矿业废弃地再利用空间结构优化的技术体系与方法

为了合理确定矿业废弃地再利用的用途、数量比例和空间布局,释放其再利用潜力,保障矿产资源型城市未来发展所需各项用地,构建了矿业废弃地再利用空间结构优化的技术体系,即先进行复垦适宜性评价,而后进行数量结构优化,最后进行空间结构优化。提出了数量结构优化和空间结构优化的思路和方法,数量结构优化应将再利用为各种地类的矿业废弃地的面积与区域内原有的相同地类的面积进行整合,综合考虑土地利用的生态、经济、社会效益,同时将土地复垦适宜性评价的结果作为主要约束条件;将数量结构优化的结果作为空间结构优化的约束条件,将矿业废弃地视为一种独立的地类参与整个区域的土地利用空间结构优化,通过区域土地利用空间结构优化的结果来确定矿业废弃地再利用的最优空间布局,同时结合土地复垦适宜性评价的结果对其进行检验和修正。采用比较分析法,选择基于GIS的模糊综合评价法作为土地复垦适宜性评价的方法;数量结构优化采用基于生态位的线性规划模型,空间结构优化采用CLUES模型。最后,以北京市门头沟区为例进行了实证研究。结果表明,该技术体系、方法和模型有效地实现了矿业废弃地再利用数量结构和空间结构的协同优化。该研究可为矿产资源型城市矿业废弃地再利用的实践提供理论借鉴。     

服务于产业转型的矿业废弃地再利用优化与调控

矿业废弃地的优化再利用对资源型城镇转型所需的各项建设拓展空间具有重要的现实意义。该研究以北京市门头沟区为例,集成3S技术与实地调研,分析其矿业废弃地再利用的状况及时空变化,采用面向地理过程动态环境模型（Environment for Geoprocessing Objects, Dinamica EGO）模拟趋势发展情景下的矿业废弃地再利用格局;基于门头沟区\     

基于Web的煤矿废弃地土地复垦决策支持系统设计与实现

为了克服现有煤矿废弃地土地复垦与植被恢复试验法费时费力的缺陷,根据土壤基质和气候相似性原理,采用模糊综合评价一灰色关联优势分析、基于距离的相似算法、基于规则的推理等多种数学方法,分别从植被恢复潜力评价、适生植物品种选择、土地复垦方案选择3个方面建立了相关数学模型,解决了煤矿废弃地恢复潜力的分级、先锋植物选种和土地复垦方案的确定等问题,从而为煤矿废弃地的植被恢复提供了一系列的决策支持.并使用ASENET 等编程语言结合MS Access数据库设计并开发了基于web的煤矿废弃地植被恢复的决策支持系统,该系统能为煤矿废弃地植被恢复工作提供新的研究模式和手段,并已经在辽宁省阜新矿区得到应用,结果表明系统所采用的方法科学、合理、可行.     

基于综合评价的矿业废弃地整治时序确定

为确定合理的矿业废弃地整治时序,保护生态环境,迎合矿产资源型城市经济发展和产业转型的用地需求。该文以北京市门头沟区为研究区域,从生态状况、修复成本、区位条件、经济和社会因素4个层面构建了确定矿业废弃地整治时序的评价指标体系,进而构建了基于该指标体系的评价模型。兼顾行政管理的需要,将门头沟区行政村界线图、煤矿废弃地分布图进行叠加,以村作为评价单元,对各指标进行量化,确定煤矿废弃地的整治时序。研究结果表明:在北京市门头沟区,煤矿废弃地分布在45个村庄,其中,近期整治的村为16个,煤矿废弃地面积121.94 hm2;中期整治的村为19个,煤矿废弃地面积105.41 hm2;远期整治的村为10个,煤矿废弃地面积54.27 hm2,该研究结果为该区矿业废弃地整治时序的确定提供了理论支持。     

基本农田保护区内采矿废弃地的生态重建

首先区别了矿区废弃地恢复、复垦和生态重建3个概念;随后探讨了采矿废弃地生态重建的目标和措施;在分析中国现行技术存在问题的基础上,探讨了现阶段生态重建技术的研发与示范;最后提出了为进一步保护矿区内现有的基本农田和重建因采矿破坏的基本农田,还应加强矿区开采沉陷监测与预警的系统研究,构建采矿废弃地生态重建的政策保障体系,及探讨以土地整理项目促进采矿废弃地生态重建的可推广模式。     

工矿废弃地复垦土地跟踪监测方案制定方法与实证研究

由于废弃时间长、成因复杂、不确定性因素多,历史遗留工矿废弃地复垦后的地力提升与质量改善需较长的过程,跟踪监测评价工作至关重要。本文基于3S技术和地统计学,整合复垦前、中、后不同阶段不同部门的多源数据,提出了包含监测点布设、监测指标最小数据集确立、监测手段选择为一体的面向复垦区内的土壤、地表水、地下水和农作物的工矿废弃地复垦跟踪监测方案制定方法,并以西南地区某历史遗留硫磺矿采选废弃地复垦后土地为对象进行实证研究。采用该文提出的方法,该项目复垦土地跟踪监测分别布设了由面状复垦单元生成的复垦土壤、农作物、地下水、地表水监测点53、5、5和1个,以及1类点状地物(集水池)和4类线状地物(生产路、田间路、沟渠和河流)2种监测类;建立了涵盖建设、环境和肥力等3方面内容15个指标的监测最小数据集。采用变异系数和相对偏差、变异函数变程和全局莫兰指数,从监测点数量、空间布局2个方面验证评价监测点布设方案的合理性。布设监测点数(53个)与验证计算得到的样本数(51个)较为接近,符合数量要求;实际取样间距(平均456 m)未超过各监测指标变异函数变程,无需细化监测单元或监测点;监测点空间分布特征介于随机或集聚与随机之间,显著性不明显(0.05水平),监测点空间布局比较理想。基于验证评价结果可知,该文制定的实证区复垦土地跟踪监测方案是合理的,提出的监测方案制定方法是可行的,能够指导工矿废弃地复垦后管护与质量提升工作,为制定工矿废弃地复垦跟踪监测技术标准提供技术支撑与实证依据。     

基于推理条件和规则的废弃露天矿坑再利用方式选择

为了更好地实现废弃露天矿坑的再利用,并对再利用方式进行科学的选择,该文以废弃露天矿坑为研究对象,从限制性角度着手提取了矿坑条件、自然条件、其他条件3类17个条件项,形成58个推理条件和13条推理规则,构建了基于"推理条件-推理规则"的废弃露天矿坑再利用方式选择方法,并运用此方法对平朔煤矿露天矿坑再利用方式进行选择。研究结果表明:经过初步推理,研究区可用于生态保护基地、垃圾填埋场、旅游文娱、光伏发电基地,且这4种再利用方式可进行组合与协调;决策结果需通过更加详细的分析及多方案比选后确定,一般情况下为推理结果的子集,也可能为空集。该研究可为闭矿或即将闭矿的露天矿坑再利用提供参考。     

基于生态价值的大水坑东信采矿废弃地修复效果评估

深圳大水坑东信采石场停止采矿后,进行了生态修复工程,为了解生态修复效果,在野外调查采样分析的基础上,遵循生态学原理,评估大水坑东信采石场修复后的生态服务价值量.大水坑项目的核心生态价值主要包括土壤保持、固碳释氧、景观美学与生物多样性保护四项,产生的主要生态价值约为62.1～66.4万元/a.由于恢复前生态系统遭到毁灭性...     

基于遥感的矿业用地演变规律分析

矿业集聚区内的矿业用地分布直接关系到区域土地利用安全格局。该文以武安市为例,以1996年、2006年TM图为数据源,采用遥感资料自动识别软件（ENVI）和人工目视解译相结合的方法,利用ARC/INFO软件提取土地利用类型动态变化矩阵反映土地利用面积变化,表明区域内变化率最大的用地类型是工矿用地;通过景观分析软件FRAGSTATS3.3获取土地利用景观指数,表明工矿景观要素在区域中所起的作用在增加,各类用地分布的复杂程度提高,总体景观格局离散程度与变化幅度有限,矿业用地与矿产资源分布的总体集聚性非常强。     

巢湖流域土地利用效益测度与综合判定

依据土地利用效益空间分异,能够实现区域资源优化配置。合理判定用地效益显得至关重要。土地利用类型差异化而体现用地效益多元化。为此,本研究选取社会经济及城镇化快速发展的巢湖流域,按照农用地和建设用地两大用地类型,差异化构建不同评价指标体系,采用熵权-TOPSIS模型与二维象限法构建的农用地–建设用地效益综合评判逻辑模型,测度了巢湖流域农用地效益和建设用地效益,以及综合评判了研究区的用地效益。结果表明:研究区农用地效益整体较偏低,效益值范围0.074 0~0.712 9,区域差异显著,庐阳区、包河区、长丰县、舒城县属于较高级别,无为县、和县、金安区相对较低,效益值均尚未达到0.100 0;建设用地效益区域差异悬殊,效益值范围0.048 7~0.918 4,较高区域集中于合肥市辖区及肥西县、肥东县、长丰县等紧邻合肥县域,巢湖市、庐江县、和县、含山县、金安区、舒城县普遍较低。研究区归入到4个象限类型的评价单元数,依次为4、1、5、4个,结合不同类型象限内涵,本文分别针对每个区县提出了农用地和建设用地的效益提升对策和建议。     

基于网格搜索随机森林算法的工矿复垦区土地利用分类

为提高工矿复垦区遥感影像土地利用分类精度,为土地复垦监测工作提供数据支持,该文探讨了基于网格搜索(Grid-Search)的随机森林(random forest)复垦区土地利用分类方法。研究利用GF-1影像、DEM(digital elevation model)和野外调查等数据,以随机森林分类算法为框架,采用基于OOB(Out-of-Bag)误差的网格搜索法对算法进行参数寻优,结合影像光谱、地形、纹理、空间信息,计算选取了33个特征变量,构建了4种变量组合模型开展随机森林分类试验,4个组合模型的分类精度分别达到82.79%、84.91%、86.75%、88.16%。为去除33个特征变量中的冗余信息、降低影像波段变量维度、缩短分类执行时间并保证影像分类精度,试验分别利用变量重要性估计和Relief F方法进行特征选择后再次执行随机森林分类,将分类结果与不同组合模型、不同分类方法进行比较,结果表明:基于网格搜索参数寻优的随机森林算法在多特征变量的影像分类中可以达到88.16%的分类精度,在利用不同方法降维后依然可以将分类精度保持在85%以上,精度优于相同特征变量下的SVM(support vector machine)和MLC(maximum likelihood classification)分类方法;在效率方面,随机森林分类方法执行时间优于SVM,并且在处理多维特征变量时能力更强。由此可见,采用基于网格搜索的随机森林方法对工矿复垦区土地利用信息进行分类提取可以得到较高的精度,基于该方法开展遥感影像解译可为土地复垦监测工作提供技术支持和理论参考。     

土地复垦矿区的景观生态质量变化

为揭示土地复垦对矿区景观生态状况的影响,以徐州市贾汪矿区为例,运用RS、GIS和景观生态学方法,从生态系统稳定与干扰程度2个方面构建景观生态质量评价模型,并分析评价了该区的景观生态质量及变化。研究结果表明:2001-2010年间,贾汪矿区景观生态质量发生了明显变化,总体呈变好的趋势。2001年和2010年景观生态质量达到稳定和较稳定的面积分别为49994.86和56160.31hm2,2010年比2001年增加了6164.45hm2;从总体变化看,变好和略微变好的地区约占28.23%,主要分布在破坏较少的山区和煤矿复垦区,表明土地复垦工程对矿区生态环境起到了一定的改善作用。变差和略微变差的地区约占19.44%,表明部分地区生态环境质量仍在下降,主要由于城镇化的快速发展,煤炭开采的继续,环境保护措施不及时以及复垦地区的二次塌陷、治理标准低等原因。因此,需加大对生态脆弱区的环境保护,完善矿区复垦技术规程,制定生态修复策略,从而实现矿区土地的可持续发展。     

基于用地竞争力的闽南地区乡村景观功能冲突的识别

快速的城镇化和工业化导致乡村景观多样性和本土性缺失,功能冲突问题日益严重。该文首先构建乡村景观功能竞争力强度评价系统,其次建立基于识别矩阵的闽南地区乡村景观功能冲突识别方法体系;最后探讨该识别方法在厦门市灌口镇的实际应用。结果表明:1)该方法符合乡村景观功能冲突的本质内涵,可识别出各类型乡村景观功能冲突区;2)灌口镇存在9种乡村景观功能冲突类型,生产功能优势区占全镇总面积的3.89%,位于城镇外围;生活功能优势区不明显,生态功能优势区占全镇总面积的22.46%,位于城镇外部西北部山区;在分析9种乡村景观冲突类型区域特征的基础上,提出其对应的优化策略;3)在优化乡村景观空间格局时,生产功能优势区、生产与生活功能冲突激烈区和3类功能激烈冲突区内的优质耕地应优先发展生态农业,引导农业生产向现代生态旅游方向发展。研究结果可为有效破解乡村景观功能冲突,进行乡村景观规划提供理论支持和方法指导。     

矿业城市土地损毁生态风险评价与空间防范策略

为量化矿业城市土地损毁生态风险、提高土地复垦和综合整治有效性,以吉林省辽源市为研究区,提出基于GIS的矿业城市土地损毁生态风险定量评价与空间防范的思路和方法。首先将土地损毁作为直接生态风险源,将土地生态系统作为生态风险受体,借助遥感信息模型与GIS空间分析模型,依次评价土地生态系统的生态敏感性、土地损毁累积作用以及二者间的暴露关系;然后确定综合生态风险值及其等级空间分布,并据此将矿业城市土地利用划分为环境敏感特别保护区、一般生态保护区、生态保育区、生态协调区、生态复垦区、限制发展区、工矿发展区与城镇发展区等八大功能区,各区内生态风险防范措施各有侧重;最后利用2010年城市总体规划图对评价与分区结果进行有效性分析,分析结果表明,辽源市90%以上的规划建设用地属于发展主导区域、70%以上的非规划用地属于生态保护主导区,研究结果与2010年城市规划用地布局范围基本吻合。基于 GIS 定量方法进行矿业城市土地损毁生态风险分析可空间化土地利用的风险等级与主导风险因素,为制定有针对性的风险防范措施提供了空间信息;也为矿业城市土地复垦规划、土地整理规划与土地利用总体规划的有机结合提供了参考。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用变化情景模拟

为了对矿业城市的土地利用情景进行预测,该文以典型矿业城市武安市为例,将 GIS 技术和 CLUE-S （conversion of land use and its effects at small regional extent）模型应用到武安市土地利用变化情景模拟研究中,通过土地利用结构变化、矿业城市土地利用空间分布和驱动因子的定量关系对武安市土地利用变化进行相应约束,设计了趋势发展情景、耕地保护情景、生态安全情景3种模式,生成2020年不同情景方案下土地利用预测图,并对预测结果进行比较分析。研究结果表明：在趋势发展情景下,林地、建筑用地呈现上升趋势,体现了经济发展和环境保护双管齐下的成效,这也与实际情况相吻合;耕地保护情景下,耕地分布制约了建设用地的适度扩张;生态安全情景下,受生态环境政策影响,林地增长趋势明显,工矿用地急剧减少。综合考虑到武安市社会、经济、生态以及耕地保护等多方面的协调发展,研究认为趋势发展情景更为合理,其他2种情景可为趋势发展情景进行适度的修正和补充。该研究为区域土地资源的优化配置提供决策依据,同时研究结果也进一步验证了CLUE-S模型能够较好地模拟预测不同约束条件下矿业城市土地利用空间变化。     

基于RS与GIS的平朔露天矿区土地利用类型与碳汇量的动态变化

为了研究矿区土地复垦与生态重建对陆地生态系统碳素生物地球化学循环的影响,以平朔安太堡露天煤矿为研究对象,通过遥感影像解译,对矿区1976-2009年33a期间的土地利用类型与碳汇量变化进行了研究。结果表明:1)由于采矿活动和土地复垦工程的交互影响,矿区5224.98hm2范围内土地利用类型发生了巨大变化:3346.35hm2的耕地和906.45hm2的林地全部转化为工业广场、剥离区、露天矿坑、未复垦的排土场和已复垦的排土场,其中复垦面积为1167.72hm2;2)矿区生态系统的碳汇量和碳汇价值,分别由1976年的602040.22t和63214.22万元,下降为2009年的351173.50t和36873.22万元;3)1990-1996年和2001-2005年期间,矿区生态系统碳汇量分别有所上升。通过设置研究区域在33a间"全部废弃地未复垦"、"全部废弃地常规复垦"以及"全部废弃地生态复垦"3种情景模拟,得出碳汇量分别为62279.57t、961622.2t和1250108.86t,说明采取科学的土地复垦与生态重建措施,有利于整个矿区生态系统碳汇量的增加。