煤炭開采對泥河小流域土地利用及景觀格局的影響
發(fā)布時間:2021-03-24 14:36
以淮南煤礦區(qū)泥河小流域1987、1994、2000、2006、2009、2013、2017年7期多源遙感影像為數據源,結合紋理和光譜特征,利用支持向量機(SVM)對遙感影像進行分類,在此基礎上分析了煤炭開采對泥河小流域近30年土地利用和景觀格局變化的影響。結果表明:煤炭開采影響下流域的土地利用變化最顯著的特征是耕地和建設用地的相互轉變及耕地向塌陷水體的轉變,30年間塌陷水體和建設用地分別增加了2 281.05、14 741.73 hm2,耕地減少了15 044.67 hm2。采煤驅動下,流域景觀格局變化特征體現在以2006年為轉折點,前期呈現破碎化、不規(guī)則化、異質化和低連通性變化的特征,之后呈現連續(xù)化、規(guī)則化、均衡化及高連通性變化的特征。建設用地、耕地和塌陷水體經歷了不斷破碎化到景觀逐漸完善的過程;耕地、建設用地和自然水體斑塊形狀較為復雜;耕地優(yōu)勢性逐漸減弱,最大斑塊指數由79.706 0降為38.745 5,塌陷水體和建設用地的優(yōu)勢性增強。
【文章來源】:測繪通報. 2019,(09)北大核心CSCD
【文章頁數】:8 頁
【部分圖文】:
泥河流域煤礦分布
圖31987—2017年泥河流域景觀斑塊類型指數變化(1)破碎度分析。由圖3可知,1987—2017年,建設用地斑塊數量和斑塊密度呈先上升后下降趨勢,2000年達到最大值;耕地和塌陷水體的斑塊數量和斑塊密度先上升后下降,2006年達到最大值,2013年又有上升趨勢。這說明建設用地、耕地和塌陷水體經歷了不斷破碎化到景觀逐漸完善的過程,主要是因為前期城市化建設的加快占用了大片耕地,破壞了原有的景觀結構,將大面積的連續(xù)生境分割成面積較小的斑塊,并且隨著礦井開采數量的增加,所形成的塌陷水體斑塊數量也在增大。2006年之后,塌陷地周圍自然村搬遷形成了集中的城市化新鄉(xiāng)鎮(zhèn),礦區(qū)修復治理工作也在進行,使得礦區(qū)的景觀逐漸完善。林地、園地的斑塊數量和斑塊密度始終較小,呈小幅度上下擺動,自然水體波動較大。(2)形狀指數分析。由圖3可知,耕地、建設用地和自然水體的分維數較高,說明其斑塊形狀較為復雜,主要是因為耕地在人為活動下形狀變得不規(guī)則,建設用地和自然水體多呈條帶狀,相互滲透交錯,形狀結構復雜。林地、園地和塌陷水體分維數較低,說明其形狀規(guī)則,受人為干擾較大,由于采煤導致地面塌陷形成的水體,多呈圓形、橢圓形的坑狀分布,形狀較為簡單。1987—2017年間,建設用地面積加權平均形狀因子處于上升趨勢,由1987年的5.4246上升到2017年的22.0103,說明建設用地的邊緣效應增大,隨著礦井的相繼投入生產,工礦用地增加,建設用地呈現形狀的多樣化。耕地、園地面積加權平均形狀因子先上升后下降,說明其形狀經歷了由趨于復雜到趨于簡單的變化,主要是因為礦區(qū)2019年第9期王慧,等:煤炭開采對泥河?
陷水體最大斑塊指數一直上升,前期上升緩慢,2009年之后上升速度加快。林地和園地最大斑塊指數和百分比較小,且變化也較小。3.2.2流域整體景觀演變特征基于Fragstats4.2軟件計算得出景觀格局指數變化,從景觀破碎化(NP、AREA_MN)、景觀邊緣效應(ED、LSI)、景觀異質化(SHDI、SHEI)和景觀連通性(AI、CONTAG)4個方面對泥河流域30年間整體景觀格局演變特征進行分析。(1)景觀破碎化分析。從表征破碎化的斑塊數量(NP)和平均斑塊面積(AREA_MN)(如圖4所示)來看,1987—2000年,斑塊數量逐年增加,由14684上升到20567,平均斑塊面積逐年減小,說明期間景觀破碎化加劇;2000—2017年,斑塊數量呈下降趨勢,由20567減小到6699,平均斑塊面積則呈上升趨勢,說明期間景觀破碎化程度減緩。綜合來看,泥河流域景觀格局前期破碎化,2006年之后由于礦區(qū)修復工作的進行,景觀逐漸完善,連續(xù)性增強。圖4景觀破碎化指數變化(2)景觀邊緣效應演變分析。從表征景觀邊緣效應的邊緣密度(ED)和景觀形狀指數(LSI)(如圖5所示)來看,1987—2006年ED和LSI逐漸升高,表明邊緣形狀越來越復雜,2006年以后ED和LSI呈下降趨勢,景觀形狀趨于規(guī)則。這主要是因為前期煤礦開采新增了工礦用地并形成一定數量的塌陷水體,使景觀形狀趨于復雜,之后由于自然村莊統(tǒng)一搬遷使居民用地更加集中,使得邊緣形狀趨于規(guī)則。圖5景觀邊緣效應指數變化(3)景觀異質化演變分析。從表征景觀異質化程度的香農多樣性指數(SHDI)和香農均勻度指數(SHEI)(如圖6所示)來看,1987—2006年?
【參考文獻】:
期刊論文
[1]礦業(yè)城市景觀格局時空演變分析——以淮南市潘集區(qū)為例[J]. 于偉宣,毛亞,劉樾,林萌,肖銳. 測繪通報. 2018(05)
[2]基于3S的礦區(qū)景觀格局演變研究:以冷水江市閃星錫礦山為例[J]. 索新文,陳果,卜璞. 中國礦業(yè). 2018(01)
[3]1996-2016年洞庭湖區(qū)土地利用及景觀格局演變特征[J]. 譚潔,趙賽男,譚雪蘭,董俐,劉潔銳,季沁園. 生態(tài)科學. 2017(06)
[4]基于支持向量機的乾安縣土地利用遙感分類研究[J]. 程彬. 長春師范大學學報. 2017(12)
[5]煤炭開采對礦區(qū)土地利用景觀格局變化的影響[J]. 徐嘉興,李鋼,余嘉琦,趙華,尹鵬程,胡文敏. 農業(yè)工程學報. 2017(23)
[6]近25 a關中地區(qū)土地利用及其景觀格局變化[J]. 杜金龍,朱記偉,解建倉,馬增輝. 干旱區(qū)研究. 2018(01)
[7]采煤驅動下高潛水位礦區(qū)地表水時空特征變化研究:以大屯礦區(qū)為例[J]. 賈斐斐,丁忠義,毛夢祺,王慧. 中國礦業(yè). 2016(08)
[8]北京城市景觀格局時空變化及驅動力[J]. 陽文銳. 生態(tài)學報. 2015(13)
[9]延河流域景觀格局與生態(tài)水文過程分析[J]. 李晶,周自翔. 地理學報. 2014(07)
[10]20世紀80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局[J]. 劉紀遠,匡文慧,張增祥,徐新良,秦元偉,寧佳,周萬村,張樹文,李仁東,顏長珍,吳世新,史學正,江南,于東升,潘賢章,遲文峰. 地理學報. 2014(01)
本文編號:3097899
【文章來源】:測繪通報. 2019,(09)北大核心CSCD
【文章頁數】:8 頁
【部分圖文】:
泥河流域煤礦分布
圖31987—2017年泥河流域景觀斑塊類型指數變化(1)破碎度分析。由圖3可知,1987—2017年,建設用地斑塊數量和斑塊密度呈先上升后下降趨勢,2000年達到最大值;耕地和塌陷水體的斑塊數量和斑塊密度先上升后下降,2006年達到最大值,2013年又有上升趨勢。這說明建設用地、耕地和塌陷水體經歷了不斷破碎化到景觀逐漸完善的過程,主要是因為前期城市化建設的加快占用了大片耕地,破壞了原有的景觀結構,將大面積的連續(xù)生境分割成面積較小的斑塊,并且隨著礦井開采數量的增加,所形成的塌陷水體斑塊數量也在增大。2006年之后,塌陷地周圍自然村搬遷形成了集中的城市化新鄉(xiāng)鎮(zhèn),礦區(qū)修復治理工作也在進行,使得礦區(qū)的景觀逐漸完善。林地、園地的斑塊數量和斑塊密度始終較小,呈小幅度上下擺動,自然水體波動較大。(2)形狀指數分析。由圖3可知,耕地、建設用地和自然水體的分維數較高,說明其斑塊形狀較為復雜,主要是因為耕地在人為活動下形狀變得不規(guī)則,建設用地和自然水體多呈條帶狀,相互滲透交錯,形狀結構復雜。林地、園地和塌陷水體分維數較低,說明其形狀規(guī)則,受人為干擾較大,由于采煤導致地面塌陷形成的水體,多呈圓形、橢圓形的坑狀分布,形狀較為簡單。1987—2017年間,建設用地面積加權平均形狀因子處于上升趨勢,由1987年的5.4246上升到2017年的22.0103,說明建設用地的邊緣效應增大,隨著礦井的相繼投入生產,工礦用地增加,建設用地呈現形狀的多樣化。耕地、園地面積加權平均形狀因子先上升后下降,說明其形狀經歷了由趨于復雜到趨于簡單的變化,主要是因為礦區(qū)2019年第9期王慧,等:煤炭開采對泥河?
陷水體最大斑塊指數一直上升,前期上升緩慢,2009年之后上升速度加快。林地和園地最大斑塊指數和百分比較小,且變化也較小。3.2.2流域整體景觀演變特征基于Fragstats4.2軟件計算得出景觀格局指數變化,從景觀破碎化(NP、AREA_MN)、景觀邊緣效應(ED、LSI)、景觀異質化(SHDI、SHEI)和景觀連通性(AI、CONTAG)4個方面對泥河流域30年間整體景觀格局演變特征進行分析。(1)景觀破碎化分析。從表征破碎化的斑塊數量(NP)和平均斑塊面積(AREA_MN)(如圖4所示)來看,1987—2000年,斑塊數量逐年增加,由14684上升到20567,平均斑塊面積逐年減小,說明期間景觀破碎化加劇;2000—2017年,斑塊數量呈下降趨勢,由20567減小到6699,平均斑塊面積則呈上升趨勢,說明期間景觀破碎化程度減緩。綜合來看,泥河流域景觀格局前期破碎化,2006年之后由于礦區(qū)修復工作的進行,景觀逐漸完善,連續(xù)性增強。圖4景觀破碎化指數變化(2)景觀邊緣效應演變分析。從表征景觀邊緣效應的邊緣密度(ED)和景觀形狀指數(LSI)(如圖5所示)來看,1987—2006年ED和LSI逐漸升高,表明邊緣形狀越來越復雜,2006年以后ED和LSI呈下降趨勢,景觀形狀趨于規(guī)則。這主要是因為前期煤礦開采新增了工礦用地并形成一定數量的塌陷水體,使景觀形狀趨于復雜,之后由于自然村莊統(tǒng)一搬遷使居民用地更加集中,使得邊緣形狀趨于規(guī)則。圖5景觀邊緣效應指數變化(3)景觀異質化演變分析。從表征景觀異質化程度的香農多樣性指數(SHDI)和香農均勻度指數(SHEI)(如圖6所示)來看,1987—2006年?
【參考文獻】:
期刊論文
[1]礦業(yè)城市景觀格局時空演變分析——以淮南市潘集區(qū)為例[J]. 于偉宣,毛亞,劉樾,林萌,肖銳. 測繪通報. 2018(05)
[2]基于3S的礦區(qū)景觀格局演變研究:以冷水江市閃星錫礦山為例[J]. 索新文,陳果,卜璞. 中國礦業(yè). 2018(01)
[3]1996-2016年洞庭湖區(qū)土地利用及景觀格局演變特征[J]. 譚潔,趙賽男,譚雪蘭,董俐,劉潔銳,季沁園. 生態(tài)科學. 2017(06)
[4]基于支持向量機的乾安縣土地利用遙感分類研究[J]. 程彬. 長春師范大學學報. 2017(12)
[5]煤炭開采對礦區(qū)土地利用景觀格局變化的影響[J]. 徐嘉興,李鋼,余嘉琦,趙華,尹鵬程,胡文敏. 農業(yè)工程學報. 2017(23)
[6]近25 a關中地區(qū)土地利用及其景觀格局變化[J]. 杜金龍,朱記偉,解建倉,馬增輝. 干旱區(qū)研究. 2018(01)
[7]采煤驅動下高潛水位礦區(qū)地表水時空特征變化研究:以大屯礦區(qū)為例[J]. 賈斐斐,丁忠義,毛夢祺,王慧. 中國礦業(yè). 2016(08)
[8]北京城市景觀格局時空變化及驅動力[J]. 陽文銳. 生態(tài)學報. 2015(13)
[9]延河流域景觀格局與生態(tài)水文過程分析[J]. 李晶,周自翔. 地理學報. 2014(07)
[10]20世紀80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局[J]. 劉紀遠,匡文慧,張增祥,徐新良,秦元偉,寧佳,周萬村,張樹文,李仁東,顏長珍,吳世新,史學正,江南,于東升,潘賢章,遲文峰. 地理學報. 2014(01)
本文編號:3097899
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