An analysis of land use changes and driving forces in Ningdong coal base of Ningxia with remote sensing technology
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摘要:
研究大型矿业基地土地利用动态变化过程可间接评估矿产开发对区域生态环境的影响。采用2005年、2010年和2015年3期SPOT-5和GF-2卫星影像数据，通过人工目视解译与计算机自动提取相结合的手段，提取宁东煤炭基地土地利用信息，并收集2000年土地利用遥感解译信息，构建土地利用程度综合指数、动态度等，定量研究宁东煤炭开发引起的土地利用变化，结合经济社会发展指标，构建驱动土地利用变化的定量评价体系，分析了宁东煤炭基地土地利用格局变化的驱动因素。结果表明，2000-2015年宁东煤炭基地一直处于土地持续开发利用阶段，主要表现为草地、林地及耕地向工矿用地为主的建设用地转变，但土地利用程度综合指数的增幅有所下降，表明基地建设逐渐进入稳定期，土地利用压力趋于下降；主成分分析表明，人类活动驱动着宁东土地利用格局的变化，主要有封山禁牧政策、产业化和规模化、人口增长、城镇化等因素。该研究结果可为宁东煤炭基地未来生态环境保护提供科学依据。
Abstract:The study of dynamic change of land use in large mining bases can indirectly assess the influence of mineral exploitation on regional ecological environment. Based on satellite image data obtained in 2005, 2010 and 2015 with spatial resolution better than 2.5m, the authors extracted the land utilization information in Ningdong coal base, in combination with artificial visual interpretation and computer automatic extraction technology. On such a basis, the comprehensive index and dynamic attitude of land use were constructed, and the quantitative research was carried out on land use process caused by development; furthermore, a quantitative evaluation system was constructed for land use change with the indicators of economic and social development, and the land use change driving mechanism was analyzed. The results show that, in the stage of continuous land development and utilization from 2005 to 2015 in Ningdong coal base, the grasslands, woodlands and cultivated land were turned into construction land, such as industrial and mining land, but the increase in the comprehensive index of land use was declined, suggesting that the development of Ningdong coal base entered a stable stage, and land use pressure of human activities were gradually declined. Principal component analysis shows that the main driving factors of land use pattern change of Ningdong coal base are human activities including the government controlled grazing policy, industrialization and large scale of energy chemical industry, population growth, urbanization and some other factors. The results can provide a scientific basis for future ecological environment protection of Ningdong coal base.
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Keywords:
- land use pattern /
- land use degree /
- driving force /
- satellite image data /
- Ningdong coal base
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致谢: 项目实施过程中中国地质调查局西安地质调查中心何芳高级工程师给予了大力指导，宁夏大学樊新刚老师在论文写作方面给予指导，在此一并表示感谢。
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图 2 宁东煤炭基地主要地类土地利用年均动态图
Figure 2. The average annual rate of the main land use type in Ningdong coal base
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图 3 2005—2015年宁东煤炭基地主要地类变化空间分布
Figure 3. Spatial distribution of main land use types in Ningdong coal base in 2005-2015
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图 4 宁东地区2005—2015年均温变化
Figure 4. The average temperature curve of Ningdong in 2005-2015
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图 5 宁东地区2005—2015年降水量变化
Figure 5. The precipitation change curve of Ningdong in 2005-2015
表 1 宁东煤炭基地土地利用程度综合指数及变化
Table 1 Comprehensive index of land use degree and its change rate in Ningdong coal base
分级类型 分级指数 土地利用类型 2000年 2005年 2010年 2015年 农用地 3 耕地 51.65 49.53 41.78 43.46 林地、草地水域用地 2 林地 0.75 19.64 20.51 30.29 草地 105.64 128.98 130.67 115.52 水域 0.83 2.91 3.28 2.74 建设用地 4 居民地 5.93 6.08 6.79 7.74 采矿用地 0.77 2.33 4.5 7.04 工业用地 0.54 1.04 4.9 9.91 交通用地 1.27 2.09 3.53 4.46 未利用地 1 沙地 6.47 4.25 3.54 2.94 其他地类 20.85 0.59 0.37 1.01 土地利用程度综合指数L 194.7 217.45 219.88 225.12 
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表 2 主成分载荷矩阵
Table 2 The component matrix
变量指标 主成分 第一主成分 第二主成分 总人口(x1) 0.432 0.883* 第二产业从业人员(x2) 0.037 0.947* 第三产业从业人员(x3) -0.026 0.055 人口增长率(x4) 0.542 0.039 人均生产总值(x5) 0.839* 0.011 工业生产总值(x6) 0.746 0.008 第三产业生产总值(x7) 0.932* 0.005 固定资产投资额(x8) 0.642 0.007 消费性支出(x9) 0.537 0.025 能源生产总量(x10) 0.978* 0.013 能源消耗总量(x11) 0.732 0.014 采矿业就业人数(x12) 0.895* 0.033 煤产值(x13) 0.917* 0.021 工业废水排放量(x14) 0.286 0.423 工业废气排放量(x15) 0.483 0.581 工业固体废弃物产生量(x16) 0.356 0.761 注：*表示与第一、第二主成分相关较大的影响因素
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