利用Sentinel-2A卫星和无人机数据监测废弃矿区的植被恢复情况：以横山里矿区为例

《Journal of Environmental Management》：Monitoring vegetation recovery in abandoned mining areas using Sentinel-2A and UAV data: Evidence from the Hengshanli mine

矿区植被时空动态与恢复评估研究（2019-2025）基于Sentinel-2A与无人机多光谱数据，揭示了亨山里矿区植被NDVI季节峰值出现在五月，53.3%区域呈现低中度波动，19.44%陡坡区高波动。2019-2024年85.3%区域轻微退化，4.89%严重退化。2024年11月至2025年5月无人机监测显示植被参数（GNDVI、NDVI、FVC）分别提升25.9%、89.4%、144.4%，绿度增速达143.09%。研究证实NDVI与GNDVI强相关（p<0.001），坡度梯度效应显著（0-15° Q6=0.31，30-60° Q6=0.40-0.43），构建了多尺度动态监测框架。

　　本研究聚焦于采矿活动对生态环境的深远影响，特别是植被退化及其生态恢复效果的评估。通过综合运用遥感技术和无人机监测手段，研究团队对广西桂林市灵川区的横山里矿区进行了系统的植被动态分析，时间跨度从2019年至2025年，旨在构建一个多层次、多时间尺度的植被监测与评估体系，为矿区生态修复提供科学依据。

横山里矿区作为采矿活动的典型代表，其生态环境因长期的资源开采而遭受严重破坏。这种破坏不仅体现在土壤质量的下降、水土流失的加剧，还导致了生物多样性的减少，进而威胁到整个生态系统的稳定性。与此同时，植被作为生态系统中的重要组成部分，其健康状况与碳循环、水循环等自然过程密切相关，是实现碳中和目标的关键环节。因此，对矿区植被变化的深入研究，有助于理解生态环境的恢复潜力，并为制定科学的生态修复策略提供数据支持。

研究采用了多种数据源，包括Sentinel-2A卫星遥感影像和大疆Mavic 3M与Mavic 3E无人机的多光谱数据。Sentinel-2A卫星影像以其高分辨率和多光谱特性，能够提供长期、大范围的植被覆盖变化信息，而无人机则以其高精度和灵活的监测能力，弥补了卫星数据在局部细节方面的不足。这种多源数据融合的方法，为研究矿区植被的动态变化提供了更全面的视角。

通过分析NDVI（归一化植被指数）的变化，研究团队发现，横山里矿区的植被在2019年至2024年间经历了显著的退化。其中，85.30%的区域表现出轻微的退化趋势，而仅有0.36%的区域显示出明显的改善，4.89%的区域则面临严重的退化。这些数据揭示了矿区植被恢复的复杂性，表明在某些区域，生态修复措施可能尚未取得显著成效，或者受到自然条件的限制。此外，R/S分析进一步指出，84.60%的区域呈现出持续退化的趋势，仅有7.50%的区域显示出长期改善的迹象。这表明，矿区植被的恢复过程可能受到多种因素的影响，包括气候变化、土壤条件、水资源分布等。

值得注意的是，研究团队还发现，植被的恢复效果与地形因素密切相关。通过对比不同坡度区域的NDVI变化，研究发现，低坡度区域（0–15°）的植被覆盖度较低，而中高坡度区域（30–60°）的植被覆盖度显著提高。这种差异主要归因于工程-生态混合修复措施对土壤水分条件的改善。在中高坡度区域，生态修复工程通过改善土壤结构、增加水源供给，为植被的生长提供了更为有利的环境。相比之下，低坡度区域由于土壤条件较差，植被恢复的难度较大，恢复速度相对较慢。

在2024年11月至2025年5月期间，无人机监测数据显示，矿区植被的恢复效果显著。GNDVI（地面归一化植被指数）、NDVI和FVC（植被覆盖率）分别从0.28、0.18和18.10%提升至0.35、0.34和44.00%，恢复率高达143.09%。这一结果表明，通过科学的生态修复措施，矿区植被的恢复是可行的，且具有较强的潜力。同时，NDVI与GNDVI之间呈现出显著的正相关关系（p < 0.001），这一发现不仅验证了NDVI和GNDVI在植被评估中的可靠性，也说明了两者在不同监测尺度下的互补性。

研究还指出，植被的稳定性与植被变化的幅度密切相关。在植被变化幅度较小的区域，植被的稳定性更高；而在变化幅度较大的区域，植被对环境变化的响应更为敏感。这一发现对于矿区生态修复具有重要的指导意义，意味着在制定修复策略时，需要根据不同区域的植被恢复潜力，采取差异化的措施。例如，在植被变化幅度较大的区域，应加强监测和干预，以确保生态修复的效果；而在变化幅度较小的区域，则可以通过长期的自然恢复过程实现生态系统的稳定。

此外，研究团队还探讨了植被恢复与碳循环之间的关系。矿区植被的恢复不仅有助于提升生态系统的稳定性，还能够增强碳汇能力，为实现碳中和目标提供支持。植被通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，将其转化为有机物质，储存在植物体内和土壤中。因此，植被的恢复过程可以有效减少温室气体排放，缓解全球气候变化的影响。在横山里矿区，植被的恢复不仅改善了当地的生态环境，还可能对区域乃至全球的碳循环产生积极影响。

研究还强调了多尺度监测框架的重要性。传统的植被监测方法往往局限于特定的尺度，难以全面反映植被变化的复杂性。而多尺度监测框架能够从不同的角度和层面分析植被的变化，包括时间尺度、空间尺度以及植被类型等。这种框架有助于更准确地识别植被变化的趋势和模式，为生态修复提供更精确的数据支持。例如，通过结合卫星遥感数据和无人机监测数据，研究团队能够同时观察大范围的植被变化趋势和小范围的植被恢复细节，从而更全面地评估生态修复的效果。

在研究过程中，团队还发现，植被恢复的效果受到多种因素的影响。除了地形条件和生态修复措施外，气候因素、土壤质量、水资源供应等也是重要的影响因素。例如，在降水充足的季节，植被的生长速度加快，恢复效果更加显著；而在干旱季节，植被的恢复则受到抑制。因此，在制定生态修复策略时，需要充分考虑这些因素，并根据实际情况进行调整。

综上所述，本研究通过对横山里矿区植被变化的深入分析，揭示了采矿活动对生态环境的破坏程度以及植被恢复的潜力。研究结果表明，通过科学的生态修复措施和多尺度监测框架，矿区植被的恢复是可行的，并且能够显著提升生态系统的稳定性。这一发现不仅为矿区生态修复提供了理论支持，也为全球范围内的矿区生态管理提供了实践经验。未来的研究可以进一步探索不同矿区的植被恢复潜力，以及如何通过优化生态修复措施来提升植被恢复的效果。同时，还可以结合更多的环境数据，如气候数据、土壤数据等，构建更为完善的生态监测体系，为实现碳中和目标和生态可持续发展提供更加坚实的科学基础。