生态环境监测管理论文提纲

论文题目：基于多源动态监测数据的草原区煤电基地生态扰动与修复评价研究

摘要：草原区煤电基地开发在满足我国能源战略需求的同时,给区域生态环境系统带来了巨大冲击,引发众多生态问题,如土地损毁、地下水位下降、大气污染等,生态扰动表现方式和演变机制各不相同,累积效应显著,严重影响区域能源保障和生态屏障作用的发挥,实现煤电基地生态环境实时监测和合理评价,为煤电基地生态环境保护和修复补偿监管提供依据,能够有效促进煤电基地生态文明建设。本文依托于国家重点研发计划项目《东部草原区大型煤电基地生态修复与综合整治技术及示范》（2016YFC0501109）,针对我国绿色开发能源战略的需求,以生态文明建设为契机,紧扣草原区煤电基地生态环境的特点,选择内蒙古锡林郭勒盟胜利煤电基地为典型研究区域,基于多源空间动态监测技术,应用系统分析方法,对该区域生态环境时空状况进行了扰动规律分析与监测评价。主要研究内容和成果如下:（1）基于戴明环与生命周期理论构建煤电基地CE-PDST生态环境系统循环驱动机制。研究归纳了草原区煤电基地生态环境的特点,分析了煤电基地煤矿、火电厂及煤炭城市三大扰动源对生态环境影响的时空演变趋势,分阶段讨论了煤电基地时空发展的特点,揭示了煤电基地生态系统的周期性发展规律。针对煤电基地生命周期各阶段扰动源发展状态及对生态环境的扰动特征,构建了煤电基地CE-PDST生态系统循环驱动机制,分别从扰动源子循环和生态环境单元子循环两个角度进行了生态环境系统演化分析。（2）搭建多源异构数据“获取-处理-融合-分析”技术框架和体系。基于空间信息技术获取的空间数据及统计数据和调查数据等,提出了基于邻域信息约束的中高空间分辨率遥感影像分类后处理方法、多源多尺度DEM融合方法和“暗像元法”与“深蓝算法”相结合的气溶胶厚度反演等方法,通过影像参数反演、数据融合、统计分析、空间数据挖掘与空间分析等技术手段,为在不同时空尺度下分析草原区煤电基地内土地环境、水环境和大气环境参数的扰动规律和变化特征以及生态环境综合评价提供数据和技术支撑。（3）实现煤电基地尺度下土地利用类型、植被覆盖、土壤侵蚀和大气环境的时空动态变化分析及扰动源识别。针对胜利煤电基地的特点构建土地利用分类体系,通过土地利用动态度模型和煤电开发驱动指数进行煤电开发土地利用类型转移驱动力分析;综合运用GIS空间相关性分析方法,分别从全局演变和局部效应进行植被覆盖时空变化检测;针对煤电基地土壤侵蚀的特点,建立土壤侵蚀风-水复合模型sA并实现总模数的估算,利用经验模型验证了其适用性;通过遥感反演获取了研究区域内SO2、NO2的柱状浓度和气溶胶厚度AOD,并利用地面观测站数据验证了其可靠性。研究结果表明,煤电基地开发是研究区域土地利用类型转移的主要驱动力,植被破坏、水土流失和大气污染均以露天矿区、电厂区及锡林浩特市城区为扰动热点,随着开发规模的不断扩大,扰动程度逐渐加强。（4）在典型扰动源-露天矿尺度下进行生态环境扰动规律及生态修复效益分析。根据露天矿土地单元扰动机理,归纳了7种土地利用类型转移方式,建立了扰动重心加权模型,通过不同阶段加权重心的转移距离和转移方向,验证了CE-PDST驱动规律。针对露天矿首采区已经形成的四种扰动土地利用类型的转移方式,研究其在转移过程中植被指数的时空演变规律,通过建立排土场NDVI与地形因子、气象因子和人为修复因子之间的驱动关系,提出了提高排土场土地复垦效益的有效建议。利用多孔监测井的多期监测数据分析了胜利一号露天矿开采过程中潜水位的变化规律,并通过回归趋势分析确定了露天开采对地下水的影响半径和静水位,为确定受地下水位下降影响的居民搬迁范围和研究基于影响半径分析地下水位变化对地表植被变化的影响规律提供了依据。（5）通过生态效益响应因子识别,参考《生态环境状况评价技术规范-2015》,采用层次分析法计算了各项指标的权重,构建了草原区煤电基地生态环境综合评价体系(MEICE),从煤电基地尺度、功能区单元和最适宜格网单元等多时空尺度,综合评价和分析了研究区域2000年、2005年、2010年和2015年的生态环境状况,探寻区域生态的时空变化规律。研究表明,2000-2015年,研究区域生态环境整体处于良好状态;2005-2015年,煤电基地开发规模迅速扩大,恶化趋势明显,形成以露天矿区及电厂区、市区和居民点中心的阶梯状缓冲区,印证了露天矿开采及电厂开发、城市建设对生态环境产生负面扰动的累积效应;2010-2015年,露天矿区排土场复垦、电厂控排、城市湿地公园建设及省道S307沿线绿化有效改善了局部生态环境状况,体现了生态修复与监管对生态环境恢复的重要性。针对本文探索的胜利煤电基地生态扰动规律及生态环境评价结果,基于GMR模型对研究区域2020年生态环境状况进行了模拟,提出了草原区煤电基地开发弹性调控与生态环境修复管理对策,搭建了基于大数据平台的草原区煤电基地“监测-评价-管理”三位一体的多源动态监测平台基本架构,并提出了草原区煤电基地生态环境修复CE-PDST-“5W+2H+E”循环管理模式,为煤电基地的可持续发展提供了有效途径。论文有图91幅,表65个,参考文献221篇。

关键词：草原区煤电基地;多源动态监测;生态扰动;生态修复;综合评价

学科专业：地图制图学与地理信息工程

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 科学问题的提出(Presentation of Scientific Issues)

1.2 研究的科学意义与项目依托(Scientific Significance and Project Support)

1.3 研究动态分析(Dynamic Analysis of the Research)

1.4 研究目标与研究内容(Research Objectives and Contents)

1.5 研究区域(Study Area)

1.6 研究思路及技术路线(Research Ideas and Technical Routes)

2 草原区煤电基地生态环境演化机理

2.1 相关术语(Relative Terms)

2.2 草原区煤电基地生态环境扰动源时空演变(Temporal and Spatial Evolution of Eco-environment Disturbance Sources in Prairie Coal-Electricity Base)

2.3 基于戴明环与生命周期的草原区煤电基地生态环境系统演化PDST循环驱动机制(PDST Cyclic Driving Mechanism of Eco-environment Evolution in Prairie Coal-Electricity Base Based on PDCA and Life Cycle)

2.4 草原区煤电基地生态环境系统SA-PDST驱动模型(The SA-PDST Driving Model of Eco-environment System of Prairie Coal-Electricity Base)

2.5 煤电基地开发扰动下的草原区生态环境变化(Prairie Eco-environment Changes Disturbed by Development in Coal-Electricity Base)

2.6 本章小结(Chapter Summary)

3 多源异构数据的获取、处理及融合

3.1 多源异构数据的类型(Types of Multi-source Heterogeneous Data)

3.2 多源异构数据处理平台(Multi-source Heterogeneous Data Processing Software)

3.3 多源异构数据处理(Multi-source Heterogeneous Data Processing)

3.4 多源异构数据融合(Multi-source Heterogeneous Data Fusion)

3.5 本章小结(Chapter Summary)

4 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

4.1 土地利用类型时空演变格局分析(Analysis of Temporal and Spatial Evolution Patterns of Land Use Types)

4.2 植被覆盖时空变化检测(Temporal and Spatial Change Detection of Vegetation Coverage)

4.3 草原区煤电基地土壤风-水复合侵蚀估算(Soil Water-Wind Compound Erosion Estimation in Prairie Coal-electricity Base)

4.4 煤电基地大气数据监测与分析(Atmospheric Monitoring and Analysis in Prairie Coal-electricity Base)

4.5 本章小结(Chapter Summary)

5 煤矿尺度生态环境扰动规律研究及修复效益分析

5.1 胜利一号露天矿土地单元转移模式(Land Unit Transfer Mode of Shengli No.1 Open-pit Mine)

5.2 露天矿首采区扰动土地类型转移(Disturbed Land Types Transfer in the First Mining of Open-pit Mine)

5.3 NDVI扰动规律及排土场复垦效益分析(Analysis of NDVI Disturbance Law and Reclamation Benefit of Dump)

5.4 潜水位时空变化及其对地表生态的扰动分析(Temporal and Spatial Changes of Phreatic Water Level and Disturbance Analysis of Surface Ecology)

5.5 本章小结(Chapter Summary)

6 草原区煤电基地生态环境综合评价

6.1 生态环境综合评价指标体系的构建(Construction of Eco-environment Comprehensive Evaluation Index System)

6.2 多时空尺度生态评价单元的划分(Division of Multiple Temporal and Spatial Scale Ecological Evaluation Unit)

6.3 评价标准、评价方法和评价技术流程(Evaluation Criterion, Evaluation Method and Technical Process)

6.4 胜利煤电基地生态环境状况综合评价(Comprehensive Evaluation on Eco-environment of Shengli Coal-electricity Base)

6.5 基于GWR模型的胜利煤电基地生态演变情景模拟(Ecological Evolution Scenario Simulation of Shengli Coal-electricity Base based on GWR Model)

6.6 草原区煤电基地开发弹性调控与生态环境修复管理对策(Elastic Regulation and Eco-environment Restoration Management Countermeasures of Prairie Coal-electricity Base Development)

6.7 本章小结(Chapter Summary)

7 结论与展望

7.1 研究成果与结论(Research Results and Conclusions)

7.2 主要创新点(Main Innovations)

7.3 研究展望(Prospects)

参考文献

附录1 锡林郭勒盟植被代码表

附录2 胜利煤电基地开发生态环境影响调查表

作者简历