高潜水位矿区水域空间扩展特征分析：以徐州沛北矿区为例

高潜水位矿区水域空间扩展特征分析：以徐州沛北矿区为例赵艳辉;赵华

【摘要】The aim of this paper is to study the spatial evolution of landscape pattern and impact on the farmland in Peibei coal mining area including (a)a land use to significance index ,(b) lacnarity index ,(c) fractal dimension ,had been explored at regional and subsided water scale by using SPOT‐4/5 images in 2000 ,2004 ,2008 and 2012 ;based on coal production and grain yield per hectare ,used to the driving factors of subsided waters spatial evolution and impact on the cultivated land .The results show that :① the land cover has changed significantly ,and the transformation types ,including cultivated land to water body , water body to cultivated land were the primary types . and cultivated land has high degree of patches fragmentation .The centrality distribution of the water body ,and it’s distribution pattern had formed a multicenter ;②coal mining is the main factors that cause the chang of landscape pattern .%矿

区水土关键要素的变化对区域生态环境保护和水土流失防治具有重要意义。以徐州市沛北矿区2000年、2004年、2008年和2012年S PO T‐4／5影像为数据源，运用土地利用重要性指数、间隙度指数和分形维数3个指标，分析矿区水域空间

变化特征；结合煤炭产量和粮食单产，分析塌陷水域空间扩展驱动因素及对耕地影响。结果表明：①矿区景观格局发生剧烈变化，耕地大量转为水域，而水域是新增耕地的主要来源，耕地斑块趋于破碎化，水域空间均衡性降低且呈多中心化结构；

②煤炭开采是区域景观格局演变主要驱动因素，采煤沉陷改变了水域空间分布特征。

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2017(026)002

【总页数】5页(P95-98,105)

【关键词】沛北矿区;景观格局;塌陷水域;耕地

【作者】赵艳辉;赵华

【作者单位】中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221116;中国矿业大学环

境与测绘学院，江苏徐州221116

【正文语种】中文

【中图分类】P237

土地是人类赖以生存的基础，也是人类进行各种活动的载体，土地利用变化是全球环境变化和可持续发展研究的主要内容之一。土地利用变化是景观格局演变的重要因素，在时空上具有复杂性和变异性[1]。景观格局变化特征定量分析是研究格局

与过程相互关系的基础[2]，主要包括土地利用的转化和转移、景观格局空间变化

特征等方面[3]。景观格局变化驱动力分析有利于了解景观格局变化的深层次原因，主要从自然和社会经济等多方面研究景观格局驱动力，在较大尺度景观格局驱动力研究方面取得了丰富成果[4-5]，P. Jiang等[6]通过分析黑河流域景观破碎度特征

研究湿地空间演变的驱动力，得出温度和降雨量是主要影响因素；SU等[7]运用多个景观指数综合分析黄土高原地区景观格局变化和人类活动的关系。近年来，越来越多的学者关注小尺度研究，并采用多种方法对区域景观特征进行深入探讨[8-9]。徐州沛北矿区地处黄淮海平原，是典型的高潜水水位平原煤矿区，也是我国重要的粮食生产基地[10]。煤炭大规模开采使矿区景观格局显著变化，原本单一、均质、

整体的自然景观格局趋向复杂、多中心、异质演变。采煤沉陷容易形成积水区，景观格局演变更加复杂[11]，引起一系列生态环境问题，如生产力下降[12]、水土流失[13]等。以2000年、2004年、2008年和2012年SPOT-4/5为数据源，利用土地重要性指数、全局间隙度指数和信息维数等方法分析近十年来矿区水域空间扩展特征，结合煤炭产量，尝试分析格局演变的主要驱动因素，以此反映矿区景观格局演变的主要驱动因素，为防治塌陷区水土流失保护提供依据。

研究区位于江苏省徐州市沛县北部(116°41′～117°09′E、34°28′～34°59′N)，包

括姚桥、徐庄、孔庄、龙东、三河尖、张双楼、龙固等矿井，涉及经济开发区、新城区、大屯镇、安国镇、杨屯镇和龙固镇(图1)。沛北矿区是华东地区最大煤炭基

地的重要组成部分，自1977年建矿以来累计开采煤炭23亿t，土地大面积塌陷，甚至积水，景观格局发生剧烈变化，逐渐演变为次生湿地，部分地区由陆生生态系统演变为水陆共生生态系统。

2.1 数据来源

数据源为2000年、2004年、2008年和2012年4期SPOT-4/5影像，空间分

辨率2.5m，轨道号为285/280、284/280、285/280、285/281，采集时间为：11月23日、10月26日、11月20日、10月31日。采用人机交互解译分类法，将研究区土地分为耕地、园/林地、交通用地、水域、未利用地和建设用地等，经

实地验证kappa检验值为93%。煤炭产量来源于历年矿井统计数据。

2.2 景观类型变化分析

基于空间叠加分析计算土地景观类型间转移，计算土地利用变化重要性指数(Ci)，直观反映矿区土地利用变化的主要方向[14]。计算见式(1)、(2)。

式中：Ci为第i类变化类型的土地利用变化重要性指数，取值0～1，百分数；ΔS 为研究区各类土地变化面积之和；ΔSi为第i类土地变化面积。Ci值越大，说明该土地利用变化越占主导。