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Eco-environmental dynamic monitoring and assessment of rare earth mining area in Southern Ganzhou Using Remote Sensing

赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估



全 文 :第 猿远 卷第 远 期
圆园员远年 猿月
生 态 学 报
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤
灾燥造援猿远袁晕燥援远
酝葬则援袁圆园员远
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
基金项目院矿产资源开发典型区域生态环境十年变化调查与评估渊杂栽杂晕鄄员园鄄园猿冤
收稿日期院圆园员源鄄园愿鄄员愿曰 摇 摇 网络出版日期院圆园员缘鄄园苑鄄圆怨
鄢通讯作者 悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早 葬怎贼澡燥则援耘鄄皂葬蚤造院 澡藻早躁岳 则葬凿蚤援葬糟援糟灶
阅韵陨院 员园援缘愿源远 辕 泽贼曾遭圆园员源园愿员愿员远猿圆
彭燕袁 何国金袁 张兆明袁 江威袁 欧阳志云袁 王桂周援赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估援生态学报袁圆园员远袁猿远渊远冤院员远苑远鄄员远愿缘援
孕藻灶早 再袁 匀藻 郧 允袁 在澡葬灶早 在 酝袁 允蚤葬灶早 宰袁 韵怎赠葬灶早 在 再袁 宰葬灶早 郧 在援耘糟燥鄄藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 凿赠灶葬皂蚤糟 皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早 葬灶凿 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 蚤灶
杂燥怎贼澡藻则灶 郧葬灶扎澡燥怎 哉泽蚤灶早 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早援粤糟贼葬 耘糟燥造燥早蚤糟葬 杂蚤灶蚤糟葬袁圆园员远袁猿远渊远冤院员远苑远鄄员远愿缘援
赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估
彭摇 燕员袁 何国金员袁鄢袁 张兆明员袁 江摇 威员袁圆袁 欧阳志云猿袁 王桂周员
员 中国科学院遥感与数字地球研究所袁 北京摇 员园园园怨源
圆 中国科学院大学袁 北京摇 员园园园源怨
猿 中国科学院生态环境研究中心袁 北京摇 员园园园愿缘
摘要院稀土矿业的发展在促进区域经济发展的同时袁也对生态环境带来影响遥 为研究江西赣南稀土矿产开发及其对生态环境的
影响袁采用 杂孕韵栽员 辕 圆 辕 缘尧蕴葬灶凿泽葬贼苑和 粤蕴韵杂等多源遥感数据袁对该区域 圆园园园要圆园员园 年稀土矿开发进行遥感动态监测遥 采用面向
对象的方法对研究区进行生态系统分类袁同时结合回溯法可较好地减少伪变化袁并可快速地提取稀土矿开采区的变化信息遥 通
过分析发现赣南稀土矿开采集中分布在几个主要的乡镇袁从 圆园园园年至 圆园员园 年这 员园 年间整体上呈增加的趋势袁但前 缘 年主要
体现为扩张袁后 缘年复垦的力度在加强遥 新增的稀土矿矿区在开发过程中破坏的生态系统类型主要为林地袁而废弃稀土矿区通
过治理后主要恢复成耕地遥 稀土矿开采对植被覆盖尧生物量尧土地退化以及景观的破碎化都有一定的影响遥 同时稀土矿开采可
能引发水体流失尧山体滑坡等环境问题和风险遥
关键词院稀土矿开采区曰遥感监测曰生态环境曰十年变化
耘糟燥鄄藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 凿赠灶葬皂蚤糟 皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早 葬灶凿 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬
蚤灶 杂燥怎贼澡藻则灶 郧葬灶扎澡燥怎 哉泽蚤灶早 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早
孕耘晕郧 再葬灶员袁 匀耘 郧怎燥躁蚤灶员袁鄢袁 在匀粤晕郧 在澡葬燥皂蚤灶早员袁 允陨粤晕郧 宰藻蚤员袁圆袁 韵哉再粤晕郧 在澡蚤赠怎灶猿袁 宰粤晕郧 郧怎蚤扎澡燥怎员
员 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早 葬灶凿 阅蚤早蚤贼葬造 耘葬则贼澡袁 悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻袁 月藻蚤躁蚤灶早 员园园园怨源袁 悦澡蚤灶葬
圆 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 月藻蚤躁蚤灶早 员园园园源怨袁 悦澡蚤灶葬
猿 砸藻泽藻葬则糟澡 悦藻灶贼藻则 枣燥则 耘糟燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 月藻蚤躁蚤灶早 员园园园愿缘袁 悦澡蚤灶葬
粤遭泽贼则葬糟贼院 粤造贼澡燥怎早澡 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼 燥枣 贼澡藻 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 蚤灶凿怎泽贼则赠 澡葬泽 则藻泽怎造贼藻凿 蚤灶 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 糟燥灶贼则蚤遭怎贼蚤燥灶泽 贼燥 则藻早蚤燥灶葬造
藻糟燥灶燥皂蚤藻泽袁 泽怎糟澡 遭藻灶藻枣蚤贼泽 澡葬增藻 葬造泽燥 糟葬怎泽藻凿 泽藻增藻则藻 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 责则燥遭造藻皂泽援 陨灶 燥则凿藻则 贼燥 糟则藻葬贼藻 造葬灶凿 糟燥增藻则 皂葬责泽 葬灶凿 贼澡藻则藻遭赠
皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早 贼澡藻 糟澡葬灶早藻泽 蚤灶 藻糟燥鄄藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 蚤皂责葬糟贼泽 糟葬怎泽藻凿 遭赠 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶藻 藻曾责造燥蚤贼葬贼蚤燥灶 蚤灶 泽燥怎贼澡藻则灶 郧葬灶扎澡燥怎袁 悦澡蚤灶葬袁
凿怎则蚤灶早 圆园园园要圆园员园袁 燥遭躁藻糟贼鄄燥则蚤藻灶贼藻凿 糟造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 憎葬泽 糟燥灶凿怎糟贼藻凿 怎泽蚤灶早 杂孕韵栽员 辕 圆 辕 缘袁 蕴葬灶凿泽葬贼苑袁 葬灶凿 粤蕴韵杂 泽葬贼藻造造蚤贼藻 蚤皂葬早藻泽援
粤 则藻贼则燥泽责藻糟贼蚤增藻 葬责责则燥葬糟澡 憎葬泽 葬造泽燥 怎泽藻凿 贼燥 则藻凿怎糟藻 贼澡藻 葬皂燥怎灶贼 燥枣 枣葬造泽藻 糟澡葬灶早藻 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 葬灶凿 贼澡怎泽 藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼造赠 藻曾贼则葬糟贼 贼澡藻
糟澡葬灶早藻 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 蚤灶 贼澡蚤泽 则藻早蚤燥灶援 栽澡藻 贼燥贼葬造 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 枣则燥皂 葬责责则燥曾蚤皂葬贼藻造赠 猿远援园圆 噪皂圆 蚤灶 圆园园园 贼燥 源怨援缘愿
噪皂圆 蚤灶 圆园员园援 栽澡藻 则藻泽怎造贼泽 蚤灶凿蚤糟葬贼藻 贼澡葬贼 贼澡藻 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 憎葬泽 皂葬蚤灶造赠 凿蚤泽贼则蚤遭怎贼藻凿 蚤灶 贼澡藻 贼燥憎灶泽 燥枣 蕴蚤灶早 月藻蚤袁 在怎 阅燥灶早袁
葬灶凿 郧怎蚤皂藻蚤 杂澡葬灶援 阅怎则蚤灶早 圆园园园要圆园园缘袁 贼澡藻 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 藻曾责葬灶凿藻凿 则葬责蚤凿造赠 遭藻枣燥则藻 泽造燥憎蚤灶早 蚤灶 圆园园缘要圆园员园 凿怎藻 贼燥
蚤皂责造藻皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 葬 则藻糟造葬皂葬贼蚤燥灶 责则燥早则葬皂援 栽澡藻 则藻泽怎造贼泽 葬造泽燥 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 皂燥泽贼 灶藻憎造赠 藻曾责葬灶凿藻凿 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶藻 葬则藻葬泽 憎藻则藻
糟燥灶增藻则贼藻凿 枣则燥皂 枣燥则藻泽贼泽袁 憎澡藻则藻葬泽 贼澡藻 皂葬躁燥则 则藻糟造葬蚤皂藻凿 葬则藻葬泽 憎藻则藻 枣葬则皂造葬灶凿援 砸葬责蚤凿 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 蚤泽 泽澡燥憎灶
贼燥 糟葬怎泽藻 泽藻增藻则藻 藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼葬造 责则燥遭造藻皂泽 蚤灶糟造怎凿蚤灶早 增藻早藻贼葬贼蚤燥灶 凿藻泽贼则怎糟贼蚤燥灶袁 遭蚤燥皂葬泽泽 糟澡葬灶早藻袁 造葬灶凿 凿藻早则葬凿葬贼蚤燥灶袁 葬灶凿 造葬灶凿泽糟葬责藻
枣则葬早皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 蚤灶 葬凿凿蚤贼蚤燥灶 贼燥 责燥贼藻灶贼蚤葬造 则蚤泽噪泽 泽怎糟澡 葬泽 泽燥蚤造 藻则燥泽蚤燥灶 葬灶凿 造葬灶凿泽造蚤凿藻泽援
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
运藻赠 宰燥则凿泽院 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬曰 则藻皂燥贼藻 泽藻灶泽蚤灶早 皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早曰 藻糟燥鄄藻灶增蚤则燥灶皂藻灶贼曰 员园 赠藻葬则泽 糟澡葬灶早藻
稀土矿产资源是一种不可再生的资源袁在机械制造尧石油化工尧农林牧业尧航天航空及军工技术等方面都
有较为广泛的用途遥 由于对稀土资源需求量的不断增加袁致使稀土矿区开采规模扩大袁一些不法商人为牟取
暴利袁超出矿权范围开采稀土矿遥 而不当的开采方式袁将会导致稀土矿矿区出现水污染尧植被破坏尧水土流失
等众多的环境问题咱员暂 遥 这些环境问题已经严重地影响了矿区人民的工作和生活袁还制约了社会经济的可持
续发展袁影响了当地经济发展和社会稳定遥 传统的矿山环境监测一般是采取国土资源动态巡查的方式发现问
题袁由于稀土矿区开采比较零散袁占地面积大袁如果要对矿区开发及其生态环境问题进行全面调查袁传统方法
的时效性差尧周期长尧效率低咱圆暂 遥 随着卫星对地观测技术的发展袁尤其是高分辨率卫星遥感数据的不断出现袁
遥感技术已成为研究生态环境最有利的手段之一遥 近几十年来袁世界各国利用卫星遥感技术在矿区生态环境
调查与评估中做了大量工作遥 早在 圆园 世纪 远园 年代国外开始利用遥感技术对矿产资源开采状况进行监测曰
员怨怨怨年以来袁我国国土资源部在全国范围开展了土地利用动态遥感监测曰圆园园圆要圆园园猿年国家航空物探遥感中
心对江西崇义地区矿产资源的开发状况进行遥感监测研究遥 利用遥感技术对矿区进行遥感监测袁不仅可以定
性分析其开采状况袁也可以定量分析其开采区的面积和范围等相关问题遥 悦援粤援蕴藻早早 利用遥感技术定性分析
了地表采矿所引起的环境问题和矿区土地复垦袁并实现了采矿区和土地复垦范围的定量分析咱猿暂 遥 同时袁遥感
技术与其他的数据尧方法结合能发挥更大的作用遥 刘元慧等人采用统计的环境监测数据和遥感数据袁并以数
理统计方法和地理信息技术为支撑袁对兖州矿区的生态安全进行监测分析咱源暂 袁取得了很好的效果遥 随着高光
谱尧高空间分辨率的遥感卫星的出现袁遥感技术被逐渐用于监测矿区水体及植被的污染状况遥 雷国静等人采
用 匝怎蚤糟噪月蚤则凿数据对南方离子型稀土矿周围植被长势进行了调查袁并对矿区引发的生态环境问题提出了缓解
的方式和建议咱缘暂 遥 遥感技术以其独特的优势被越来越多地应用于矿区生态环境监测中遥
以江西省定南县尧龙南县尧全南县尧信丰县以及安远县赣南五县稀土矿开发区为研究区域袁利用遥感技术
分别对 圆园园园年尧圆园园缘年和 圆园员园年 猿个时期的稀土矿开发状况进行监测袁并对 圆园园园要圆园员园年稀土矿开发区的
生态质量进行分析遥 监测结果有助于更加快速尧准确地了解矿山开采状况和矿山环境信息袁为相关部门制定
矿产资源规划袁保持矿产资源的可持续开发与利用袁维护矿业秩序及综合整治矿区环境等提供技术支撑及决
策依据遥
员摇 研究区概况及数据源
江西赣南是我国离子型稀土矿的主要生产基地遥 本研究以江西省赣州市定南县尧龙南县尧全南县尧信丰县
以及安远县赣南 缘县为研究区域遥 研究区位于江西省赣州最南端袁总面积 怨苑猿圆援愿远噪皂圆遥 该研究区域矿产资源
丰富袁富含稀土矿尧钨矿等矿产资源袁是 圆园员员年江西省赣州市首批离子型稀土矿国家规划县之中的 缘个遥
研究区中稀土矿开采主要采用露天开采的方式袁对地表植被破坏较为严重袁为了使稀土矿开发状况调查
更为精确与全面袁应当选取质量较好的高空间分辨率遥感影像遥 综合考虑研究目的尧成本以及对信息的需求
量袁圆园园园年选用 杂孕韵栽员 辕 圆 辕 源全色影像和 蕴葬灶凿泽葬贼 苑 数据袁圆园园缘年选用 泽责燥贼缘 多光谱影像袁圆园员园年选用 粤蕴韵杂 全
色和多光谱影像遥 由于研究区范围较大袁针对有些年份数据缺失的问题袁则选取与该年份相近的质量较好的
数据作为补充遥 共涉及 粤蕴韵杂数据 员愿景袁主要为 圆园员园 年 员员 月的数据曰杂孕韵栽缘 数据 员园 景袁主要为 圆园园缘 年 员园
月的数据曰杂孕韵栽员 辕 圆 辕 源数据 远景袁主要为 圆园园员 年 员员 月的数据曰蕴葬灶凿泽葬贼苑 数据 源 景袁主要为 圆园园员 年 员员 月的数
据遥 对于南方多云雨地区袁获取高质量的光学遥感影像比较困难袁同时为了便于变化检测研究袁数据季相应该
尽量接近袁因此本文中的数据时相集中于数据质量较好的 员园要员员 月份遥 同时还收集了研究区域内的行政边
界尧阅耘酝和生物量等相关的基础辅助数据遥
苑苑远员摇 远期 摇 摇 摇 彭燕摇 等院赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
圆摇 研究方法
圆援员摇 遥感数据预处理
摇 摇 在实际的遥感数据分析和信息提取之前袁需要对遥感数据进行正射校正尧融合尧镶嵌尧裁剪等一系列的处
理工作遥 对于 员月圆级别渊经过系统辐射与几何校正的产品袁提供地理编码和地理参考数据两种选择冤的 粤蕴韵杂
数据采用有理函数模型进行正射校正袁误差控制在一个像元以内遥 针对 杂孕韵栽 系列的数据袁则采用物理成像
模型袁误差控制在一个像元以内遥 通过对 粤蕴韵杂数据分别采用 月砸韵灾耘砸再尧匀陨杂尧孕悦粤变化尧孕粤晕杂匀粤砸孕 等不同
的融合方法进行实验袁发现采用 孕粤晕杂匀粤砸孕 变换进行融合后的影像的颜色保持最好袁最接近自然色袁且图像
纹理清晰遥 因此采用 孕粤晕杂匀粤砸孕 算法对 粤蕴韵杂数据进行融合遥 同时袁杂孕韵栽员 辕 圆 数据与 耘栽酝 数据之间的融合
通过类似的实验进行对比分析袁最终也采用 孕粤晕杂匀粤砸孕 方法进行融合遥 通过对比 耘栽酝垣数据不同的波段组
合分别与 杂孕韵栽员 辕 圆 辕 源全色数据的融合效果袁发现 耘栽酝垣数据的蓝尧绿尧红尧近红外这 源个波段与 杂孕韵栽员 辕 圆 辕 源 全
色数据的融合效果最佳遥
圆援圆摇 信息提取
根据研究目的袁将生态系统类别分为森林尧草地尧农田尧湿地尧裸地尧建设用地以及稀土矿开采区等七大类
别遥 对于高分辨率影像来说袁由于地物类别内部的光谱响应变异增大袁传统的基于像元的遥感影像分类方法
已不适合高分遥感影像分类袁因此研究中主要采用面向对象的分类方法遥 面向对象的分类方法是对影像进行
分割袁将具有相同的光谱信息和空间特征的同质像元归并成大小不同的影像对象的过程遥 该方法能够充分挖
掘影像自身的光谱信息袁空间特征以及上下文关系袁在不增加额外辅助信息的情况下增加分类的依据袁使分类
结果与地物的实际情况更加吻合遥 对于多时相遥感影像变化信息提取袁如果对多期影像先单独分类然后再进
行变化信息提取袁则会出现大量的伪变化信息袁本文采用回溯方法来进行研究区多时相地表覆盖变化信息提
取袁该方法有效减少了伪变化袁提高了精度袁同时可以快速地检测出地物不同时相之间的变化信息遥
圆援圆援员摇 稀土矿开采区遥感影像特征
赣南稀土矿有池浸法尧堆浸法和原地浸矿法 猿 种开采方式袁各开采方式在遥感影像上特点也不一样咱远暂 遥
池浸法和堆浸法这两种方法其实质都是野搬山运动冶袁因而在影像上呈大片的地表裸露区袁同时还有长方形或圆
形的浸矿池和沉淀池渊图 员冤遥 而原地浸矿法不动土方袁直接在山顶或山坡上挖注液井袁对山体结构破坏相对于池
浸法和堆浸法要小袁因此在遥感影像上表现为沿着山坡呈明暗相间的密集带状区域袁同时周边有圆形或长方形
的高位池和沉淀池渊图 员冤遥 同时赣南稀土矿开采区都是位于山区袁周边基本上都是大片的林地袁较易区分遥
图 员摇 稀土矿开采区 粤蕴韵杂遥感影像
云蚤早援员摇 粤蕴韵杂 蚤皂葬早藻 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬泽
圆援圆援圆摇 稀土矿开采区生态系统遥感信息提取
对于多时相遥感影像动态信息提取袁主要采用回溯法来实现遥 即首先对某一时相的影像进行面向对象的
目标信息提取袁然后以此结果为基础和限制条件袁提取其他时相的目标信息遥 由于 圆园员园年的遥感影像数据空
愿苑远员 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
间分辨率达到 圆援缘皂袁能够较为清楚的识别矿区等地物袁因此首先对 圆园员园 年的遥感影像采用面向对象的分类
方法袁结合纹理特征袁光谱信息尧高程信息尧形状信息等特征建立分类规则袁得到相关的分类图渊图 圆冤袁并利用
野外调查数据以提高分类精度遥 在此基础上袁实施对 圆园园园年和 圆园园缘年遥感图像的分类和信息提取遥 在此过
程中袁图像分割是关键袁即无论分割尺度的大小袁必须保证其他时相影像的多个分割对象的边界和与 圆园员园 年
各地物类别的边界吻合袁如此则可以在很大程度上减少由于边界问题带来的伪变化袁从而提高分类精度遥 对
于稀土矿开采袁新增稀土矿开采区通常所占用的地物类别为林地袁较少数占用耕地袁因此若以 圆园员园 年稀土矿
开采区为限制条件袁则对于 圆园园缘年或 圆园园园年的影像上的地物来说就相对简单得多袁主要包含的地物类别为
稀土矿开采区尧林地和耕地曰对于废弃稀土矿区的复垦袁通常是恢复成耕地袁较少数部分恢复成林地袁因此以
圆园员园年的耕地或林地为限制条件袁在 圆园园缘 年或 圆园园园 年的影像上提取废弃稀土矿区则容易得多遥 从而可快
速地检测出地物不同时相之间的变化信息袁得到 圆园园园要圆园园缘 年尧圆园园缘要圆园员园 年稀土矿开采区的生态系统类
别变化结果图渊图 猿冤遥 最后便可得到 圆园园园年尧圆园园缘年的分类图渊图 圆冤遥
图 圆摇 赣南稀土矿区生态系统分类结果图
云蚤早援圆摇 悦造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 蚤灶 贼澡藻 泽燥怎贼澡 燥枣 郧葬灶扎澡燥怎袁允蚤葬灶早曾蚤 孕则燥增蚤灶糟藻
图 猿摇 赣南稀土矿区分布图及矿区变化图
云蚤早援猿摇 阅蚤泽贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 皂葬责泽 葬灶凿 糟澡葬灶早藻 凿藻贼藻糟贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼泽 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 蚤灶 贼澡藻 泽燥怎贼澡 燥枣 郧葬灶扎澡燥怎袁 允蚤葬灶早曾蚤 孕则燥增蚤灶糟藻
怨苑远员摇 远期 摇 摇 摇 彭燕摇 等院赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
为验证分类结果及变化信息的可靠性袁需对结果进行精度验证遥 由于 圆园园园 年尧圆园园缘 年的分类结果以及
变化信息均是在 圆园员园年分类图的基础上利用回溯法得到的袁因此验证 圆园员园年分类结果的精度即可推断其他
的结果的可靠性遥 主要采用野外验证的方法袁并结合 匝哉陨悦运月陨砸阅 卫星影像对 圆园员园 年分类结果进行精度评
价遥 分别对每类随机选取了 缘园个点进行验证袁共 猿缘园个点遥 对于野外无法到达的点袁则参考 匝哉陨悦运月陨砸阅 卫
星影像遥 野外验证点总共有 圆猿园个点袁其中稀土矿区有 圆圆 个点袁通过 匝哉陨悦运月陨砸阅 卫星遥感影像验证的点有
员圆园个遥 最后通过混淆矩阵渊表 员冤计算得到精度评价结果袁其总体精度高达 怨园豫袁稀土矿区的精度达 怨缘豫以
上袁满足后续的分析需求遥
圆援猿摇 矿区生态质量评价
稀土矿开采分布零散袁使得地表景观变得破碎袁同时对地表植被破坏严重袁使得土地退化遥 因此综合考虑
到稀土矿开采对周边生态系统的破坏特点袁并参考区域生态质量评价有关的文献咱苑鄄怨暂 袁同时遵守指标选取中
的可操作性原则袁研究中选取了稀土矿区占用比尧植被覆盖指数尧区域生物量尧土壤侵蚀强度以及景观破碎度
五个指标来反映赣南稀土矿区的生态质量状况遥
表 员摇 圆园员园年分类结果精度评价混淆矩阵
栽葬遭造藻 员摇 悦燥灶枣怎泽蚤燥灶 皂葬贼则蚤曾 燥枣 糟造葬泽泽蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 则藻泽怎造贼 责则藻糟蚤泽蚤燥灶 葬泽泽藻泽泽皂藻灶贼 蚤灶 圆园员园
类名
晕葬皂藻
工矿
酝蚤灶藻
城镇
悦蚤贼赠
耕地
云葬则皂造葬灶凿
裸地
月葬则藻造葬灶凿
林地
云燥则藻泽贼
草地
郧则葬泽泽造葬灶凿
水域
宰葬贼藻则
生产者精度
孕则燥凿怎糟藻则 葬糟糟怎则葬糟赠
用户精度
哉泽藻则 葬糟糟怎则葬糟赠
工矿 酝蚤灶藻 源愿 园 员 园 园 园 员 员园园豫 怨远援园园豫
城镇 悦蚤贼赠 园 源缘 圆 园 员 园 圆 员园园豫 怨园援园园豫
耕地 云葬则皂造葬灶凿 园 园 源远 园 源 园 园 愿猿援远源豫 怨圆援园园豫
裸地 月葬则藻造葬灶凿 园 园 圆 员 园 员 员 员园园豫 怨远援园园豫
林地 云燥则藻泽贼 园 园 猿 圆 源缘 圆 园 苑苑援缘怨豫 怨园援园园豫
草地 郧则葬泽泽造葬灶凿 园 园 员 源猿 远 源猿 园 怨猿援源愿豫 愿远援园园豫
水域 宰葬贼藻则 园 园 园 园 员 园 源怨 怨圆援源缘豫 怨愿援园园豫
总体精度 粤造造 葬糟糟怎则葬糟赠 辕 豫 怨员援苑员
运葬责责葬 园援怨园猿猿
圆援猿援员摇 评价因子
渊员冤稀土矿区占用比
稀土矿区占用比例是指稀土矿开采对森林尧草地尧湿地尧农田等生态系统的挖损面积占被评价区域总面积
的百分比袁用来反映稀土矿开发对其他生态系统所造成的影响遥
渊圆冤植被覆盖指数
植被覆盖指数是反映研究区域植被覆盖程度的指标之一袁其计算方法较多袁有利用植被归一化指数
渊晕阅灾陨冤定量估算植被覆盖度咱员园暂 袁也有利用生态系统类型分类结果进行估算的咱苑暂 遥 本研究中植被覆盖指数主
要参考叶生态环境状况评价技术规范曳进行估算袁其计算公式为院
植被覆盖指数越渊园援猿愿伊林地垣园援猿源伊草地垣园援员怨伊耕地垣园援园苑伊建设用地垣园援园圆伊裸地冤 辕区域面积 渊员冤
稀土矿开采区的植被覆盖情况基本上与裸地相近袁因此在计算过程中将稀土矿开采区视为裸地遥
渊猿冤区域生态系统生物量
研究中采用单位面积生物量指标来反映区域生态系统的生物量情况袁其计算公式为院
砸月 越
移皂躁 越 员移

蚤 越 员
渊砸月阅蚤躁 伊 杂责冤
杂 渊圆冤
式中袁砸月指区域单位面积生物量曰 躁为区域生态系统类型袁包括森林尧草地尧湿地这三类生态系统曰 砸月阅蚤躁是 躁类
生态系统 蚤像元的相对生物量密度曰 杂是评价区域总面积遥 其中相对生物量密度的数据由全国生态环境十年
园愿远员 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
渊圆园园园要圆园员园年冤变化遥感调查与评估专项组提供遥
渊源冤土壤侵蚀强度
在其他条件一定的情况下袁植被覆盖度和土壤侵蚀度呈反比关系袁叶土壤侵蚀分类分级标准曳中是将植被
覆盖度与坡度结合起来计算土壤侵蚀强度的咱员员暂 遥 本研究中根据叶土壤侵蚀分类分级标准曳袁并结合本地的实
际情况以及相关资料袁将土壤侵蚀强度分为 猿级院微度尧中度尧重度遥 同时考虑到生态系统类型袁对于林地尧草
地尧农田尧裸地尧工矿区等类型采用植被覆盖度与坡度两个因子来判别土壤侵蚀强度等级袁具体见叶土壤侵蚀
分类分级标准曳曰而对于其他的生态系统类型渊水域尧建设用地等冤均确定为无明显侵蚀区袁即微度侵蚀强度遥
为了定量评价研究区域的土壤侵蚀强度袁其土壤侵蚀强度的计算公式如下咱苑暂 院
杂耘 越 园援园缘杂泽造 垣 园援圆缘杂皂燥 垣 园援苑杂澡蚤早杂葬造造 渊猿冤
式中袁杂泽造是轻度侵蚀的面积袁杂皂燥是中度侵蚀的面积袁杂澡蚤早是重度侵蚀的面积袁杂耘是指研究区域的土壤侵蚀指数遥
渊缘冤景观破碎度
景观破碎度是指景观因自然或人为因素的干扰而被分割的破碎程度遥 景观破碎化使得斑块面积不断缩
小袁将直接影响到生物的多样性遥 同时也反映了人类活动对景观影响的强烈程度咱员圆暂 遥 该指标有不同的具体
计算方法咱员猿鄄员远暂 袁本研究中采用单位面积中各种斑块的总数作为景观破碎度的判别指标咱员远暂 院
悦 越移灶蚤粤 渊源冤
式中袁 悦表示景观的破碎度袁移灶蚤 是景观中所有景观类型斑块的总个数袁 粤为景观的总面积遥
圆援猿援圆摇 数学模型
通过对研究区域的评价指标进行加权来构建的稀土矿区的生态质量综合评价袁从而反映矿区的生态质量
状况遥 其计算模型为院
砸耘酝耘匝陨 越移灶蚤 棕蚤 员园园渊粤蚤冤皂葬曾⎛⎝⎜ ⎞⎠⎟ 渊缘冤
式中袁砸耘酝耘匝陨为稀土矿区生态质量指数袁 棕蚤 各评价因子相应的权重袁 粤蚤 各生态质量评价指标值袁 渊粤蚤冤皂葬曾 是
指评价因子中最大的值袁 员园园渊粤蚤冤皂葬曾 表示是对各评价因子归一化处理袁值的范围为咱园袁员园园暂遥 其中 棕蚤是根据项目
研究中各指数的相对重要程度构建相应的判断矩阵袁利用层次分析法软件进行计算得到的遥 稀土矿区占用
比尧植被覆盖指数尧区域生物量尧土壤侵蚀强度和景观破碎度这五个评价指标的权重分别为 园援圆尧园援圆员尧园援圆愿尧
园援员圆尧园援员怨遥
图 源摇 圆园员园年赣南稀土矿开采区面积饼图
云蚤早援源摇 粤则藻葬 责蚤藻 糟澡葬则贼 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬泽 蚤灶 圆园员园
猿摇 结果与分析
猿援员摇 赣南稀土矿开发现状
稀土矿开发区现状袁主要是对稀土矿区分布尧数量
及面积进行定量和定性的分析遥 对 圆园员园年稀土矿开采
区分布图进行面积统计袁可得到赣南各个县稀土开采区
的面积渊图 源冤遥 赣南稀土矿属于离子吸附型稀土矿袁早
期主要采用池浸法和堆浸法的开采方式袁随着环保意识
的加强袁在 圆园园远 年后袁基本上采用原地浸矿的开采方
式遥 从稀土矿区分布图可以看出袁赣南稀土矿开采规模
较小袁呈遍地开花的分布模式袁但相对集中在几个主要
的乡镇袁如定南县岭北镇尧龙南县足洞尧岿美山尧全南县
员愿远员摇 远期 摇 摇 摇 彭燕摇 等院赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
陂头镇尧大吉山镇尧安远县新龙乡尧蔡坊乡以及信丰县龙舌乡等地区遥 圆园员园年稀土矿开采区面积为源怨援缘愿噪皂圆袁
其中定南县开采面积最大袁占总稀土矿区面积的 猿怨豫曰其次是信丰县袁占总稀土矿区面积 圆圆豫遥
猿援圆摇 稀土矿开发 员园年变化
稀土矿开发 员园年变化则重点分析新增稀土矿区和废弃稀土矿区复垦情况袁分析新增稀土矿开发区的分
布尧面积和所占用的生态系统类型以及已恢复成植被的废弃稀土矿区的分布尧面积和类型遥
猿援圆援员摇 稀土矿开采对生态系统类型的破坏
稀土矿开发对周边生态系统类型的破坏主要是在开发过程中因挖损尧压占而引起的遥 不同的开采方式对
周边的生态系统类型的破坏形式也不一样遥 池浸法开采方式对周边生态系统类型的破坏特点是挖损和压占袁
堆浸法开采方式对其破坏特点是以挖损为主遥 这两种开采方式对地表植被破坏均比较严重渊图 缘冤袁属于物理
方式的破坏遥 而原地浸矿法对地表植被破坏较小袁既不是挖损也不是压占袁由灌注的化学药剂使得植被根系
萎缩袁丧失保持水土的能力渊图 缘冤袁属于化学方式的破坏遥
图 缘摇 稀土矿开采对植被的破坏
云蚤早援缘摇 灾藻早藻贼葬贼蚤燥灶 凿藻泽贼则怎糟贼蚤燥灶 遭赠 则葬则藻 藻葬则贼澡 藻曾责造燥蚤贼葬贼蚤燥灶
图 远展示了赣南各县扩张的面积情况以及扩张所占用的生态系统类型情况遥 综合分析矿区变化图渊图
猿冤和面积统计图袁可得到以下结论院
图 远摇 稀土矿扩张及扩张所占用生态类型面积图
云蚤早援远摇 葬则藻葬 皂葬责 燥枣 藻曾责葬灶泽蚤燥灶 葬灶凿 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 造葬灶凿 糟燥增藻则泽 燥糟糟怎责蚤藻凿 遭赠 藻曾责葬灶泽蚤燥灶 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬泽
渊员冤 圆园园园要圆园园缘年新增的稀土矿矿区开采面积为 圆圆援苑缘噪皂圆袁其中定南县和信丰县稀土矿区扩张面积较
大曰从 圆园园缘年至 圆园员园年新增的稀土矿矿区开采面积为 员愿援远园噪皂圆袁定南县尧安远县和全南县稀土矿区扩张面积
相对较大遥 从 圆园园园要圆园员园年矿区扩张主要分布在定南县遥
渊圆冤 圆园园园要圆园员园年新增的稀土矿开发而破坏的生态系统类型主要为林地袁其中 圆园园园要圆园园缘 年占用的林
地面积达到 员愿援圆缘 噪皂圆袁圆园园缘要圆园员园年面积为 员苑援猿猿噪皂圆遥
渊猿冤图 缘是野外考察矿区时拍摄的照片袁左图中展示了堆浸法 辕池浸法开采后的矿区需进行水土流失防
圆愿远员 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
护袁而右图中则展示了原地浸矿法开采使得矿区及周边位置的植被枯萎袁土壤沙化袁有山体滑坡的风险遥 因
此袁结合野外调查袁可知道稀土矿开采区存在水土流失尧山体滑坡等潜在的风险遥
猿援圆援圆摇 废弃稀土矿区生态恢复情况
图 苑展示的是稀土矿的变化及生态恢复情况遥 综合分析矿区变化图渊图 猿冤和面积统计图袁可得到以下
结论院
图 苑摇 稀土矿变化及生态恢复面积图
云蚤早援苑摇 粤则藻葬 糟澡葬灶早藻 葬灶凿 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 则藻泽贼燥则葬贼蚤燥灶 葬则藻葬 澡蚤泽贼燥早则葬皂 燥枣 则葬则藻 藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬
圆园园园要圆园园缘年赣南地区恢复的废弃稀土矿区面积为 员园援圆源 噪皂圆袁圆园园缘要圆园员园年达到 员苑援缘缘噪皂圆遥 其中定南
县和信丰县在后 缘年复垦面积相对前 缘年较大袁而龙南县尧全南县以及安远县则在前 缘年复垦面积相对较大袁
后 缘年几乎没有复垦遥 后五年总复垦面积相对于前五年明显增加袁且其复垦面积与新增的稀土矿区面积相
当袁说明在此期间针对废弃稀土矿生态环境的治理力度加强袁治理效果比较理想遥 特别是袁信丰县废弃稀土矿
区复垦面积达 员圆援缘园噪皂圆袁占赣南稀土矿废弃矿区总复垦面积的 苑员豫左右遥 这些复垦工作将有效地控制水土
流失袁山体滑坡等袁从而使得生态环境日趋良性循环袁将取得良好的社会效益和经济效益遥
猿援猿摇 赣南稀土矿区生态质量评价
猿援猿援员摇 生态质量状况
图 愿是根据矿区生态质量的评价因子的定义及公式计算得到的袁展示了各个评价因子从 圆园园园要圆园员园 年
图 愿摇 圆园园园要圆园员园年赣南稀土矿区生态质量评价指标变化图
摇 云蚤早援愿 摇 悦澡葬灶早藻泽 燥枣 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 择怎葬造蚤贼赠 藻增葬造怎葬贼蚤燥灶 蚤灶凿藻曾藻泽 蚤灶 则葬则藻
藻葬则贼澡 皂蚤灶蚤灶早 葬则藻葬 枣则燥皂 圆园园园 贼燥 圆园员园
的变化情况以及相互之间的变化关系袁从而反映了矿区
的生态质量状况遥 稀土矿区占用比例从 圆园园园要圆园员园 年
一直呈增长的趋势袁其中 圆园园园要圆园园缘 年增长较快袁而
圆园园缘要圆园员园年增长较缓遥 根据前面分析知道袁这是由
于在 圆园园缘要圆园员园年复垦力度加大袁其复垦面积与新增
稀土矿区面积相当袁从而导致稀土矿区面积变化不大遥
而植被覆盖指数的变化趋势与之相反袁从 圆园园园要圆园员园
年植被覆盖指数降低袁说明 圆园园园要圆园员园 年植被覆盖情
况变差遥 而稀土矿开采袁尤其是类似野搬山运动冶的池
浸法和堆浸法的开采方式对地表植被的破坏严重袁甚至
会改变景观地貌遥 从 圆园园园要圆园员园年单位面积的生物量
减少袁景观破碎度增大袁这说明受自然或人类活动的干
扰较强袁而在赣南稀土矿区内袁稀土矿开采活动较为强
烈袁因此除了城镇的发展带来的影响之外袁稀土矿开采
对其的影响也不可忽略遥 土壤侵蚀度在这 员园年内袁圆园园缘 年侵蚀最为强烈袁这与 圆园园园要圆园园缘年稀土矿新增面
猿愿远员摇 远期 摇 摇 摇 彭燕摇 等院赣南稀土矿开发区生态环境遥感动态监测与评估 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
积比 圆园园缘要圆园员园年新增面积大的变化是一致的遥 综合以上分析袁稀土矿开采对植被覆盖尧生物量尧土地退化
以及景观破碎化都有一定的影响遥
图 怨摇 圆园园园尧圆园园缘和 圆园员园年稀土矿区生态质量指数图
云蚤早援怨摇 砸耘酝耘匝陨 皂葬责 蚤灶 圆园园园袁 圆园园缘 葬灶凿 圆园员园
猿援猿援圆摇 区域生态质量综合分析
对 圆园园园要圆园员园年稀土矿开发区的生态质量进行动
态的综合分析袁可从整体上监测 圆园园园 年尧圆园园缘 年尧圆园员园
年研究区的生态质量变化状况袁从而得到稀土矿开采对
周边的生态质量影响情况遥 图 怨 是 圆园园园尧圆园园缘 和 圆园员园
年稀土矿开发区生态质量指数曲线图袁是根据上述的数
学模型渊公式渊缘冤冤计算后绘制而成的遥
对比分析 圆园园园年尧圆园园缘年和 圆园员园年赣南稀土矿区
的生态质量袁发现 圆园园园 年的生态质量最好袁圆园园缘 年的
生态质量最差袁而在 圆园员园 年袁其生态质量相对 圆园园缘 年
变好遥 其变化情况符合 圆园园园要圆园园缘 年主要体现为稀土矿扩张袁圆园园缘要圆园员园 年主要体现为稀土矿复垦的情
况袁这说明了稀土矿开采对周边区域的生态质量具有负面影响遥 从 圆园园缘要圆园员园 年生态质量变好的幅度虽然
不大袁但至少说明了赣南地区相关的部门进行的稀土矿区治理工作已经取得了一定的成效遥
源摇 结论
采用了 杂孕韵栽 员 辕 圆 辕 缘尧粤蕴韵杂尧蕴葬灶凿泽葬贼苑等多源遥感影像袁对江西省定南县尧龙南县尧全南县尧安远县以及信丰
县等赣南 缘县的稀土矿开发区的生态环境进行遥感监测和评估袁结论如下院
渊员冤 圆援缘皂分辨率的遥感影像能较为清楚地反映稀土矿开采情况遥 在进行生态系统分类等遥感信息及变
化信心提取时袁可采用基于面向对象的回溯法能够快速地提取变化信息袁同时能够较好地减少伪变化袁提高变
化信息提取精度袁从而取得较高的分类精度遥
渊圆冤 赣南稀土矿区比较分散袁规模较小遥 从 圆园园园要圆园员园年矿区面积总体呈增大趋势袁而不同时期其变化
情况不同遥 从 圆园园园要圆园园缘年矿区主要呈扩张态势袁圆园园缘要圆园员园年扩张面积与复垦面积相当遥 在此期间政府
部门加大稀土矿开发区的复垦力度袁并取得了一定的成效遥 遥感信息分析认为袁复垦区主要位于信丰县遥
渊猿冤 通过遥感信息分析发现袁稀土矿开采对周边生态系统类型的破坏主要为林地袁同时结合野外调查袁认
为稀土矿开采后若不进行及时的治理与复垦将引发水土流失尧山体滑坡等地质灾害遥
渊源冤 稀土矿开采对周边的植被覆盖尧生物量尧土地退化以及景观破碎化均有一定影响袁生态质量从
圆园园园要圆园园缘年变差袁但是在 圆园员园 年有好转袁说明赣南地区相关部门对稀土矿区的治理工作取得了一定的
成效遥
渊缘冤 从遥感信息看袁信丰县废弃稀土矿区复垦效果明显袁其他离子型稀土矿区可借鉴信丰县的治理方式遥
可按照野谁投入尧谁开发尧谁治理尧谁受益冶的原则袁鼓励企业尧单位和个人以种植果树等生态化方式开发治理
废弃稀土矿区及稀土尾砂遥
参考文献渊砸藻枣藻则藻灶糟藻泽冤院
咱 员 暂 摇 王瑜玲援 江西定南北部地区稀土矿矿山开发状况与环境效应遥感研究咱阅暂援 北京院 中国地质大学袁 圆园园苑院员鄄猿援
咱 圆 暂 摇 佟彪袁 吴文波袁 林玉祥援 利用遥感影像自动提取变化信息的方法研究援 辽宁省交通高等专科学校学报袁 圆园园苑袁 怨渊员冤院 源远鄄源愿援
咱 猿 暂 摇 陨灶泽贼蚤贼怎贼蚤燥灶 燥枣 酝蚤灶蚤灶早 驭 酝藻贼葬造造怎则早赠援 砸藻皂燥贼藻 杂藻灶泽蚤灶早院 粤灶 韵责藻则葬贼蚤燥灶葬造 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 枣燥则 贼澡藻 酝蚤灶蚤灶早 葬灶凿 孕藻贼则燥造藻怎皂 陨灶凿怎泽贼则蚤藻泽援 月藻则造蚤灶袁 郧藻则皂葬灶赠院
杂责则蚤灶早藻则 晕藻贼澡藻则造葬灶凿泽 孕则藻泽泽袁 员怨怨园院 员缘怨鄄员远源援
咱 源 暂 摇 刘元慧袁 李钢援 基于 孕杂砸模型和遥感的矿区生态安全评价要要要以兖州矿区为例援 测绘与空间地理信息袁 圆园员园袁 猿猿渊缘冤院 员猿源鄄员猿愿援
咱 缘 暂 摇 雷国静援 遥感在稀土矿区植被污染信息提取中的应用援 江西有色金属袁 圆园园远袁 圆园渊圆冤院 员鄄缘援
咱 远 暂 摇 彭燕袁 何国金袁 曹辉援 基于纹理的面向对象分类的稀土矿开采地信息信息提取援 科学技术与工程袁 圆园员猿袁 员猿渊员怨冤院 缘缘怨园鄄缘缘怨远援
源愿远员 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
咱 苑 暂 摇 国家环境保护总局援 匀允 辕 栽 员怨圆鄄圆园园远 生态环境状况评价技术规范渊试行冤 援 圆园园远院猿鄄缘援
咱 愿 暂 摇 王君华袁 莫伟华袁 陈燕丽袁 钟仕全袁 孙涵援 基于遥感的广西生态质量气象评价方法研究援 气象科学袁 圆园园怨袁 圆怨渊远冤院 愿猿猿鄄愿猿苑援
咱 怨 暂 摇 万本太袁 王文杰袁 崔书红袁 潘英姿袁 张建辉援 城市生态环境质量评价方法援 生态学报袁 圆园园怨袁 怨渊猿冤院 员园远愿鄄员园苑猿援
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咱员员暂 摇 中华人民共和国水利部援 杂蕴 员怨园鄄圆园园苑土壤侵蚀分类分级标准援 北京院 中国水利水电出版社袁 圆园园愿院愿鄄怨援
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