引言
随着社会的发展，自然资源的消耗越来越多，资源长期开采的同时也造成了许多大规模、大范围采空区的形成[1-3]。采空区所导致的地面塌陷会造成地表植被破坏和水土流失等一系列问题[4]。植被覆盖度是研究地表自然生态环境的重要指标[5]，以植被覆盖度的变化情况来研究采空区对地表变形所产生的影响情况，对于研究采矿对植被覆盖的损害程度及开采后植被的自我生态修复情况是具有重要意义的。
近些年来不少学者对矿区采空影响地表植被覆盖情况做了研究，并取得了相应成果[6-7]。但研究对象多为浅埋采空区，关于深埋采空区对地表植被覆盖度的影响研究相当匮乏。本文以山西省晋城市某深埋矿区为研究对象，通过ArcGIS软件的空间分析工具，对2013年、2014年、2017年、2018年Landsat8 OLI_TIRS卫星数字影像进行计算并提取植物覆盖度，分析其地表植被变化趋势。
1研究区概况
本次研究地区选在山西省晋城市附近，该地区有多家煤矿产业，从90年代初便开始煤矿的开采，此区域的采空区埋藏深度约为100m-120m，属于埋藏深度较大的大面积采空区。从20世纪初开始，此区域地表开始出现地面塌陷及房屋、道路开裂现象，推测为下伏采空区坍塌导致。
图1研究区位置图
2研究方法
2.1影像选取
本研究数据来源于美国地质调查局网站（https://earthexplorer.usgs.gov/），类型为Landsat8 OLI_TIRS卫星数字影像。Landsat-8搭载的陆地成像仪OLI包括9个波段，分别为海岸波段、蓝光波段、绿光波段、红光波段、近红外波段、短波红外1、短波红外2、全色波段与卷云波段。本次研究选取的数据时间分别为2013年、2014年、2017年、2018年，为更好地反应植被覆盖情况，选择每年中的5-6月之间的数据进行具体研究。
2.2归一化植被指数
归一化植被指数(NDVI)的定义为近红外波段与红外波段之差与两者之和的比值，它是利用绿色植物吸收可见光红波段和高反射近红外波段的特点，经过变换，增强植被信号，削弱噪音组合而成[9]。归一化植被指数计算公式如下：
NDVI=(NIR-R)／(NIR+R)
式中，R为红光波段的反射率，NIR为近红外波段的反射率。植被指数的数值变动范围是-1到1之间，为负值时代表地表或地表上空有云、水、雪等；为0时代表有岩石或者裸土；为正值时代表有植被覆盖，且随覆盖度增大而增大。NDVI长期以来被用来监测植被变化情况,也是遥感估算植被覆盖度研究中最常用的植被指数。
2.3研究结果
通过ArcGIS的空间分析功能，对研究区2013、2014、2017、2018年的归一化植被指数进行了计算，得到了NDVI的平均值，并生成了影像结果进行对比。
表1植被指数计算结果
由表1可以看出，2017和2018年的植被指数明显低于2013和2014年，说明植被覆盖情况不如13和14年。结合图2和图3可知，虽然此矿区为埋深较大的深层采空区，但下伏采空所引起的地表变形和坍塌仍然会影响植被的生长情况。
通过相关资料所得，在2014-2017年间，附近矿区仍在开采状态，地下采空区不断扩大，同时此地区不断发生地表塌陷、房屋道路开裂等状况，这与植被指数的变化趋势是相吻合的。且由于地表沉降灾害的发生，研究区的个别村庄以全部搬迁，这对植被的恢复起到了一定的积极作用，因此17、18两年的植被指数虽然较13、14年有所下降，但变化情况不大。
3结论
本文基于ArcGIS对山西省晋城市某矿区附近地表的植被覆盖程度变化情况进行了研究。研究结果表明地下矿区的产生和发展会对其上地表植物造成一定程度的损害，且随着时间的推移影响逐渐增大，深埋矿区地表的植被指数变化趋势与地下采空区的发展呈现时间上的相关性。
参考文献
[1]李文与李健,资源整合煤矿采空区灾害特点及防治对策[J].煤矿安全,2015.46(07):179-181+185.
[2]黄昌富等,基于突变理论和广义H-B强度准则的采空区顶板稳定性分析[J].煤炭学报,2016.41(S2):330-337.
[3]王彦海,时文峰,李清泉,陈波.采空区地表沉降影响因素的研究[J].特种结构,2019,36(05):108-113.
[4]康彦,采空区地表变形规律及地基稳定性评价[J].煤矿开采，2018,23（2）：65-67.
[5]刘育坤,刘晓波,孙亚丽,赵文赫.基于RS与GIS的呼和浩特市植被覆盖度变化分析[J].内蒙古科技与经济,2020(07):47-50.
[6]王国芳,毕如田,张吴平,张茜,荆耀栋.典型矿区植被覆盖度时空分布特征及影响因素分析[J].生态学报,2020(17):1-11
[7]张航,王英伟.基于LANDSAT数据的矿区植被覆盖动态变化研究[J].环境科学与管理,2020,45(04):149-152.
[8]张绪财,金晓媚,朱晓倩,张京.格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素研究[J].现代地质,2019,33(02):461-468.
