听论文丨李军教授团队：露天矿开发扰动识别的植被指数效果评价与优选方法

创新点

在研究视角上，针对当前露天矿植被扰动识别中多直接选用 NDVI 指数、缺乏系统的植被指数优选实验与效果评价的研究缺口，筛选出应用频次较高的七种植被指数，以神东煤炭基地为典型研究区，构建了长时序的遥感观测数据集，从扰动类型识别精度、扰动时间提取效果等核心维度展开全面对比分析。

在技术方法上，引入 Auto-VDR 方法并加以应用，通过构建植被扰动类型时序特征样本库、科学设定裸土与植被阈值，实现了对植被损毁后修复、损毁未修复、未损毁三种类型及对应时间的精准识别与量化分析，提升了植被扰动识别的精准化程度。

在研究发现上，揭示了不同植被指数在露天矿植被扰动过程中的响应特性与适用边界，明确了煤炭基地尺度下 NDVI、GNDVI、DVI 三种植被指数的优势，同时发现单个矿区尺度上植被覆盖度与各植被指数识别准确度的关联，以及不同指数在植被损毁和修复不同阶段的响应差异，为不同场景下植被指数的合理选取提供了精细化的科学依据。

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听论文

露天矿开发扰动识别的植被指数效果评价与优选方法

作者：谢雪霜, 许亚玲, 程洋, 郭丽, 许联航, 张成业, 李军, 彭曼凌, 张静

单位：1. 中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院; 2. 国能神东煤炭集团有限责任公司

引用格式：

谢雪霜，许亚玲，程洋，等. 露天矿开发扰动识别的植被指数效果评价与优选方法[J]. 绿色矿山，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

露天矿开发作业是矿区周边植被和生态环境退化受损的直接影响因素之一，露天矿开发过程中对植被的扰动主要包括损毁和修复2个过程，利用植被指数的时序变化情况监测植被变化进而评价矿区生态修复状况是常用的监测方法。研究筛选了应用频次较高的7种植被指数：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)，对比分析了各植被指数对神东煤炭基地长时序(1990—2021年)植被扰动情况提取的效果。结果表明：在单个矿区尺度，植被覆盖度与各植被指数识别的准确度之间存在关联，在煤炭基地尺度NDVI、GNDVI、DVI均是适合神东煤炭基地植被扰动提取的指数。在损毁后修复、损毁未修复、未损毁3种扰动类型的识别方面，除RI外，其余指数均能有效提取矿区各扰动的类型，识别的总体精度均能达到80%以上，而在扰动时间的提取方面，NDVI、GNDVI、DVI 3种植被指数的识别效果更高，损毁时间提取的精度NDVI、GNDVI、DVI分别为82%、80%和76%，修复时间提取的精度NDVI、GNDVI、DVI分别为95%、91%、88%。神东煤炭基地大规模开采发生在2005年后，大规模修复发生在2010年以后，开采后各修复措施的加入使得矿区生态环境有所改善。为优选植被指数的研究及应用提供了数据支持和科学依据。合理的选择植被指数可以在总体上把握矿区的生态环境状况，对于监测露天煤矿开发过程中的生态影响、支持恢复措施的制定具有重要意义。

部分图片

图1 神东煤炭基地地理位置

图2 Auto-VDR方法流程

图3 各指数类型模板数量及阈值

图4 各指数扰动类型提取结果对比

图5 扰动区域植被指数年际变化

图6 损毁时间识别结果对比

图7 修复时间识别结果对比

图8 损毁时间与修复时间总体精度对比

图9 各指数损毁时间及修复时间识别对比

第一作者

谢雪霜，四川宜宾人，中国矿业大学（北京）硕士研究生，研究方向为矿区生态修复监测与遥感信息提取，重点聚焦于植被指数在矿区生态环境动态变化中的应用研究。系统掌握了遥感影像预处理、植被指数构建及时序数据分析等关键技术，具备较强的定量遥感应用能力。参与国家重点研发计划项目子课题及相关科研项目，积累了丰富的科研实践经验，研究成果为矿区生态效应评估提供了技术支持。

通讯作者

李军，教授、博士生导师，国家级高层次青年人才、青年测绘地理信息科技创新人才、孙越崎青年科技奖获得者、高校GIS新锐，现任中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院副院长，兼任国际矿山测量协会专委会委员、中国测绘学会矿山测量专委会委员等。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划专题等纵向项目及国家能源集团、华为公司等企事业单位项目20余项。发表学术论文80余篇，其中以第一或通讯者发表SCI/SSCI论文30篇，授权国家发明专利32项、软件著作权16项，出版专著2部。获中国地理信息科技进步一等奖、中国煤炭工业协会科学技术一等奖等科技奖励。担任《自然资源遥感》、Remote Sensing专题主编。

研究方向

矿山生态环境遥感、矿山生态大数据智能分析、生态治理数字化

主要成果

团队依托煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室、时空信息与智能服务自然资源部重点实验室、矿山生态安全教育部工程研究中心等国家级和省部级科研平台开展科学研究、人才培养、创新应用和社会服务，长期从事矿山生态修复时空精准决策研究。先后主持国家自然科学基金、教育部国际合作项目、北京市自然科学基金、新疆自治区重大科技专项、鄂尔多斯市重点研发计划等国家省部级项目，国家能源集团、山西焦煤集团、华电集团、新疆天池能源、中国自然资源航空物探遥感中心、国家减灾中心等企事业单位科技项目50余项，获北京市科技进步一等奖、中国煤炭工业协会科学技术一等奖、中国地理信息科技进步一等奖、绿色矿山科技进步一等奖等重要科技奖励，发表SCI/EI学术论文300余篇，授权国家发明专利60余项。

策划丨常明然

责编丨常明然

编辑丨李莎

审核丨常明然

煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。

期刊简介

为深入贯彻习近平生态文明思想，践行“绿水青山就是金山银山”理念，搭建绿色矿山建设领域高端学术交流平台，2023年5月，经国家新闻出版署批准，由中国煤炭科工集团主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的中文科技期刊——《绿色矿山》（Journal of Green Mine）应运而生。《绿色矿山》为季刊，国内统一连续出版物号为：CN10-1912/TD，ISSN号：2097-3357，由《绿色矿山》编辑部负责策划、出版、发行。

刊登范围

绿色勘查、绿色开采、矿山地下空间利用、绿色选冶、矿山环境保护、低碳技术及节能减排、数字矿业、绿色低碳经济政策与评价等。

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