煤炭开采对泥河小流域土地利用及景观格局的影响
发布时间：2021-03-24 14:36
以淮南煤矿区泥河小流域1987、1994、2000、2006、2009、2013、2017年7期多源遥感影像为数据源,结合纹理和光谱特征,利用支持向量机（SVM）对遥感影像进行分类,在此基础上分析了煤炭开采对泥河小流域近30年土地利用和景观格局变化的影响。结果表明:煤炭开采影响下流域的土地利用变化最显著的特征是耕地和建设用地的相互转变及耕地向塌陷水体的转变,30年间塌陷水体和建设用地分别增加了2 281.05、14 741.73 hm2,耕地减少了15 044.67 hm2。采煤驱动下,流域景观格局变化特征体现在以2006年为转折点,前期呈现破碎化、不规则化、异质化和低连通性变化的特征,之后呈现连续化、规则化、均衡化及高连通性变化的特征。建设用地、耕地和塌陷水体经历了不断破碎化到景观逐渐完善的过程;耕地、建设用地和自然水体斑块形状较为复杂;耕地优势性逐渐减弱,最大斑块指数由79.706 0降为38.745 5,塌陷水体和建设用地的优势性增强。
【文章来源】：测绘通报. 2019,(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
泥河流域煤矿分布
图31987—2017年泥河流域景观斑块类型指数变化(1)破碎度分析。由图3可知，1987—2017年，建设用地斑块数量和斑块密度呈先上升后下降趋势，2000年达到最大值;耕地和塌陷水体的斑块数量和斑块密度先上升后下降，2006年达到最大值，2013年又有上升趋势。这说明建设用地、耕地和塌陷水体经历了不断破碎化到景观逐渐完善的过程，主要是因为前期城市化建设的加快占用了大片耕地，破坏了原有的景观结构，将大面积的连续生境分割成面积较小的斑块，并且随着矿井开采数量的增加，所形成的塌陷水体斑块数量也在增大。2006年之后，塌陷地周围自然村搬迁形成了集中的城市化新乡镇，矿区修复治理工作也在进行，使得矿区的景观逐渐完善。林地、园地的斑块数量和斑块密度始终较小，呈小幅度上下摆动，自然水体波动较大。(2)形状指数分析。由图3可知，耕地、建设用地和自然水体的分维数较高，说明其斑块形状较为复杂，主要是因为耕地在人为活动下形状变得不规则，建设用地和自然水体多呈条带状，相互渗透交错，形状结构复杂。林地、园地和塌陷水体分维数较低，说明其形状规则，受人为干扰较大，由于采煤导致地面塌陷形成的水体，多呈圆形、椭圆形的坑状分布，形状较为简单。1987—2017年间，建设用地面积加权平均形状因子处于上升趋势，由1987年的5．4246上升到2017年的22．0103，说明建设用地的边缘效应增大，随着矿井的相继投入生产，工矿用地增加，建设用地呈现形状的多样化。耕地、园地面积加权平均形状因子先上升后下降，说明其形状经历了由趋于复杂到趋于简单的变化，主要是因为矿区2019年第9期王慧，等:煤炭开采对泥河?
陷水体最大斑块指数一直上升，前期上升缓慢，2009年之后上升速度加快。林地和园地最大斑块指数和百分比较小，且变化也较小。3．2．2流域整体景观演变特征基于Fragstats4．2软件计算得出景观格局指数变化，从景观破碎化(NP、AＲEA_MN)、景观边缘效应(ED、LSI)、景观异质化(SHDI、SHEI)和景观连通性(AI、CONTAG)4个方面对泥河流域30年间整体景观格局演变特征进行分析。(1)景观破碎化分析。从表征破碎化的斑块数量(NP)和平均斑块面积(AＲEA_MN)(如图4所示)来看，1987—2000年，斑块数量逐年增加，由14684上升到20567，平均斑块面积逐年减小，说明期间景观破碎化加剧;2000—2017年，斑块数量呈下降趋势，由20567减小到6699，平均斑块面积则呈上升趋势，说明期间景观破碎化程度减缓。综合来看，泥河流域景观格局前期破碎化，2006年之后由于矿区修复工作的进行，景观逐渐完善，连续性增强。图4景观破碎化指数变化(2)景观边缘效应演变分析。从表征景观边缘效应的边缘密度(ED)和景观形状指数(LSI)(如图5所示)来看，1987—2006年ED和LSI逐渐升高，表明边缘形状越来越复杂，2006年以后ED和LSI呈下降趋势，景观形状趋于规则。这主要是因为前期煤矿开采新增了工矿用地并形成一定数量的塌陷水体，使景观形状趋于复杂，之后由于自然村庄统一搬迁使居民用地更加集中，使得边缘形状趋于规则。图5景观边缘效应指数变化(3)景观异质化演变分析。从表征景观异质化程度的香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)(如图6所示)来看，1987—2006年?
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿业城市景观格局时空演变分析——以淮南市潘集区为例[J]. 于伟宣,毛亚,刘樾,林萌,肖锐. 测绘通报. 2018(05)
[2]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[J]. 索新文,陈果,卜璞. 中国矿业. 2018(01)
[3]1996-2016年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征[J]. 谭洁,赵赛男,谭雪兰,董俐,刘洁锐,季沁园. 生态科学. 2017(06)
[4]基于支持向量机的乾安县土地利用遥感分类研究[J]. 程彬. 长春师范大学学报. 2017(12)
[5]煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响[J]. 徐嘉兴,李钢,余嘉琦,赵华,尹鹏程,胡文敏. 农业工程学报. 2017(23)
[6]近25 a关中地区土地利用及其景观格局变化[J]. 杜金龙,朱记伟,解建仓,马增辉. 干旱区研究. 2018(01)
[7]采煤驱动下高潜水位矿区地表水时空特征变化研究:以大屯矿区为例[J]. 贾斐斐,丁忠义,毛梦祺,王慧. 中国矿业. 2016(08)
[8]北京城市景观格局时空变化及驱动力[J]. 阳文锐. 生态学报. 2015(13)
[9]延河流域景观格局与生态水文过程分析[J]. 李晶,周自翔. 地理学报. 2014(07)
[10]20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. 地理学报. 2014(01)
本文编号：3097899
【文章来源】：测绘通报. 2019,(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
泥河流域煤矿分布
图31987—2017年泥河流域景观斑块类型指数变化(1)破碎度分析。由图3可知，1987—2017年，建设用地斑块数量和斑块密度呈先上升后下降趋势，2000年达到最大值;耕地和塌陷水体的斑块数量和斑块密度先上升后下降，2006年达到最大值，2013年又有上升趋势。这说明建设用地、耕地和塌陷水体经历了不断破碎化到景观逐渐完善的过程，主要是因为前期城市化建设的加快占用了大片耕地，破坏了原有的景观结构，将大面积的连续生境分割成面积较小的斑块，并且随着矿井开采数量的增加，所形成的塌陷水体斑块数量也在增大。2006年之后，塌陷地周围自然村搬迁形成了集中的城市化新乡镇，矿区修复治理工作也在进行，使得矿区的景观逐渐完善。林地、园地的斑块数量和斑块密度始终较小，呈小幅度上下摆动，自然水体波动较大。(2)形状指数分析。由图3可知，耕地、建设用地和自然水体的分维数较高，说明其斑块形状较为复杂，主要是因为耕地在人为活动下形状变得不规则，建设用地和自然水体多呈条带状，相互渗透交错，形状结构复杂。林地、园地和塌陷水体分维数较低，说明其形状规则，受人为干扰较大，由于采煤导致地面塌陷形成的水体，多呈圆形、椭圆形的坑状分布，形状较为简单。1987—2017年间，建设用地面积加权平均形状因子处于上升趋势，由1987年的5．4246上升到2017年的22．0103，说明建设用地的边缘效应增大，随着矿井的相继投入生产，工矿用地增加，建设用地呈现形状的多样化。耕地、园地面积加权平均形状因子先上升后下降，说明其形状经历了由趋于复杂到趋于简单的变化，主要是因为矿区2019年第9期王慧，等:煤炭开采对泥河?
陷水体最大斑块指数一直上升，前期上升缓慢，2009年之后上升速度加快。林地和园地最大斑块指数和百分比较小，且变化也较小。3．2．2流域整体景观演变特征基于Fragstats4．2软件计算得出景观格局指数变化，从景观破碎化(NP、AＲEA_MN)、景观边缘效应(ED、LSI)、景观异质化(SHDI、SHEI)和景观连通性(AI、CONTAG)4个方面对泥河流域30年间整体景观格局演变特征进行分析。(1)景观破碎化分析。从表征破碎化的斑块数量(NP)和平均斑块面积(AＲEA_MN)(如图4所示)来看，1987—2000年，斑块数量逐年增加，由14684上升到20567，平均斑块面积逐年减小，说明期间景观破碎化加剧;2000—2017年，斑块数量呈下降趋势，由20567减小到6699，平均斑块面积则呈上升趋势，说明期间景观破碎化程度减缓。综合来看，泥河流域景观格局前期破碎化，2006年之后由于矿区修复工作的进行，景观逐渐完善，连续性增强。图4景观破碎化指数变化(2)景观边缘效应演变分析。从表征景观边缘效应的边缘密度(ED)和景观形状指数(LSI)(如图5所示)来看，1987—2006年ED和LSI逐渐升高，表明边缘形状越来越复杂，2006年以后ED和LSI呈下降趋势，景观形状趋于规则。这主要是因为前期煤矿开采新增了工矿用地并形成一定数量的塌陷水体，使景观形状趋于复杂，之后由于自然村庄统一搬迁使居民用地更加集中，使得边缘形状趋于规则。图5景观边缘效应指数变化(3)景观异质化演变分析。从表征景观异质化程度的香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)(如图6所示)来看，1987—2006年?
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿业城市景观格局时空演变分析——以淮南市潘集区为例[J]. 于伟宣,毛亚,刘樾,林萌,肖锐. 测绘通报. 2018(05)
[2]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[J]. 索新文,陈果,卜璞. 中国矿业. 2018(01)
[3]1996-2016年洞庭湖区土地利用及景观格局演变特征[J]. 谭洁,赵赛男,谭雪兰,董俐,刘洁锐,季沁园. 生态科学. 2017(06)
[4]基于支持向量机的乾安县土地利用遥感分类研究[J]. 程彬. 长春师范大学学报. 2017(12)
[5]煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响[J]. 徐嘉兴,李钢,余嘉琦,赵华,尹鹏程,胡文敏. 农业工程学报. 2017(23)
[6]近25 a关中地区土地利用及其景观格局变化[J]. 杜金龙,朱记伟,解建仓,马增辉. 干旱区研究. 2018(01)
[7]采煤驱动下高潜水位矿区地表水时空特征变化研究:以大屯矿区为例[J]. 贾斐斐,丁忠义,毛梦祺,王慧. 中国矿业. 2016(08)
[8]北京城市景观格局时空变化及驱动力[J]. 阳文锐. 生态学报. 2015(13)
[9]延河流域景观格局与生态水文过程分析[J]. 李晶,周自翔. 地理学报. 2014(07)
[10]20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 刘纪远,匡文慧,张增祥,徐新良,秦元伟,宁佳,周万村,张树文,李仁东,颜长珍,吴世新,史学正,江南,于东升,潘贤章,迟文峰. 地理学报. 2014(01)
本文编号：3097899
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