采煤塌陷区景观格局演变及生态风险评价研究
发布时间：2022-12-24 10:02
我国作为一个能源消费以煤为主的国家,煤炭的产量对国民经济的发展和社会的进步起着举足轻重的作用;煤炭工业的快速发展在带动区域经济发展的同时,也给矿区生态环境带来极大破坏,从而造成矿区人口、资源、环境三者之间的矛盾日益突出,直接影响到区域经济、社会的稳定。因此,深入系统地进行塌陷区景观格局演变特征及土地利用生态风险评价及时空异质性研究,可为矿区采煤塌陷地动态监测和预警提供技术支持,为土地利用时空优化配置提供科学依据,以促进矿区人口、资源、环境的可持续发展。济宁市是全国重要的煤炭生产基地之一,也是采煤塌陷较严重的区域。本研究基于地理学、景观生态学、空间统计学、地统计学等理论,运用遥感、地理信息系统等技术,以济宁市西南部采煤塌陷较严重的微山矿区为例,在进行研究区土地利用数量、方向和空间变化分析的基础上,基于景观生态学的尺度效应理论,进行研究区适宜尺度下景观格局分析及纵向样带上景观格局梯度分析,进而进行土地利用景观格局演变情景模拟,在此基础上,进行矿区土地利用生态风险评价及时空异质性研究。主要研究结果如下:（1）土地利用变化特征分析。结果表明:（1）土地利用类型的数量、方向变化特征是:17年间研...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 景观格局研究进展
1.2.2 景观格局演变情景模拟研究进展
1.2.3 矿区生态风险评价研究进展
1.2.4 问题分析
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况与数据处理
2.1 研究区概况
2.1.1 研究区位置和范围
2.1.2 自然条件
2.1.3 社会经济条件
2.1.4 矿井及采煤塌陷地分布概况
2.2 数据来源与预处理
2.2.1 数据来源
2.2.2 数据预处理
2.3 遥感图像分类
2.3.1 确定矿区土地利用分类体系
2.3.2 分类方法
2.3.3 矿区土地利用分类
2.3.4 分类结果精度评价
3 矿区土地利用变化分析
3.1 研究方法
3.1.1 土地利用类型的数量变化
3.1.2 土地利用变化方向分析
3.1.3 土地利用类型重心转移
3.2 结果与分析
3.2.1 土地利用类型数量变化特征分析
3.2.2 土地利用类型变化方向分析
3.2.3 土地利用类型重心变化分析
4 矿区土地利用景观格局时空演变特征分析
4.1 研究方法
4.1.1 景观指数的选取
4.1.2 景观指数粒度效应分析方法
4.1.3 面积信息守恒评价方法
4.1.4 景观格局变化分析
4.2 结果与分析
4.2.1 适宜空间分析粒度的选取
4.2.2 适宜空间分析幅度的选取
4.2.3 适宜尺度下景观格局变化特征分析
5 矿区土地利用景观格局演变情景模拟
5.1 研究方法
5.1.1 CLUE-S模型原理及模拟过程
5.1.2 模拟尺度的确定
5.1.3 驱动因子的选择及数据处理
5.1.4 CLUE-S模型的参数设置
5.1.5 各土地利用类型与驱动因子的空间分析
5.1.6 土地利用需求文件设置
5.2 情景模拟结果
5.3 模拟结果精度验证
5.4 矿区未来土地利用情景模拟
5.4.1 不同情景模式下未来土地利用需求量预测
5.4.2 不同情景模式下未来土地利用空间分布预测
6 基于土地利用景观格局变化的区域生态风险评价
6.1 研究方法
6.1.1 采样方法
6.1.2 土地利用生态风险指数的构建
6.1.3 空间统计分析
6.2 矿区土地利用生态风险的空间自相关分析
6.2.1 全局空间自相关分析
6.2.2 局域空间自相关分析
6.3 土地利用生态风险的半方差分析
6.3.1 土地利用生态风险的尺度效应分析
6.3.2 适宜尺度下土地利用生态风险的半方差分析
6.4 土地利用生态风险的克里格插值及精度评定
6.5 土地利用生态风险的时空异质性分析
6.5.1 时间变化
6.5.2 空间变化
7 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于水平集演化和支持向量机分类的高分辨率遥感图像自动变化检测[J]. 严明,曹国,夏梦. 哈尔滨理工大学学报. 2019(01)
[2]基于LUCC的泾河流域景观格局与径流的响应关系[J]. 刘芳,熊伟,王彦辉,于澎涛,徐丽宏. 干旱区资源与环境. 2019(01)
[3]利用归一化植被指数分析地表植被覆盖的时空变化[J]. 胡德陛. 中国锰业. 2018(05)
[4]基于归一化植被指数的阿拉善盟土地荒漠化反演研究[J]. 潘霞,高永,汪季. 土壤通报. 2018(05)
[5]新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价[J]. 杨磊,熊黑刚. 农业工程学报. 2018(15)
[6]新疆艾比湖湿地LUCC对景观格局演变的影响[J]. 孙倩,阿丽亚·拜都热拉,依力亚斯江·努尔麦麦提. 土壤. 2018(03)
[7]基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟[J]. 李桢,刘淼,薛振山,胡远满,吕宪国,李月辉. 应用生态学报. 2018(06)
[8]基于CLUES模型的矿区土地利用变化情景模拟——以徐州市贾汪矿区为例[J]. 李保杰,顾和和,纪亚洲. 热带地理. 2018(02)
[9]基于景观结构的生态移民安置区生态风险评价——以宁夏红寺堡区为例[J]. 王鹏,王亚娟,刘小鹏,陈晓,孔福星. 生态学报. 2018(08)
[10]基于元胞自动机模型的土地利用情景模拟与驱动力分析[J]. 孙玮健,张荣群,艾东,王大海. 农业机械学报. 2017(S1)
博士论文
[1]南昌市景观格局时空变化及其驱动力研究[D]. 赵丽红.江西农业大学 2016
[2]矿区土地景观格局演变及其生态效应研究[D]. 李保杰.中国矿业大学 2014
[3]矿业城市土地利用时空变化及模拟[D]. 张丁轩.中国地质大学（北京） 2013
[4]江汉平原土地利用景观格局演变及生态安全评价[D]. 许倍慎.华中师范大学 2012
[5]鄱阳湖区土地利用变化及其生态环境效应研究[D]. 钟海燕.南京农业大学 2011
[6]基于GIS的土地利用动态变化研究[D]. 鲍文东.山东科技大学 2007
[7]县级尺度土地利用变化驱动机制及空间格局变化模拟研究[D]. 谭永忠.浙江大学 2004
硕士论文
[1]近30年南四湖湿地景观时空变异特征研究[D]. 梁佳欣.山东农业大学 2018
[2]山东省南四湖流域景观格局动态演变分析[D]. 王芳.曲阜师范大学 2018
[3]沛北煤矿区景观格局演变分析与情景模拟研究[D]. 贾斐斐.中国矿业大学 2017
[4]基于CLUE-S模型的土地利用/覆被变化及动态模拟研究[D]. 付慧.山东科技大学 2017
[5]平朔矿区景观指数粒度效应分析及景观多样性时空动态研究[D]. 胡婷.中国地质大学(北京) 2016
[6]基于ANN模型的元江干热河谷生态脆弱区景观格局变化研究[D]. 罗艳.昆明理工大学 2015
[7]基于Logistic-CA-Markov模型的临沂市土地利用变化模拟预测研究[D]. 崔敬涛.南京大学 2014
[8]基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析[D]. 张玲玲.长安大学 2014
[9]马尔可夫链预测模型及一些应用[D]. 温海彬.南京邮电大学 2012
[10]脆弱性矿区生态风险评价[D]. 马萧.中国地质大学（北京） 2011
本文编号：3725995
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外相关研究进展
1.2.1 景观格局研究进展
1.2.2 景观格局演变情景模拟研究进展
1.2.3 矿区生态风险评价研究进展
1.2.4 问题分析
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 研究区概况与数据处理
2.1 研究区概况
2.1.1 研究区位置和范围
2.1.2 自然条件
2.1.3 社会经济条件
2.1.4 矿井及采煤塌陷地分布概况
2.2 数据来源与预处理
2.2.1 数据来源
2.2.2 数据预处理
2.3 遥感图像分类
2.3.1 确定矿区土地利用分类体系
2.3.2 分类方法
2.3.3 矿区土地利用分类
2.3.4 分类结果精度评价
3 矿区土地利用变化分析
3.1 研究方法
3.1.1 土地利用类型的数量变化
3.1.2 土地利用变化方向分析
3.1.3 土地利用类型重心转移
3.2 结果与分析
3.2.1 土地利用类型数量变化特征分析
3.2.2 土地利用类型变化方向分析
3.2.3 土地利用类型重心变化分析
4 矿区土地利用景观格局时空演变特征分析
4.1 研究方法
4.1.1 景观指数的选取
4.1.2 景观指数粒度效应分析方法
4.1.3 面积信息守恒评价方法
4.1.4 景观格局变化分析
4.2 结果与分析
4.2.1 适宜空间分析粒度的选取
4.2.2 适宜空间分析幅度的选取
4.2.3 适宜尺度下景观格局变化特征分析
5 矿区土地利用景观格局演变情景模拟
5.1 研究方法
5.1.1 CLUE-S模型原理及模拟过程
5.1.2 模拟尺度的确定
5.1.3 驱动因子的选择及数据处理
5.1.4 CLUE-S模型的参数设置
5.1.5 各土地利用类型与驱动因子的空间分析
5.1.6 土地利用需求文件设置
5.2 情景模拟结果
5.3 模拟结果精度验证
5.4 矿区未来土地利用情景模拟
5.4.1 不同情景模式下未来土地利用需求量预测
5.4.2 不同情景模式下未来土地利用空间分布预测
6 基于土地利用景观格局变化的区域生态风险评价
6.1 研究方法
6.1.1 采样方法
6.1.2 土地利用生态风险指数的构建
6.1.3 空间统计分析
6.2 矿区土地利用生态风险的空间自相关分析
6.2.1 全局空间自相关分析
6.2.2 局域空间自相关分析
6.3 土地利用生态风险的半方差分析
6.3.1 土地利用生态风险的尺度效应分析
6.3.2 适宜尺度下土地利用生态风险的半方差分析
6.4 土地利用生态风险的克里格插值及精度评定
6.5 土地利用生态风险的时空异质性分析
6.5.1 时间变化
6.5.2 空间变化
7 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 主要创新点
7.3 不足与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于水平集演化和支持向量机分类的高分辨率遥感图像自动变化检测[J]. 严明,曹国,夏梦. 哈尔滨理工大学学报. 2019(01)
[2]基于LUCC的泾河流域景观格局与径流的响应关系[J]. 刘芳,熊伟,王彦辉,于澎涛,徐丽宏. 干旱区资源与环境. 2019(01)
[3]利用归一化植被指数分析地表植被覆盖的时空变化[J]. 胡德陛. 中国锰业. 2018(05)
[4]基于归一化植被指数的阿拉善盟土地荒漠化反演研究[J]. 潘霞,高永,汪季. 土壤通报. 2018(05)
[5]新疆准东煤田土壤重金属来源分析及风险评价[J]. 杨磊,熊黑刚. 农业工程学报. 2018(15)
[6]新疆艾比湖湿地LUCC对景观格局演变的影响[J]. 孙倩,阿丽亚·拜都热拉,依力亚斯江·努尔麦麦提. 土壤. 2018(03)
[7]基于CLUE-S模型的三江平原景观格局变化及模拟[J]. 李桢,刘淼,薛振山,胡远满,吕宪国,李月辉. 应用生态学报. 2018(06)
[8]基于CLUES模型的矿区土地利用变化情景模拟——以徐州市贾汪矿区为例[J]. 李保杰,顾和和,纪亚洲. 热带地理. 2018(02)
[9]基于景观结构的生态移民安置区生态风险评价——以宁夏红寺堡区为例[J]. 王鹏,王亚娟,刘小鹏,陈晓,孔福星. 生态学报. 2018(08)
[10]基于元胞自动机模型的土地利用情景模拟与驱动力分析[J]. 孙玮健,张荣群,艾东,王大海. 农业机械学报. 2017(S1)
博士论文
[1]南昌市景观格局时空变化及其驱动力研究[D]. 赵丽红.江西农业大学 2016
[2]矿区土地景观格局演变及其生态效应研究[D]. 李保杰.中国矿业大学 2014
[3]矿业城市土地利用时空变化及模拟[D]. 张丁轩.中国地质大学（北京） 2013
[4]江汉平原土地利用景观格局演变及生态安全评价[D]. 许倍慎.华中师范大学 2012
[5]鄱阳湖区土地利用变化及其生态环境效应研究[D]. 钟海燕.南京农业大学 2011
[6]基于GIS的土地利用动态变化研究[D]. 鲍文东.山东科技大学 2007
[7]县级尺度土地利用变化驱动机制及空间格局变化模拟研究[D]. 谭永忠.浙江大学 2004
硕士论文
[1]近30年南四湖湿地景观时空变异特征研究[D]. 梁佳欣.山东农业大学 2018
[2]山东省南四湖流域景观格局动态演变分析[D]. 王芳.曲阜师范大学 2018
[3]沛北煤矿区景观格局演变分析与情景模拟研究[D]. 贾斐斐.中国矿业大学 2017
[4]基于CLUE-S模型的土地利用/覆被变化及动态模拟研究[D]. 付慧.山东科技大学 2017
[5]平朔矿区景观指数粒度效应分析及景观多样性时空动态研究[D]. 胡婷.中国地质大学(北京) 2016
[6]基于ANN模型的元江干热河谷生态脆弱区景观格局变化研究[D]. 罗艳.昆明理工大学 2015
[7]基于Logistic-CA-Markov模型的临沂市土地利用变化模拟预测研究[D]. 崔敬涛.南京大学 2014
[8]基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析[D]. 张玲玲.长安大学 2014
[9]马尔可夫链预测模型及一些应用[D]. 温海彬.南京邮电大学 2012
[10]脆弱性矿区生态风险评价[D]. 马萧.中国地质大学（北京） 2011
本文编号：3725995
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