充填复垦区土地利用景观格局动态变化研究

摘要

煤矸石充填复垦工程不仅充分利用矸石以减少矸石占地，而且能够快速修复受煤炭开采活动干扰的退化生态系统，加快开发其土地利用价值。因此，对充填复垦区土地利用景观格局动态变化进行综合研究，有利于确定与复垦区自然条件相协调的土地利用方式和生态保护方向，实现煤矿区向资源节约型、环境友好型的生产方式转变。
　　本研究以山西省阳泉煤业集团一矿煤矸石动态充填复垦区为研究区，主要依据1987年、1995年、2006年和2015年四期遥感影像数据，基于GIS平台，多尺度、多视角地研究了煤矸石充填工程对复垦区土地系统，生态过程、景观结构及稳定性的影响效果。其研究过程及成果主要表现在以下四个方面：
　　（1）土地利用时空变化方面，通过充填复垦区土地利用数量变化和结构变化的时空特征研究发现，充填复垦工程是研究时段内复垦区最主要的干扰活动，并且对区域环境改变的驱动影响程度最高，无论重心空间变化还是类型空间变化。
　　（2）景观格局动态变化方面，首先采用等级相关分析法优选景观格局指数，进而构建了适用于煤矸石充填复垦区的多尺度景观格局动态变化评价指标体系；然后分别从斑块水平、斑块类型水平、景观水平三个空间尺度，完成了四类土地利用景观类型的粒度效应分析；最后基于上述指标体系评价了景观格局连接性与离散性的动态变化，揭示了充填复垦工程对景观格局的影响效果和演变过程。
　　（3）景观稳定性方面，从景观类型稳定性和景观格局稳定性两方面入手，首先优选基质、斑块和斑块密度三类稳定性指数进行景观稳定性评估，并计算出复垦区三个变化过程的生态影响综合指数，定量分析了煤矸石充填复垦工程对区域环境的影响效果，得出结论：本煤矸石充填复垦活动对研究区环境干扰较小，系统结构与生态功能没有被破坏，区域景观在研究时段内基本保持稳定。
　　（4）生态安全评价方面，首先基于最小累积阻力模型和景观生态学“源-汇”理论，构建了景观类型、地形位指数、斑块重要性三景观要素的阻力面指标体系，进而构建了面向充填复垦区的景观安全格局评价系统，并对四个研究时段内的景观安全格局水平进行了时空变化分析，得出复垦工程较为频繁的研究区南部景观生态安全水平较低的结论，建议加强充填复垦后的人工植被恢复工程。
　　本研究借用生态系统干扰理论，探索了充填复垦区土地利用景观格局动态变化过程，构建了面向煤矿区充填复垦活动对土地利用景观结构、景观格局、景观稳定性及生态安全评价的，“多层次、多视角”退化生态系统动态变化定量评价方法。本研究对合理确定未来充填复垦工程方向，减缓矿区环境损害具有一定的科学指导意义。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外相关研究进展

1.3 研究目标与研究内容

1.4 研究方法与技术路线

2 研究区概况与数据处理

2.1 研究区域概况

2.2 充填复垦工程概况

2.3 充填复垦区土地利用分类体系

2.4 遥感数据处理

2.5 本章小结

3 充填复垦区土地利用结构变化时空特征研究

3.1 土地利用数量变化分析

3.2 土地利用类型空间变化分析

3.3 土地利用类型结构变化分析

3.4 本章小结

4 充填复垦区土地利用景观格局指数因子分析

4.1 复垦区景观格局分析指数筛选

4.2 复垦区景观格局尺度推译

4.3 复垦区景观格局分析指数因子分析

4.4 基于因子分析的复垦区景观格局变化分析

4.5 本章小结

5 充填复垦区土地利用景观格局稳定性变化研究

5.1 复垦区景观类型稳定性评价

5.2 复垦区景观格局稳定性评价

5.3 景观格局稳定性变化的生态影响分析

5.4 本章小结

6 充填复垦区土地利用景观格局安全性研究

6.1 最小累积阻力模型

6.2 “源”与充填复垦区景观要素阻力因子确定

6.3 基于最小累积阻力模型的景观安全格局动态变化分析

6.4 本章小结

7.1 研究结论

7.2 创新点

7.3 研究存在不足及展望

参考文献

作者简历

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