煤矿开采对景观格局的影响及生态风险分析

煤矿区的建设与煤炭资源开采造成矿区土地利用与景观的变化,以兖州市东滩煤矿开采前后两期遥感影像为数据源,利用GIS空间分析技术,对煤矿区开采前后的景观格局变化开展深入研究工作,内容包括矿区景观类型转移矩阵分析、景观格局变异分析以及其景观生态风险评估。结果表明:1987~2013年,矿区内耕地和林地的面积减少,其余地物类型的面积都增大;矿区景观格局呈现复杂化,破碎化和均衡化的发展趋势;研究区内高、中风险区的面积不断向外扩张,低风险区的面积比重下降。因此,在矿产资源开发同时,应注重土地复垦过程中的景观格局优化,通过相关治理技术降低矿区景观生态风险,增大景观格局的稳定性。     

古交市矿区土地覆盖时空动态变化研究

为了研究矿区土地覆盖的动态变化规律,以古交矿区为研究区,通过监督分类解译获取矿区1990年、2000年、2010年相同季节的土地覆盖类型图。运用转移矩阵和CA-Markov模型方法分别对研究区土地覆盖类型动态变化进行了研究和预测,结果表明:1)1990—2010年林地的面积持续增加,年增长率达到了5.49%,耕地和草地的面积大幅度减少,尤其是草地的面积,此外城镇建设用地和水域轻微减少。2)2010—2020年耕地和草地的面积进一步减少,城镇和工矿用地以及水域的面积小幅度增加,林地的面积继续大幅度增长,年增长率达到了2.18%。     

胜利矿区景观生态的空间格局分析

通过对胜利矿区建设前及建设后的景观分区和选取景观空间格局指标，分析研究了胜利矿区景观的空间格局特征及矿区建设前后空间格局的变化，结果表明：1．建设后的景观生态的多样性、均匀性和破碎度高于建设前；建设后矿区的景观优势度和分离度值减少；2．胜利矿区建成后，工矿景观的数目、面积均增加，草原景观的面积减少，因此，在开采的同时应大力开展矿区的植被恢复，特别是草原植被的恢复，实现露天煤矿生产与生态重建的一体化．     

胜利矿区景观生态的空间格局分析

通过对胜利矿区建设前及建设后的景观分区和选取景观空间格局指标,分析研究了胜利矿区景观的空间格局特征及矿区建设前后空间格局的变化,结果表明1. 建设后的景观生态的多样性、均匀性和破碎度高于建设前;建设后矿区的景观优势度和分离度值减少;2. 胜利矿区建成后,工矿景观的数目、面积均增加,草原景观的面积减少,因此,在开采的同时应大力开展矿区的植被恢复,特别是草原植被的恢复,实现露天煤矿生产与生态重建的一体化.     

基于3S的矿区景观格局演变研究——以冷水江市闪星锡矿山为例

针对当前矿区景观格局演变规律研究的不足,选择八个指标对研究区景观格局特征变化进行对比分析,采用FRAGSTATS计算景观格局指数,通过对2005~2015年3个时期的分类数据集进行比较来分析研究区景观格局的变化特征。研究结果表明:研究区景观格局最佳分析粒度为20m;2005~2010年,矿区扩张开发导致耕地、草地和林地景观斑块破碎化程度加剧,矿区整体景观格局呈破碎化和复杂化的变化趋势;2010~2015年,由于矿区生态环境治理工作的开展,受损的耕地、草地和林地景观得到恢复,矿区整体景观格局水平朝规则化和均衡化的趋势发展。     

煤矿区土地覆盖与景观格局变化研究

以徐州市西矿区2000,2005和2010年Landsat TM/ETM+影像为基础数据源,在遥感（RS）与地理信息系统（GIS）技术支持下,采用土地覆盖/土地利用和景观生态学原理,对遥感影像进行支持向量机（Support Vector Machine,SVM）分类,土地覆盖变化分析和景观格局变化分析,探讨了煤炭开采对矿区土地覆盖变化和景观格局演变的规律。结果表明,近10 a来耕地始终占据矿区土地覆盖的主导类型,其次为建设用地,因此两者之间以及与其他类型的转化成为矿区土地覆盖变化的主要部分。未利用土地的土地覆盖变化幅度和年变化率最大,成为矿区土地覆盖变化的重要组成部分;建设用地和未利用土地的面积先减少后增加,耕地和水体的面积先增加后减少,水体面积的增加主要是由于采矿造成地面塌陷导致积水的形成,林地面积前期变化极小,后期增加。2000-2010年间,矿区景观类型中的建设用地、耕地以及未利用土地经历了一个由大破碎度到小破碎度、再由小破碎度到大破碎度的过程,矿区内各景观的聚集度在2005年达到最高,多样性指数呈增加趋势,矿区生态系统正朝着多样性、均匀化的方向发展。     

基于遥感信息的矿区生态扰动监测研究——以迁安市为例

矿产资源开发会引发一系列环境问题,制约了矿区城市的可持续发展,矿区生态环境扰动监测已成为矿区城市生态文明建设的重要组成部分。为研究矿区活动及矿区生态修复对我国典型矿产资源型城市——迁安市生态环境的影响,利用2000—2018年Landsat系列遥感数据对该市矿区生态扰动进行了监测研究。利用随机森林（Random Forest, RF）算法对迁安市2000—2018年间矿区演变进行了提取研究,并构建了遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）定量分析研究区生态环境质量及变化特征。研究表明：2000—2018年间,迁安市矿区范围变化明显,矿区总面积明显变少,且有修复效果优良的矿区;该市生态环境质量整体呈现波动下降趋势,其变化与矿区活动及矿区生态修复具有较强的相关性。结合RSEI时空分布与矿区生态修复活动,迁安市生态环境变化可分为两个阶段：①2000—2008年间,生态环境质量主要由优、良向中、差转变,生态环境质量改善和恶化面积占比分别为20.18%和34.31%;②2008—2018年间,生态环境质量整体上升,生态质量改善面积占比达到43.11%,且变化具有明显的区域性。2000—2018年,迁安市生态环境经历了先恶化、后逐步恢复的过程,表明该市在实行功能分区、健全矿产资源规划和矿区分区治理政策后,生态环境得到改善,生态修复效果显著,为矿区城市环境治理和生态文明建设提供了参考。     

矿区土地生态质量评价及动态变化

以徐州市贾汪矿区为研究案例,从景观生态学角度构建指标体系和评价模型,运用遥感、GIS技术,综合评价了2001年和2010年徐州市贾汪煤矿区土地景观生态质量,并分析其变化趋势。研究结果表明：研究区土地生态质量总体呈变好的趋势。2010年的土地生态质量达到好和较好的面积比2001年增加了1 549.42 hm 2;从总体变化看,变好和略微变化的地区约占32.51%,变差和略微变差的地区约占20.69%,变好地区比变差地区增加了4 036.11 hm 2。随着土地复垦工程的实施,采煤塌陷区经复垦后土地生态质量得到显著改善,大部分复垦区生态状况良好。由于城镇的快速发展,煤炭开采的继续,复垦地区二次塌陷等原因,使得部分地区生态环境质量仍在下降。为此,从矿区高效复垦与生态重建、景观生态修复角度,提出了改善矿区生态环境的策略。     

基于RS和GIS的矿区生态指标提取与安全评价 ——以焦作矿区为例

为了快速、高效地对煤矿区生态安全状况进行评价,借助遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、空间景观格局分析等技术,在压力-状态-响应(PSR)模型的基础上拓展构建压力-状态-响应-格局(PSRP)模型,对焦作矿区33年(1993—2026年)的生态安全状况进行评价与动态变化模拟分析。以遥感卫星影像数据为主要数据源,选取矿区1993年、2004年、2018年遥感数据及社会、经济统计数据,提取用于生态安全评价的建筑用地指数、归一化植被指数、生态弹性度、绿度指数、生物丰富度、湿度指数、破碎度指数、城市扩展强度、干度指数、人口密度、多样性指数、分维度12个关键技术指标,利用层次分析法(AHP)确定指标在生态安全评价的目标层、准则层、指标层3个层次体系,并进一步计算12个指标的权重,从而对生态安全进行评价,最后利用CA-Markov模型模拟获取2026年结果数据,对焦作矿区生态安全状况趋势评价分析和动态变化监测进行研究。结果表明:①利用遥感技术能有效提取用于生态安全评价的绝大多数指标,并且有较好的提取精度,基础指标土地利用/覆盖分类提取结果精度为92%以上;②CA-Markov模型可以进行土地利用/覆盖变化趋势模拟与预测,在该试验选择的3期数据集中预测精度达到83%;③20多年来焦作市裸地和建筑景观变化幅度最大,水体、植被景观变化相对较小,不同的地物覆盖类型均受到人类生产生活的影响;④1993—2018年间,焦作市生态安全状态总体情况先是大幅下降,然后达到平缓稳定状态,其中1993—2004年间生态状态呈现下降趋势,2004—2018年间焦作市的生态状况总体上没有显著的变化;⑤针对典型矿区,1993年,整个矿区还是处于稳定和安全的状态,到2004年,由于矿产资源大量的开采,部分地区由1993年的稳定状态转为临界状态,2018年以来,由于矿区的陆续关闭,矿区的生态安全状况相比于2004年没有太大的变化,模型预测表明到2026年焦作市及其矿区生态指数将呈现出轻微下降趋势,典型矿区与焦作区域表现出一致的生态安全等级分布状况和变化趋势。研究结果可为维护矿区及其周边生态环境的原生平衡、引导矿区资源的合理开采与利用提供技术支持。     

鞍山矿区环境动态遥感监测

运用遥感技术动态地监测矿区环境,对保护矿区生态,合理开发矿产资源有着重要的意义。本文以鞍山矿区为研究区,通过遥感技术,利用不同时相和不同分辨率的遥感影像,从宏观到微观,从整体到局部监测鞍山矿区环境的动态变化情况。鞍山矿区铁矿、煤矿等矿产资源丰富,是我国重要的能源基地,但长期大规模和高强度的开采,造成矿区环境逐年恶化,成为制约地区社会经济和生态发展的一个重要瓶颈。研究表明：2000-2006年,鞍山矿区土地利用类型发生变化,工矿用地规模不断扩大,植被覆盖率有所降低,生态环境有所恶化,需要进行科学的生态重建。     

特大型矿区复垦土地资源综合利用途径与时序设计

设计了集“矿区主干道路、重点景区绿化、排土场复垦与生态重建、优质苗木生产、优质牧草生产、优质中药材生产、绿色农产品生产、工业旅游与生态旅游”为一体的矿区废弃土地资源再利用方案。指出矿区土地复垦与资源综合利用的技术支撑和复垦土地生态系统的管理问题。2002年以来，本方案设计的内容在逐步实施，土地复垦的科研成果逐步转化为生产力。     

特大型矿区复垦土地资源综合利用途径与时序设计

设计了集“矿区主干道路、重点景区绿化、排土场复垦与生态重建、优质苗木生产、优质牧草生产、优质中药材生产、绿色农产品生产、工业旅游与生态旅游”为一体的矿区废弃土地资源再利用方案。指出矿区土地复垦与资源综合利用的技术支撑和复垦土地生态系统的管理问题。2002年以来,本方案设计的内容在逐步实施,土地复垦的科研成果逐步转化为生产力。     

盐城自然保护区景观演变特征及驱动机制研究

盐城自然保护区是西太平洋海岸重要湿地自然保护区之一,对维护生物多样性和区域生态安全有着重要的作用。以盐城自然保护区核心区为研究对象，以1983年、1992年、2000年、2012年4个不同时期的遥感影像为基础，运用以GIS\\RS技术，结合景观生态学方法，分析江苏盐城国家级自然保护区景观演变特征及驱动力机制。结果表明：1）1983—2012年，保护区景观结构变化主要表现为米草沼泽和芦苇沼泽面积不断扩张，光滩和碱蓬沼泽面积明显萎缩。其中，芦苇沼泽和米草沼泽面积分别增加了8582%、51561%，碱蓬沼泽和光滩面积分别减少了8062%、6332%。2）1983—2012年，景观分维数从1052 3下降到1033 2，景观多样性指数从1291 7上升到1681 9，优势度由0654 2下降到0264 0，均匀度则由0663 8上升到0864 0，表明景观受到人为干扰逐渐增大，景观的斑块形状有着向规则化发展的趋势，景观多样化呈上升趋势。3）1983—2012年，保护区景观演替主要表现为光滩转变为米草沼泽，碱蓬沼泽转变为芦苇沼泽和米草沼泽。其中39 320 hm2的光滩转变为米草沼泽，12 447 hm2碱蓬沼泽转变为芦苇沼泽和米草沼泽。4）保护区景观演变受到自然的和人为双重因素作用。自然因素主要是海岸地貌过程、植被的自然演替以及互花米草的引入，人为因素包括人工恢复芦苇沼泽、拦水堤坝和中路港的修建以及政策导向。     

基于分形理论的土地利用景观格局特征分析

以湖北省咸丰县为例,借助GIS平台将分形理论应用于土地利用景观格局的特征分析,在研究典型景观格局指数的基础上,着重分析斑块形状分维数和空间结构盒维数在景观生态学中的量化表现。研究结果表明,咸丰县2007-2010年土地利用景观格局总体变化趋势为斑块面积增大、斑块个数减少、Shannon多样性和优势度几乎无变化、Shannon平均度、分离度和蔓延度加大,并对变化原因进行了分析。对斑块形状分维数和空间结构盒维数的研究分析,表明分维数可以正确地反映出景观类型的复杂性、稳定性以及人类活动干扰强度对土地利用景观格局的影响程度。     

兴隆庄煤矿生态系统服务价值评估

以兖州矿区兴隆庄煤矿为例,基于1990-2018年间的遥感影像数据,从供给、调节、支持和文化4个方面对兴隆庄生态系统服务价值进行测算评估,并分析其动态变化度及敏感性。评估结果表明,总生态服务价值表现为先增加后减少,1990-2010年矿区生态系统服务总价值从18841.5万元增加至29034.2万元,主要原因是采煤塌陷导致耕地向塌陷水体转变以及林地面积的增加;2010-2018年生态总价值减少了2484.8万元,主要在于耕地大规模地转变为建设用地以及区域地下水位下降造成的水域面积减小。敏感性分析显示,耕地和水体是平原矿区生态系统服务价值最敏感的因素,耕地的敏感性指数由1990年的0.79降为2018年的0.28,说明其在生态服务价值中的影响逐年降低。     

Systematische Erfassung und Bewertung von Spätfolgen des Steinkohlenbergbaus in Südlimburg/Niederlande

Currently a basis is established for a scientifically sound and sustainable handling of the potential consequences of former hard coal mining in the South Limburg hard coal mining district. Hard coal mining was abandoned by 1975; however, protective dewatering was conducted until 1993. Mine water has been rising over a wide area since that time.     

南京铅锌银矿实现无废开采

地处风景区内的南京铅锌银矿，通过以设计为主体的工程建设总承包，在工程中采用了一系列新技术措施，实现了既开矿又保护风景区的目标，在有色矿山首先实现了无废开采。     

灰色预测模型在矿区土地利用变化研究中的应用

利用平朔矿区3个时相的TM影像数据,结合矿区土地利用的实际特点,划分了耕地、林草地、工业及住宅用地、水域、交通用地、待复垦地和未利用地7种矿区土地利用类型,分析并研究了平朔矿区土地利用中灰色建模的方法以及求解过程。预测结果表明：矿区耕地逐渐下降,到2023年预计耕地面积18 173.21 hm²,占矿区总面积的45.4%;同时由塌陷地和排土场形成的待复垦地逐渐增多,预计2023年将达到3 849.62 hm²。因此,应该加大土地复垦的力度和进度,促进已复垦地尽快转为耕地,协调生产建设和生态建设对土地利用的改变速度,保证矿区各类土地的可持续利用。     

基于遥感影像的平朔矿区植被碳库变化分析

选取中国最大的露天煤矿平朔矿区为研究区,基于遥感影像数据,利用ENVI、ARCGIS等软件平台,研究该区域1987—2010年植被碳汇量的时空变化,并对其碳汇价值进行估算。研究表明,1987年林地碳汇量约占整个矿区植被碳汇量的8995%,随着矿区的发展,林地碳汇量不断减少,之后由于退耕还林政策和矿区复垦,林地碳汇量开始有小幅回升;草地碳汇量在整个矿区植被碳汇量中所占比重较小,呈现先减少、后增加的发展趋势,2010年草地碳汇量与1987年相比,增加了298%;耕地碳汇量持续下降,截至2010年耕地碳汇量减少了2130%,这与矿区开采力度加大、退耕还林政策的实施有关。此外,碳汇价值分析表明,不同的土地利用类型,其碳汇价值不同,林地、耕地、草地的碳汇价值的增减和它们的碳汇量的变化呈正相关关系。     

昆钢大红山铁矿土地复垦植被重建

昆钢大红山铁矿开采至今,对矿区范围内生态环境造成了破坏,为保证矿山生态环境可持续发展和矿山生产可持续发展,大红山铁矿对矿山范围内土地进行了复垦。主要通过分析大红山铁矿目前对矿山范围内不同地貌类型、不同海拔的生态环境造成的破坏,将矿山不同地形对应的不同气候条件进行分类,对不同地形地貌和不同植被体系采取相应的土地复垦措施和生物配置方法来进行植被的重建。针对边坡、平台等地貌给出建设苗圃、有林地、条播乔灌草混交林、撒播灌草混交林、爬藤等方法,使占地面积为83.11 hm2的废石场土地复垦率达99.80%,以求达到最大的社会、生态、经济效益,并结合国内外矿山生态环境恢复治理的经验,给出了矿山生态环境保护、恢复的建议。