常德喜，程爱民，白铁兵，焦永进

(鄂尔多斯市华兴能源有限责任公司唐家会煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

1 引言

土地利用变化是自然环境因子和其他人类生产活动环境因子之间综合相互作用的必然结果，是影响全球土地气候变化的重要形成动因，已发展成为当前的科学研究发展热点[1,2]。目前，土地利用动态变化主要研究在于土地综合利用与全球生态环境驱动效应关系分析[3,4]，驱动效应机制理论研究以及对当前全球气候变化及其效应进行分析等[5]。土地利用遥感动态监测分析方法主要存在以下几种，包括采用传统的数理统计法、构造地理参数法、土地资源利用遥感转移法的矩阵演算法以及大型景观建筑格局动态特征图的分析法[6]。本研究利用土地利用转移矩阵对唐家会煤矿进行土地利用动态监测分析，其方法不仅可以定量地准确表明不同类型土地利用类型之间转化变动情况[7～9]，同时还可以定量揭示不同类型土地综合利用转移类型间的土地转移变化速率，在我国土地综合利用类型变化速率分析中非常具有重要指导作用，并可以得到较为广泛的实际应用[10]。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

唐家会煤矿位于库布齐沙漠东边缘，准格尔旗东北方向，该煤田南北长65 km，东西宽26 km，面积1700 km2，标准海拔高度分别为1356.87 m(最高)和195.57 m(最低)，平均海拔高度1250 m左右。矿区地属大陆性干旱气候，四季分明，地表受地表季节性径流侵蚀影响较大。

2.2 数据获取

研究使用土地利用数据来源于2013、2015年Landsat 8 OLI的30 m×30 mRS数据，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台，利用NDVI进行遥感解译提取6中种土地利用类型，分别为水域、住宅用地、林地、草地、道路、裸地。运用 Excel 2019软件对数据进行处理和统计分析。

2.3 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵，就是根据同一地区不同时相的土地覆盖现状的变化关系，求得一个二维矩阵，对系统状态和状态进行定量描述[11,12]，具体计算公式如下：

(1)

式(1)中：Pij为土地利用类型i转换为土地利用类型j的转换概率;Sij为土地利用类型i转变为土地利用类型j的面积(km2)。

(2)

式(2)中：D为研究时段某一土地利用类型动态度；Aa为研究时期初某一土地利用类型的数量；Ab为研究期末某一土地利用类型的数量；T为设置研究时段长，当T的时段设定为年时，D值是该研究区某种土地利用类型的年变化率。

3 结果与分析

3.1 土地利用变化的主导过程

由表1、2可知，2013～2015年内蒙古唐家会矿区土地利用面积总体变化不显著。从唐家会矿区土地利用的年变化率可以看出，该区水域、道路和裸地的年变化率为正，分别为5.54%、4.75%、14.40%，表明这3种土地利用类型的面积都在增加。

表1 唐家会煤矿土地利用转移矩阵

住宅用地、林地和草地的年变化率均为负值，分别为-6.70%、-3.32%、-0.14%，说明这三类土地利用类型的面积呈下降趋势。2013～2015年末，矿区水域、道路及周边裸地覆盖面积明显增加，林地及周边草地覆盖面积未明显减少，矿区生态环境持续恶化，水土流失严重。

表2 唐家会煤矿土地利用转换概率矩阵

3.2 土地利用变化率分析

表3和图1表示唐家会煤矿2013～2015年各类土地利用类型变化状况，由图1整体可以看出从2013～2015年水域、住宅用地以及林地的面积发生下降而道路和空白裸地的面积发生下降，结合表3，矿区土地总面积并未发生变化，因此可以推断矿区2013～2015年份的土地利用面积在发生良性转换，且由住宅以及林草地向道路和空白裸地变化的趋势(水域面积过小，未在图中展示)。

结合表3和图1可以看出，2013～2015年林地面积呈减少趋势，面积由16.2846 km2降低至14.6619 km2，减少了1.6227 km2，其变化率为-3.32%；草地面积也是呈现出减少的趋势，面积由25.8966 km2降低到了24.8058 km2，比林地面积的变化率要小，其变化率为-0.14%，这是由于草地面积本底值较大，2013年矿区土地利用状况占比为25.9%，虽下降幅度较小，但草地减少面积依然达到1.09 km2。因此可以看出无论是在煤矿开采过程中形成的大量松散废土、煤矸石等固体废物的堆积产生的土壤污染或者是在发生暴雨径流时的泥沙冲刷，污染扩散，强烈的人为活动已经对矿区环境产生了一定压力，矿区的绿植面积已经减少了2.7127 km2，如果不对矿区环境问题予以重视其结果必定是土地退化、生物生产量降低、可利用土地资源丧失及生态环境恶化，将会严重干扰人类的正常生活与经济活动。

表3 唐家会煤矿土地利用年变化率

虽然林地和草地之间的转换率较高，分别为96.68%和99.86%，但是由于他们之间的相互转换，使得该区域植被的覆盖度发生变化，由表3可以看出植被覆盖度的变化主要表现在裸地面积增加的幅度较大，其土地利用的年变化率为14.40%。住宅用地在2013～2015年的年变化率最大为-6.7%，大部分转换成了裸地和道路，由此可以看出矿区对于生态环境存在保护意识，没有一味的扩张用地，但是道路增多的同时也使得矿区植被覆盖度减少，增加了矿区生态保护的难度，因此如何将裸地合理资源化，逆转换为绿植，是矿区下一步需要关注的要点。

图1 唐家会煤矿土地利用变化状况

此外矿区的水域面积发生了上升，虽然上升幅度较小，仅上升了5.54%，但由于唐家会煤矿属于准格尔煤田，为黄河流域的多沙粗沙产区、风蚀水蚀交错区；自然条件十分恶劣：干旱少雨、植被稀疏、受风沙危害影响巨大，生态环境极其脆弱，其水域本底值较小，为防止生态环境由于风蚀、水蚀进一步恶化，因此保护水域，对于防止水土流失、土壤沙化，维护矿区环境，实现矿区合理资源化利用、可持续长期发展具有很大意义。

4 结论

(1)2013～2015年间，唐家会矿区土地利用面积总体变化不显著，该区道路和裸地的年变化率为正，分别为4.75%、14.40%；住宅用地、林地和草地的年变化率均为负值，分别为-6.70%、-3.32%、-0.14%。矿区水域、道路及周边裸地覆盖面积明显增加，林地及周边草地覆盖面积未明显减少，矿区生态环境持续恶化，水土流失严重。

(2)植被覆盖度的变化主要表现在裸地面积增加的幅度较大，其土地利用的年变化率为14.40%。住宅用地变化率为-6.7%，大部分转换成了裸地和道路。矿区对于生态环境存在保护意识，但是存在土壤侵蚀与水土流失，增加了矿区生态保护的难度。

(3)由于研究区地处多沙粗沙产区、风蚀水蚀交错区，生态环境极其脆弱，因此对于水域的保护对于防止风蚀、水蚀，维护矿区环境具有很大意义。矿区2013～2015年水域面积增加0.0675 km2，土地利用年变化率为5.54%。