創新點

在研究視角上，針對當前露天礦植被擾動識別中多直接選用 NDVI 指數、缺乏系統的植被指數優選實驗與效果評價的研究缺口，篩選出應用頻次較高的七種植被指數，以神東煤炭基地為典型研究區，構建了長時序的遙感觀測數據集，從擾動類型識別精度、擾動時間提取效果等核心維度展開全面對比分析。

在技術方法上，引入 Auto-VDR 方法并加以應用，通過構建植被擾動類型時序特征樣本庫、科學設定裸土與植被閾值，實現了對植被損毀后修復、損毀未修復、未損毀三種類型及對應時間的精準識別與量化分析，提升了植被擾動識別的精準化程度。

在研究發現上，揭示了不同植被指數在露天礦植被擾動過程中的響應特性與適用邊界，明確了煤炭基地尺度下 NDVI、GNDVI、DVI 三種植被指數的優勢，同時發現單個礦區尺度上植被覆蓋度與各植被指數識別準確度的關聯，以及不同指數在植被損毀和修復不同階段的響應差異，為不同場景下植被指數的合理選取提供了精細化的科學依據。

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露天礦開發擾動識別的植被指數效果評價與優選方法

作者：謝雪霜, 許亞玲, 程洋, 郭麗, 許聯航, 張成業, 李軍, 彭曼凌, 張靜

單位：1. 中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院; 2. 國能神東煤炭集團有限責任公司

引用格式：

謝雪霜，許亞玲，程洋，等. 露天礦開發擾動識別的植被指數效果評價與優選方法[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：40?52.XIE Xueshuang，XU Yaling，CHENG Yang，et al. Evaluation and optimization methods for vegetation index effects in identifying disturbances from open-pit mining development[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：40?52.

摘要

露天礦開發作業是礦區周邊植被和生態環境退化受損的直接影響因素之一，露天礦開發過程中對植被的擾動主要包括損毀和修復2個過程，利用植被指數的時序變化情況監測植被變化進而評價礦區生態修復狀況是常用的監測方法。研究篩選了應用頻次較高的7種植被指數：Normalized Differential Vegetation Index (NDVI)、Enhanced Vegetation Index (EVI)、Green Normalized Difference Vegetation Index (GNDVI)、Ratio Vegetation Index (RVI)、Difference Vegetation Index (DVI)、Modified Soil Adjustment Vegetation Index (MSAVI)、Redness Index (RI)，對比分析了各植被指數對神東煤炭基地長時序(1990—2021年)植被擾動情況提取的效果。結果表明：在單個礦區尺度，植被覆蓋度與各植被指數識別的準確度之間存在關聯，在煤炭基地尺度NDVI、GNDVI、DVI均是適合神東煤炭基地植被擾動提取的指數。在損毀后修復、損毀未修復、未損毀3種擾動類型的識別方面，除RI外，其余指數均能有效提取礦區各擾動的類型，識別的總體精度均能達到80%以上，而在擾動時間的提取方面，NDVI、GNDVI、DVI 3種植被指數的識別效果更高，損毀時間提取的精度NDVI、GNDVI、DVI分別為82%、80%和76%，修復時間提取的精度NDVI、GNDVI、DVI分別為95%、91%、88%。神東煤炭基地大規模開采發生在2005年后，大規模修復發生在2010年以后，開采后各修復措施的加入使得礦區生態環境有所改善。為優選植被指數的研究及應用提供了數據支持和科學依據。合理的選擇植被指數可以在總體上把握礦區的生態環境狀況，對于監測露天煤礦開發過程中的生態影響、支持恢復措施的制定具有重要意義。

部分圖片

圖1 神東煤炭基地地理位置

圖2 Auto-VDR方法流程

圖3 各指數類型模板數量及閾值

圖4 各指數擾動類型提取結果對比

圖5 擾動區域植被指數年際變化

圖6 損毀時間識別結果對比

圖7 修復時間識別結果對比

圖8 損毀時間與修復時間總體精度對比

圖9 各指數損毀時間及修復時間識別對比

第一作者

謝雪霜，四川宜賓人，中國礦業大學（北京）碩士研究生，研究方向為礦區生態修復監測與遙感信息提取，重點聚焦于植被指數在礦區生態環境動態變化中的應用研究。系統掌握了遙感影像預處理、植被指數構建及時序數據分析等關鍵技術，具備較強的定量遙感應用能力。參與國家重點研發計劃項目子課題及相關科研項目，積累了豐富的科研實踐經驗，研究成果為礦區生態效應評估提供了技術支持。

通訊作者

李軍，教授、博士生導師，國家級高層次青年人才、青年測繪地理信息科技創新人才、孫越崎青年科技獎獲得者、高校GIS新銳，現任中國礦業大學（北京）地球科學與測繪工程學院副院長，兼任國際礦山測量協會專委會委員、中國測繪學會礦山測量專委會委員等。先后主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃專題等縱向項目及國家能源集團、華為公司等企事業單位項目20余項。發表學術論文80余篇，其中以第一或通訊者發表SCI/SSCI論文30篇，授權國家發明專利32項、軟件著作權16項，出版專著2部。獲中國地理信息科技進步一等獎、中國煤炭工業協會科學技術一等獎等科技獎勵。擔任《自然資源遙感》、Remote Sensing專題主編。

研究方向

礦山生態環境遙感、礦山生態大數據智能分析、生態治理數字化

主要成果

團隊依托煤炭精細勘探與智能開發全國重點實驗室、時空信息與智能服務自然資源部重點實驗室、礦山生態安全教育部工程研究中心等國家級和省部級科研平臺開展科學研究、人才培養、創新應用和社會服務，長期從事礦山生態修復時空精準決策研究。先后主持國家自然科學基金、教育部國際合作項目、北京市自然科學基金、新疆自治區重大科技專項、鄂爾多斯市重點研發計劃等國家省部級項目，國家能源集團、山西焦煤集團、華電集團、新疆天池能源、中國自然資源航空物探遙感中心、國家減災中心等企事業單位科技項目50余項，獲北京市科技進步一等獎、中國煤炭工業協會科學技術一等獎、中國地理信息科技進步一等獎、綠色礦山科技進步一等獎等重要科技獎勵，發表SCI/EI學術論文300余篇，授權國家發明專利60余項。

策劃丨常明然

責編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設領域高端學術交流平臺，2023年5月，經國家新聞出版署批準，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應運而生。《綠色礦山》為季刊，國內統一連續出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負責策劃、出版、發行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環境保護、低碳技術及節能減排、數字礦業、綠色低碳經濟政策與評價等。

期刊主頁

http://www.lsks.org.cn

投稿網址

https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1

聯系：常明然

電話： 010-87986452

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