基于RS和GIS的矿区土地利用变化对生态服务价值损益影响研究——以徐州市九里矿区为例

矿区土地利用随着矿区的开发利用改变,生态服务价值随之改变,生态服务价值变化决定着该区的可持续发展.以徐州市九里矿区1987年、2001年和2008年共3期Landsat TM/ETM影像为基础,应用Costanza等人的生态服务价值公式,并结合矿区特点对谢高地等人的中国不同陆地生态系统生态服务价值表进行适当调整,计算该区不同土地类型的生态服务价值(ESV)在1987-2008年间的变化.研究结果表明,21 a间,徐州九里矿区增加了434196.41万元.增加了346.43 %.主要原因是该矿区为后采矿阶段,塌陷区水体增多,以及矿区的土地复垦等使原来的矿区变成耕地等.     

基于RS的平顶山矿区土地利用动态变化研究

首先阐述了煤炭开采对平顶山矿区生态环境的主要影响,然后利用RS技术定量分析了平顶山矿区1994~2002年土地利用动态变化过程,并求得研究区土地利用变化的转移矩阵,据此分析平顶山矿区1994~2002年间土地利用变化的空间过程.同时运用马尔柯夫模型,对土地利用动态变化及演变趋势预测进行了分析,从而达到全面把握矿区土地变化规律的目的,最后提出了矿区生态可持续发展对策.     

2000-2020年淮南矿区土地利用变化对碳源/碳汇时空格局的影响

[目的]分析淮南矿区2000—2020年土地利用碳源/碳汇时空格局分布特征,为淮南市国土空间规划及未来低碳调控政策制定提供依据。[方法]以淮南矿区为研究对象,选取2000,2010,2020年3期土地利用数据,以格网尺度量化不同土地利用变化发展阶段下碳源/碳汇/碳排放的时空格局,基于冷热点分析碳源/碳汇/碳排放的空间格局。[结果](1)2000—2020年,土地利用类型由单一用地为主转换多种土地利用类型同时发生,其中,建设用地面积增大,导致碳源效应增强,碳汇效应相对减弱,碳排放量持续增加,碳源年增加量为2.76×10⁶ t,碳汇年增加量仅为130 t,碳排放年增加量为2.76×10⁶ t;(2)碳源和碳排放空间分布特征基本一致,中部建成区和西北矿区是碳源和碳排放的主要集中区,碳汇主要聚集在东部、西部边缘区和西部部分矿区;(3)中部建成区是碳源和碳排放的显著热点、热点区域,以显著热点变化特征为主;显著冷点和冷点主要分布在研究区东部、西部边缘区域和西北部分矿区。[结论]淮南矿区的碳减排和低碳效应需要着重关注北部大面积的平原耕地区域,控制该区域矿区...     

复垦矿区土地利用类型变化对植被碳储量的影响

分析气候变化和人为因素对煤矿区生态环境的影响,可为复垦矿区的生态效益评价提供重要指导作用。本文以济宁某矿区为例,采用改进的CASA(Carnegie Ames Stanford Approach,CASA)模型估算矿区的碳储量,然后将碳储量作为衡量气候变化、采矿活动和土地复垦对矿区生态环境损失的指标,通过该指标实现气候变化、采矿活动和土地复垦的可比性。结果表明:1)研究区碳储量以2003年为节点,1987—2003年呈增长趋势,2003—2010年呈衰减趋势,2010—2014年呈增长趋势;2003年碳储量最高,为4 645.738 t,2014年碳储量为3 764.621 t;2)矿区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的变化是气候因素和人为因素共同作用的结果,气候变化对碳密度的扰动范围为2.832~9.465 g?m?2,采矿活动对碳密度的扰动范围为9.897~13.435 g?m?2,采矿活动和土地复垦共同作用对碳密度的扰动范围为11.132~12.839 g?m?2,人为因素对碳密度的扰动大于气候因素;3)采煤活动破坏了矿区的耕地和生态环境,碳储量大量流失,1987—1995年碳损失量为30.503 t,1995—2003年碳损失量为38.963 t,2003—2014年碳损失量为189.709 t;4)矿区碳储量受采矿活动影响较明显,但土地复垦可以有效恢复部分流失的碳量,矿区碳损失量最大恢复4.731%,一定程度上抑制采煤活动对矿区生态的破坏。因此,土地复垦可以缓解采矿造成的生态破坏,提高土地的生产力。     

生态脆弱矿区土地复垦方案实施监测评价研究——以平朔矿区为例

随着采矿业的迅速发展,矿区原有的生态系统遭到破坏,使得矿区生态环境的脆弱性凸现。而土地复垦作为土地整理的一个重要部分,成为我国矿区土地资源利用管理,矿区资源、生态可持续发展的重要手段。在土地复垦的研究当中,复垦方案实施监测评价有其重要意义。以生态脆弱矿区为研究区域,建立了适合评价矿区土地复垦方案实施监测的五级评价等级,并划分了土地质量监测、生态监测、经济监测、社会监测和资金监测5个准则层21个指标体系。采用模糊综合评价法对平朔矿区土地复垦实施监测进行实例研究,发现平朔矿区土地复垦实施总体水平较好,通过复垦实施可以改善矿区的生态、经济与社会效益,但土地质量状况一般。因此,在今后的复垦实施中要加大对土地质量的监测,采用多种手段改良目前的土地质量状况,确保复垦修复良性发展,增强复垦效益。     

生态脆弱矿区土地利用动态变化研究——以平朔矿区为例

基于平朔矿区1987年、1996年和2005年三期的TM影像,从土地利用数量变化模型、土地利用程度变化模型对矿区土地利用动态变化情况进行了分析。研究表明：（1）生态脆弱的平朔矿区自1987年以来耕地、林地面积呈减少趋势,而变化幅度最大的是已破坏待复垦地和已破坏复垦地,这主要是因为矿区生产建设占用了大量的耕地与林地,从而造成了许多待复垦地,同时由于受矿区土地复垦工程的影响,矿区内复垦地呈上升趋势;但是目前复垦后土地利用主要以林草地为主,所以无法拉动耕地面积的增长。（2）矿区土地利用程度综合指数显示上升态势,且土地利用程度变化率大于0,表明平朔矿区土地利用处于发展期。今后应加大对矿区的生态重建工作与土地复垦进程,保证矿区耕地平衡,促进矿区生态系统、经济系统和社会系统协调发展。     

石灰岩露天采石矿区土地农用复垦类型划分研究

矿区土地复垦是社会经济发展到一定阶段解决矿区土地利用问题的必然选择,复垦类型划分对指导土地复垦的科学发展具有重要意义。本研究以满城县李兵露天采石场废弃地立地特性调查资料为基础,运用GIS空间叠加法对研究区进行了矿区土地农用复垦类型划分的研究,并对划分结果从复垦类型空间分布、总体数量结构和复垦效益三个方面进行分析,得出结论:构建的矿区土地农用复垦类型划分体系科学合理的将研究区土地划分为宜耕地区、宜园地区、宜林地区和宜牧草地区四个类型区域,并取得十分显著的综合效益。本文以矿业快速发展的满城县为研究区,得到的土地复垦类型划分符合实际生态保护和建设发展需求,为建立矿区土地复垦理论体系与技术规范提供一定的依据。     

基于RS和GIS技术的露天矿区土地利用变化分析

以安太堡大型露天煤矿为研究对象,以研究区4期Landsat TM卫星影像为数据源,将露天矿区土地利用类型按照剥离区、采挖区、复垦区和原地貌进行分类,采用监督分类与人机交互解译相结合的方法,获得研究区4个时期土地利用类型图,将不同时期土地利用类型图叠加,分析了露天矿区土地利用变化过程。结果表明,研究区原地貌15a间平均每年减少1km2左右,并由于近年来煤炭产量的逐步增加原地貌面积有加速减少的趋势,采挖区的面积基本保持在7km2左右,剥离区与复垦区面积有不断增长的趋势,但复垦区增长速度较剥离区增长速度快,预计在2015年复垦面积与剥离面积基本保持平衡;按照目前的采煤速度,研究区一期工程的原地貌到2008年将全部消失。运用RS和GIS技术对大型露天矿区土地利用变化分析,可快速准确地掌握露天矿区土地利用的时空结构、不同时期不同土地类型的转移情况及其发展趋势,为大型露天矿区土地复垦与生态重建规划提供决策支持。     

基于RS与GIS的榆林地区土地动态变化分析

为了研究榆林地区近13年来土地利用结构变化及其趋势,本文选用1993年、2000年和2006年三期遥感影像,利用Erdas软件和ArcGIS 9.1软件,采用土地利用动态度、开发度和耗损度等指数模型,分析了榆林地区1993-2006年土地利用类型的数量变化和空间变化特征以及各地类的转移情况。结果表明:榆林地区13年来各类土地利用类型综合动态度有下降趋势;各类土地利用类型的增减在空间上变化比较大,通过统计分析显示,草地、耕地变化较快,林地、建设用地呈增长趋势,未利用地、水域面积减少;土地利用动态度、开发度和耗减度3个指标可以更全面,有效地反映出榆林地区13年来土地变化情况。     

基于RS与GIS的榆林地区土地利用变化分析

根据1986年和2000年2期TM影像资料和其它辅助资料,运用人机交互目视解译方法以及地理信息系统的空间分析和数理统计功能,分析了榆林地区土地利用变化的数量变化、变化速度和区域差异等特征,以及各类型之间的转化情况。结果表明：14年间,榆林地区未利用地减少1305．56km^2;耕地、林地、草地分别增加567．11,99．6,616．79km^2;未利用地和建设用地的年变化率最大,分别为1．11％及0．91％;土地利用变化存在明显的区域差异;各类型间的转化突出表现为未利用地向草地转化,草地向林地和耕地转化。     

草原区露天煤矿排土场复垦土壤质量演替规律与模型

土壤质量变化是衡量排土场复垦土壤生产力大小和土壤环境质量优劣的量度。该文通过典型小区调查的方法,总结了内蒙古伊敏矿区排土场不同复垦年限土壤质量(体积质量、有机质、有效磷、速效钾、全氮、碱解氮、pH值、电导率)的动态演变规律,并运用指数和法构建了研究区土壤演替模型。结果表明:研究区土壤中有机质、速效钾、全氮、碱解氮的含量均呈递增趋势,土壤质量逐渐接近原地貌含量。运用指数和法得出的土壤演替模型表明研究区土壤质量状况已得到改善,逐渐接近原地貌土壤质量。该研究可为草原生态脆弱矿区露天矿排土场土地复垦与生态恢复提供理论依据。     

煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响

为揭示煤炭资源开采对矿区土地利用景观格局变化的影响,以徐州沛北矿区为例,应用GIS、景观生态学和数理统计方法,分析了该区土地利用结构和景观格局变化,并从生命周期的角度探讨了煤炭开采对景观格局演变过程的影响。结果表明:1994—2014年间沛北矿区土地利用结构和景观格局变化显著,耕地、林地和未利用地减少,工矿建设用地和塌陷水体持续增加;景观呈破碎化和均匀化趋势,景观分形特征趋于简单化和规则化。进一步对景观指数突变检验分析可知,耕地最大斑块指数和集聚度指数分别在1999年和2001年出现突变点;塌陷水体的最大斑块指数自1995年起持续上升,而集聚度指数呈显著上升—变化不显著—显著上升的趋势。煤炭持续大规模开采导致地面塌陷、积水,耕地损毁以及快速城镇化是景观格局变化的主要原因,但随着矿区土地复垦,耕地、水体面积增大,景观破碎化程度减小,对塌陷地的治理取得了一定成效。研究结果对矿区土地复垦和受损生态景观修复具有重要的指导作用。     

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。     

RS与GIS支持下的土地利用及植被覆盖变化研究

利用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术，对泰国北部山区1985－1995年土地利用及植被覆盖变化进行了定量研究，并以Mae Uam子流域为例研究了各类用地的地形分布状况及其变化趋势。结果表明，10年间流域内森林面积减少，而耕地、裸地、草地和城镇建设用地 增加且这些变化主要发生在地势较为平坦的地形范围内，在高坡度地区土地利用变化较小。     

基于用地竞争的矿业废弃地再利用用地类型判定

合理确定矿业废弃地再利用用地类型,对满足矿业资源经济转型用地需求、优化矿区土地利用结构具有重要意义。该文以泽州县长河流域为研究区域,从适宜性和驱动力2个层面构建了矿业废弃地再利用用地竞争力评价指标体系,进而构建了基于该指标体系的矿业废弃地再利用用地竞争评价模型,并基于研究区行政界线图及矿业废弃地分布图,以矿业废弃地图斑为评价单元,量化评价指标,评价矿业废弃地再利用用地竞争力。采用三角模型,根据用地竞争力组合,对矿业废弃地再利用用地类型进行理论判定。研究结果表明:研究区中占总量50%的矿业废弃地可再利用为建设用地,主要分布在经济基础较好的乡镇周边及省道两侧;40%的矿业废弃地可再利用为农用地,主要分布于村庄周围;10%的矿业废弃地可再利用为生态用地,主要位于山区及水域附近。该研究结果可为优化矿区土地利用结构及矿业废弃地整治规划提供决策依据。     

基于GIS的土壤有机碳储量核算及其对土地利用变化的响应

土地利用变化是影响土壤有机碳储量变化的重要驱动因素,为了进一步探讨土地利用变化对土壤碳储量的影响,该文根据土壤样点数据、土壤类型图、土地利用类型图,分析了江苏省1985年和2005年表层土壤有机碳密度的变化以及土地利用变化对表层土壤有机碳密度的影响,主要结论如下：1）江苏省表层土壤有机密度的空间变化趋势为：黄淮平原生态区南北差异明显,北部的沂沭泗平原丘岗以增加为主,南部的淮河下游平原以减少为主;沿海滩涂与海洋生态区持平为主;而长江三角洲平原生态区表现不一：沿江平原丘岗生态亚区以增加为主,而茅山宜溧低山丘陵生态亚区和太湖水网生态亚区均表现为有机碳密度的减少;2）各地类表层土壤有机碳密度均有所增加;耕地-林地、草地;草地-林地、建设用地;建设用地-耕地、草地、林地;水域的转出以及未利用地的转出等转换类型有利于土壤碳储量的增加、其他地类间的转换会造成一定的碳排放。     

基于RS和GIS的西昌市土地利用及景观格局变化

为了解西昌市土地利用及景观格局时空变化特征,以3期遥感影像（1989年TM、1998年ETM和2008年ASTER）为数据源像,利用RS、GIS技术和景观生态学方法,对研究区1989－2008年土地利用和景观格局时空变化特征进行分析研究。结果表明,研究区景观要素类型以林地、草地和耕地为主,其中林地面积最大,占50%以上。近20年来,耕地、草地、未利用地和水域面积持续减少,其中耕地减少幅度最大,减少了20.01%;建设用地和林地显著增加,分别增加4?861.31和7?609.46 hm2,其中建设用地增加了64.55%。景观要素明显变化的区域主要集中在地势低平,工、农业集中,人地矛盾异常突出的中部安宁河谷和东部邛海盆地。由于人类活动的干预,研究区景观要素类型相互转化较为频繁,主要表现为耕地转为建设用地和林地,草地转为林地和耕地,未利用地转为耕地和草地,水域转为耕地和建设用地。1989－2008年研究区多样性指数和均匀度指数分别从1.323和0.738下降到1.256和0.701,优势度从0.469上升到0.536,表明景观异质性程度有所降低。     

基于CT分析露天煤矿复垦年限对土壤有效孔隙数量和孔隙度的影响

露天煤矿排土场由于排土过程中大型机械压实等作用会对土壤的孔隙结构产生影响,重构适合于植被生长的土壤孔隙结构是排土场土地复垦的重要工作。为对排土场重构土壤孔隙结构进行定量分析,该文采用高精度无损计算机断层扫描技术（CT）对山西平朔矿区安太堡露天煤矿排土场平台全黄土母质覆盖的不同复垦年限（0、20、23 a）以及原地貌的土壤进行分层扫描成像,并利用Photoshop和Arcgis软件对扫描图像进行处理和统计分析,探讨了排土和复垦对土壤孔隙数量和孔隙度的影响,分析了排土场重构土壤大、中和小孔隙的变化。结果表明：原地貌土壤孔隙数量和孔隙度最大,其次是复垦23和20 a的土壤,排土后未复垦土壤孔隙数量和孔隙度最小。采矿和排土等活动由于大型机械压实作用降低了土壤孔隙数量和孔隙度,尤其是大孔隙数量和大孔隙度;土地复垦对增加土壤孔隙数量和孔隙度有一定的作用,但是过程比较缓慢。采矿和排土等活动对表层土壤孔隙数量和孔隙度的影响要高于底层土壤。该研究可为黄土区大型露天煤矿排土场重构土壤结构的优化与土地复垦措施选择提供依据。     

黄土丘陵沟壑区煤矿沉陷耕地复垦

探索开发适宜黄土地貌和气候特点以及黄土丘陵采煤沉陷损伤规律的土地复垦模式,对于实现该区数量质量并重管理的耕地保护目标具有重要的现实意义。该文基于开采设计、沉降观测参数和MSAS软件,预测山西兴县斜沟煤矿一采区沉陷损毁土地面积为16.54 km2,损毁土地类型以耕地和草地为主,其中轻度破坏耕地面积3.70 km2,中度破坏耕地面积2.41 km2,重度破坏耕地面积0.17 km2。结合黄土丘陵沟壑低潜水位区土地损毁特征和区域生态保育和国土整治目标,拟对轻度破坏的1.65 km2耕地采用裂缝充填和土地平整复垦措施,按照集中连片的原则对轻度、中度和重度破坏的4.63 km2耕地采用坡改梯的土地复垦工程措施进行复垦,实现增加耕地面积0.40 km2,每年减少水土流失4.94万t,提高了耕地质量等级。研究认为,结合企业复垦资金和社会资金投入,按照集中连片的原则对采煤沉陷破坏的耕地采取坡改梯复垦是该区域损毁耕地复垦的有效模式。