开采对植被-土壤生物量与碳汇扰动的计量理论43
2.3.1煤矿区主要地表碳汇类型43
2.3.2煤炭开采对植被-土壤生物量与碳汇扰动的计量理论44
2.4井工开采对植被扰动的物质量变化计量47
2.4.1植被扰动时空序列分析与NDVI损失计量47
2.4.2高时空分辨率遥感影像融合47
2.4.3沉陷区自然因子及采矿对植被的影响48
2.4.4植被NDVI损失测度53
2.5井工开采沉陷对土壤侵蚀的影响54
2.5.1山地DEM反演54
2.5.2山地开采沉陷对土壤侵蚀量的影响56
2.5.3土壤侵蚀变化成因与机制分析61
2.6井工开采对植被-土壤扰动的碳汇变化计量63
2.6.1植被受煤炭开采扰动的碳汇变化测度64
2.6.2基于CASA模型的NPP计算方法64
2.6.3改进FPAR计算方法的受扰动植被NPP损失量测度65
2.6.4土壤受煤炭开采扰动的碳汇变化测度70
2.6.5植被-土壤系统有机碳汇变化测度72
2.7井工开采主要碳汇要素受扰动影响价值计量与生态补偿75
2.7.1环境价值量计量75
2.7.2生态补偿额度确定78
参考文献81
第3章开采塌陷地土壤全氮高光谱估测与评价84
3.1土壤样品采集与数据预处理84
3.1.1土壤样品采集及制备84
3.1.2土壤全氮化学分析85
3.1.3土壤光谱测量85
3.1.4数据预处理86
3.2全氮估测的LCMCS方法88
3.2.1LCMCS方法概述89
3.2.2对比评价方案94
3.2.3建模方案设计95
3.2.4结果与讨95
3.3全氮估测的PMM方法103
3.3.1PMM方法概述105
3.3.2建模方案设计106
3.3.3结果和讨论107
3.4全氮估测的SCLM方法115
3.4.1土色值获取115
3.4.2SCLM方法概述116
3.4.3建模方案设计118
3.4.4结果和讨论118
参考文献124
第4章煤矿区矸石山自燃监测与评价126
4.1矸石山自燃机理与相关模型126
4.1.1矸石山自燃的条件及特征126
4.1.2矸石山内部氧气传输机制129
4.1.3矸石山自燃现象的理论解释132
4.1.4矸石山内部热传导模型133
4.1.5矸石山内部产热强度计算模型135
4.2矸石山边界提取137
4.2.1矸石山分布信息提取138
4.2.2矸石山信息提取结果及精度140
4.3自燃矸石山现场监测142
4.3.1矸石山表面温度测试142
4.3.2矸石山温度场图像的三维空间信息146
4.3.3矸石山内部温度测试149
4.3.4矸石山内部气体分析154
4.4矸石山自燃深度测算159
4.4.1矸石山自燃深度测算方法159
4.4.2参数的确定及自燃深度的解算160
4.4.3实验验证162
4.5矸石山不同自燃点散热量估算163
4.5.1矸石山不同自燃位置下散热量估算模型163
4.5.2矸石山自热层向环境输送热量估算165
参考文献170
第5章地下煤火多源遥感监测与评价171
5.1基于空-天-地遥感信息的山西马脊梁煤火监测与评价171
5.1.1研究内容与技术路线171
5.1.2TM/ETM+火区温度遥感监测173
5.1.3无人机煤火监测175
5.1.4红外热像仪火区温度场监测178
5.2基于热红外与InSAR信息的新疆阜康煤火监测与评价181
5.2.1研究区域与技术路线181
5.2.2结果验证与分析186
5.3基于热异常、NDVI、沉降遥感信息的新疆米泉火区监测与评价188
5.3.1研究内容与技术路线188
5.3.2反演结果193
5.3.3火区精度评价196
5.3.4时空分析与关系分析198
5.3.5讨论201
5.4基于无人机热红外遥感的新疆宝安煤火监测与评价202
5.4.1研究区域与数据203
5.4.2研究方法207
5.4.3结果与分析208
参考文献213
第6章煤矿区地表形变监测与评价216
6.1多源SAR数据融合监测地面沉降方法216
6.1.1多平台SAR数据地表形变联合监测基础216
6.1.2九龙矿多源SAR融合实验220
6.1.3九龙矿多源SAR融合实验结果分析221
6.2矿区形变信息D-InSAR与概率积分法联合提取224
6.2.1D-InSAR与概率积分融合方法225
6.2.2InSAR监测结果227
6.2.3概率积分法预计结果229
6.2.4InSAR与概率积分法融合提取结果230
6.3矿区小形变的长时序监测231
6.3.1研究区及数据232
6.3.2矿区小形变监测结果及分析234
6.4矿区地表形变长时序多源SAR监测数据分析的MFM方法242
6.4.1研究区SAR数据242
6.4.2多模型联合时序方法概述244
6.4.3多源星载SAR数据融合监测峰峰矿区地面沉降流程245
6.4.4多源数据融合的峰峰矿区沉降监测实验246
6.5峰峰矿区地表形变空-天-地协同监测与多源数据集成分析256
6.5.1峰峰矿区地表沉降监测内容及流程256
6.5.2峰峰矿区地表沉降信息广域监测分析257
6.5.3峰峰矿区地表沉降信息精细化监测258
6.5.4多源数据融合方法监测峰峰矿区地表沉降结果及分析266
6.5.5峰峰矿区地表沉降监测精度分析269
参考文献274
第7章石油和地下水开采地表形变监测与评价276
7.1时序InSAR技术概述276
7.1.1PS-InSAR技术276
7.1.2SBAS-InSAR技术276
7.1.3时域相干点干涉测量技术277
7.2石油开采地表形变时序InSAR技术监测与评价277
7.2.1研究区概况及数据情况277
7.2.2D-InSAR和时序InSAR技术微小形变监测能力对比分析278
7.2.3任丘地区石油开采地表形变时序InSAR技术监测与评价279
7.3地下水开采地表形变多平台SAR数据联合监测与评价285
7.3.1多平台SAR数据联合监测地表形变方法285
7.3.2研究区及数据302
7.3.3沧州地区地下水开采地表形变多平台SAR数据监测与评价304
参考文献310
第8章草原区煤电基地生态扰动与修复评价312
8.1草原区煤电基地概述及其典型研究区域312
8.1.1草原区煤电基地概述312
8.1.2煤电基地开发扰动下的草原区生态环境变化314
8.1.3典型研究区域概况316
8.2草原区煤电基地生态环境扰动源时空演变318
8.2.1扰动源的时间发展趋势分析319
8.2.2扰动源的空间发展趋势分析322
8.3胜利煤电基地生态环境要素时空动态变化分析及扰动源识别323
8.3.1土地利用类型时空演变格局分析323
8.3.2植被覆盖时空变化检测328
8.3.3土壤风-水复合侵蚀估算334
8.3.4大气数据监测与分析346
8.4草原区煤电基地生态环境综合评价354
8.4.1生态环境综合评价指标体系的构建354
8.4.2多时空尺度生态评价单元的划分359
8.4.3评价标准、评价方法和技术流程361
8.4.4胜利煤电基地生态环境状况综合评价363
8.5草原区煤电基地开发弹性调控与生态环境修复管理对策368
8.5.1基于国家宏观调控政策，完善法律法规369
8.5.2搭建基于大数据的草原区煤电基地“监测-评价-管理”三位一体的多源动态监测平台370
8.5.3建立草原区煤电基地生态环境修复“5W+2H+E”循环管理模式371
参考文献373
索引375