[发明专利]一种矿区生态时间累积效应点与空间累积范围识别方法

说明书

本发明公开了一种矿区生态时间累积效应点与空间累积范围识别方法，A、构建矿区生态质量指数，B、构建矿区生态扰动时空累积效应指数，C、构建驱动因子数据集与地理时空加权人工神经网络模型，进而构建矿区MESCEI时间序列数据集与MESCEI指数空间序列数据集，通过数据拟合坐标系模型在直角坐标系中拟合时间累积曲线并识别曲线拐点，通过数据拟合坐标系模型在直角坐标系中拟合空间影响曲线并识别空间影响范围。本发明建立遥感反演模型并反演得到矿区生态质量指数，构建地理时空加权人工神经网络模型，然后由此构建出MESCEI时间序列数据集与MESCEI指数空间序列数据集，实现了矿区生态的时间累积效应点与空间累积范围的识别，为矿区生态管理提供数据支持。

技术领域

本发明涉及采矿领域、生态学领域、遥感及地理信息领域，尤其涉及一种矿区生态时间累积效应点与空间累积范围识别方法。

背景技术

煤炭产业在推动经济发展的同时也对生态环境造成具有生态累积效应的破坏，对矿区生态累积效应的研究是矿区生态管理的重要组成部分。生态累积效应是指当一项行动与过去、现在以及可合理预见的将来行动结合在一起时，所产生的对环境的累加影响，具有时间累积性(参见图1)和空间累积性(参见图2)(如：周其刚.环境影响评价中累积效应分析方法的探讨[J].能源环境保护,2013,27(01):60-62.)。时间累积性是指当两次扰动之间的时间间隔小于环境修复所需时间时，在时间尺度上产生的累积现象。空间累积效应指相邻扰动因素之间的空间接近度小于去除每个扰动所需的距离时，在空间尺度上产生的累积现象(如：孙金玉,卜庆伟,吴东奎,等.煤矿区生态累积效应评价研究进展[J].生态毒理学报,2019,014(005):74-82.)。由概念可知，生态累积效应存在不可自然恢复与可自然恢复的临界时间(即时间累积效应点)、空间上叠加的空间累积范围。然而，现有技术方法存在以下3个问题：(1)均使用生态参数的直接观测量开展生态累积效应分析，没有从众多因子如城镇放牧、气象等的综合影响中提取出采矿的单独影响；(2)缺少从多维度(时间维、空间维)对矿区生态累积效应进行量化建模方法；(3)对矿区生态累积效应的时间累积效应点与空间累积范围的识别问题尚未有解决方案。综上所述，目前的技术方法不能有效获取矿区生态累积效应的特征。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种矿区生态时间累积效应点与空间累积范围识别方法，建立遥感反演模型进行反演构建出矿区生态质量指数，构建驱动因子数据集并以目标矿区的MEQI指数、自然条件数据、人类活动数据构建地理时空加权人工神经网络模型，然后由此构建出矿区MESCEI时间序列数据集，通过数学拟合方法得到其变化曲线并进一步计算其曲线拐点，该曲线拐点即为生态累积效应的时间累积效应点，也即临界时间；建立MESCEI指数空间序列数据集，通过曲线分解的方法得到单个矿的影响范围进而识别出矿区生态累积效应的空间累积范围；实现了矿区生态累积效应的时间累积效应点与空间累积范围的识别，为矿区生态管理提供数据支持。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种矿区生态时间累积效应点与空间累积范围识别方法，其方法如下：

A、构建矿区生态质量指数，方法如下：

A1、建立遥感反演模型，反演模型包括PROSAIL植被辐射传输模型、随机森林算法模型、像元二分模型、kriging模型和归一化植被指数模型，收集目标矿区包括多光谱遥感影像、土壤参数产品影像、地面实测数据在内的原始数据，通过反演模型对原始数据的生态参数进行一体化同步反演并得到参数反演数据，生态参数包括植被、土壤、大气、水，植被包括植被覆盖度、叶面积指数、叶片叶绿素含量、叶片等效水厚度、叶片类胡萝卜素含量、叶片花青素含量、叶片干物质含量、冠层叶绿素含量，土壤包括土壤含水量，大气包括PM2.5，水包括叶绿素浓度、悬浮物浓度；