新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)初期土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測

趙鵬

(神華地質(zhì)勘查有限責任公司，北京 100085)

0 引言

監(jiān)測礦區(qū)開發(fā)過程中發(fā)生的土地利用變化是十分必要的，能為礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)和土地資源的集約利用提供技術(shù)支撐［1－4］。運用遙感技術(shù)對礦區(qū)的土地利用情況開展監(jiān)測已經(jīng)成為必然趨勢［5－6］。礦區(qū)開發(fā)過程可以劃分為資源勘探、設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)和報廢等5個階段［7］。目前，大多數(shù)礦區(qū)監(jiān)測工作主要集中在生產(chǎn)和報廢階段，很少關(guān)注礦區(qū)開發(fā)初期(資源勘探、設(shè)計和建設(shè)階段)所導致的土地利用變化情況。對此，本文以新街臺格廟礦區(qū)為例，結(jié)合其開發(fā)初期的4個重要時間節(jié)點，選用2007—2013年遙感數(shù)據(jù)，探討了在礦區(qū)開發(fā)初期開展土地利用動態(tài)監(jiān)測的應用效果，并實時掌握其轉(zhuǎn)化情況，為后續(xù)建設(shè)開發(fā)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

新街臺格廟礦區(qū)位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗和烏審旗。礦區(qū)呈不規(guī)則六邊形，總面積約737.78 km2，煤炭質(zhì)量及賦存條件都較優(yōu)良，是神東礦區(qū)周邊唯一還未開發(fā)的大型整裝煤田［8］。

截至2014年，新街臺格廟礦區(qū)的開發(fā)主要經(jīng)歷了4個重要時間節(jié)點:①2008年5月，神華集團與鄂爾多斯市政府簽訂了合作開發(fā)新街臺格廟礦區(qū)的框架協(xié)議;與此同時，礦區(qū)煤炭資源詳查工作正式啟動，并于2011年初提交報告;②2011年1月，國務院同意將新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)列為國家重點項目，整裝配置給神華集團進行勘查開發(fā);③2012年10月，神華集團與內(nèi)蒙古自治區(qū)政府簽署新街臺格廟礦區(qū)煤炭資源配置協(xié)議;④2013年2月，國土資源部復函內(nèi)蒙古自治區(qū)政府，同意以協(xié)議的方式有償出讓新街臺格廟礦區(qū)探礦權(quán)給神華新街能源公司［9］，礦區(qū)的水文地質(zhì)調(diào)查及礦井設(shè)計工作已全面展開。隨著新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)的穩(wěn)步推進，礦區(qū)內(nèi)土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，對礦區(qū)后續(xù)的開發(fā)及土地規(guī)劃管理都有一定程度的影響。

2 遙感數(shù)據(jù)源

在確保遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，兼顧新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)的重要時間節(jié)點，本次研究選用2007年6月SPOT5數(shù)據(jù)(土地利用動態(tài)監(jiān)測基準)、2011年2月ALOS數(shù)據(jù)、2012年5月WorldView數(shù)據(jù)(輔以QuickBird數(shù)據(jù))、2013年8月QuickBird數(shù)據(jù)(輔以WorldView數(shù)據(jù))進行土地利用變化信息的提取。

遙感數(shù)據(jù)的投影方式全部采用高斯－克呂格投影，3°分帶;利用ERDAS IMAGINE軟件，以覆蓋礦區(qū)范圍的1∶2 000比例尺地形圖數(shù)據(jù)和1 m采樣間隔的DEM數(shù)據(jù)作為控制資料，完成影像正射糾正工作;經(jīng)融合、調(diào)色、鑲嵌及裁切等處理后，最終生產(chǎn)出滿足本次研究的數(shù)字正射影像圖。其中，數(shù)字正射影像圖按0.5的整數(shù)倍就近進行重采樣，SPOT5和ALOS數(shù)據(jù)重采樣間隔為2.5 m，WorldView和QuickBird數(shù)據(jù)重采樣間隔為0.5 m。

3 土地利用類型劃分與變化信息提取

3.1 土地利用類型的劃分

為了直觀地反映新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)初期的土地利用變化情況，在《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010－2007)基礎(chǔ)上，結(jié)合野外實地調(diào)研，將土地利用類型進行重新分類，劃分為耕地、林地、草地、居民點、工礦用地、交通用地、水域、設(shè)施農(nóng)用地和荒地等9種類型，并對各地類情況進行歸納(表1)。

表1 新街臺格廟礦區(qū)各土地利用類型基本情況Tab.1 Basic situation of land use types in Xinjie Taigem iao m ining area

3.2 變化信息的提取

根據(jù)礦區(qū)內(nèi)土地類型情況和影像特征，結(jié)合野外調(diào)研收集的資料，基于ArcGIS軟件完成3期變化信息的自動提取，并通過目視完成對矢量信息的修正;參照近期伊金霍洛旗和烏審旗的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，完成變化信息前地類、后地類屬性的填充，生成新街臺格廟礦區(qū)2007—2011年、2011—2012年和2012—2013年的土地利用變化圖(圖1)。

圖1 新街臺格廟礦區(qū)土地利用變化圖Fig.1 Maps of land use change in Xinjie Taigem iao m ining area

4 土地利用變化分析

基于提取的土地利用變化矢量信息，利用Excel軟件統(tǒng)計得出2007—2011年、2011—2012年以及2012—2013年3個監(jiān)測時段中各土地利用類型相互之間的轉(zhuǎn)化情況，得到新街臺格廟礦區(qū)土地利用變化矩陣，如表2—4所示。

表2 2007—2011年土地利用變化矩陣Tab.2 Land use changematrix from 2007 to 2011 ﹙ hm2﹚

表3 2011—2012年土地利用變化矩陣Tab.3 Land use changematrix from 2011 to 2012 (hm2)

表4 2012—2013年土地利用變化矩陣Tab.4 Land use changematrix from 2012 to 2013 ﹙ hm2﹚

從表2—4可以看到，2007—2011年土地利用變化總面積為3 931.50 hm2，2011—2012年土地利用變化總面積為1 266.16 hm2，2012—2013年土地利用變化總面積為846.71 hm2。進一步計算土地利用變化量，如表5所示。

1)耕地。在3個監(jiān)測時段內(nèi)，礦區(qū)內(nèi)的耕地呈現(xiàn)高速增加的趨勢，凈增加速度達28.22 hm2/月。耕地變化有3個特點:①耕地凈變化量在總變化量中所占比例大，其分別占總變化量的89.76%，98.55%和95.83%;②耕地的凈增加量是各地類中最大的，并主要分布于村莊、道路及河流周邊的平坦地區(qū)，說明礦區(qū)開發(fā)中因征地而產(chǎn)生的經(jīng)濟補償對居民的墾荒活動產(chǎn)生巨大的驅(qū)動作用;③新增耕地主要由草地和林地轉(zhuǎn)化而來，分別占各監(jiān)測時段增加量的99.81%，95.86%和 81.88%，僅少量由荒地等轉(zhuǎn)化而來。此外，也有小部分耕地轉(zhuǎn)化為其他地類，但遠遠小于新增耕地的面積。

表5 2007—2013年土地利用變化量Tab.5 Amount of land use change from 2007 to 2013 ﹙ hm2﹚

2)林地。2007—2011年間，林地面積持續(xù)增加，凈增加量達920.66 hm2，僅次于耕地和荒地，主要由沙地周邊的低覆蓋度天然牧草地轉(zhuǎn)化而來，說明由政府推行的治沙造林工作取得了較好的效果，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境也得到一定程度的改善;在2011—2012年和2012—2013年間，林地的主導變化為交換變化，交換變化量分別占總變化量的78.30%和97.26%，說明林地變化主要表現(xiàn)為地理位置的轉(zhuǎn)移，在由草地、荒地轉(zhuǎn)化而來的同時，也在與耕地、工礦用地及設(shè)施農(nóng)用地等土地類型進行轉(zhuǎn)化。

3)草地。2007—2013年間，草地是礦區(qū)唯一凈減少的地類，呈現(xiàn)持續(xù)減少的趨勢，總凈減少量達4 979.65 hm2。其中，2007—2011 年間的草地面積減少量最大，主要轉(zhuǎn)化為林地、耕地和荒地，轉(zhuǎn)化面積占減少量的83.88%，說明大部分草地被治沙造林、墾荒及土地平整開發(fā)所侵占;在2011—2012年和2012—2013年間，草地主要轉(zhuǎn)化為耕地(分別占各監(jiān)測時段減少量的58.37%和50.20%)，其次轉(zhuǎn)化為荒地和林地，說明由于礦區(qū)開發(fā)而引致的造林、墾荒及土地平整開發(fā)等活動仍在持續(xù)。

4)居民點。在3個監(jiān)測時段內(nèi)，礦區(qū)內(nèi)居民點呈現(xiàn)了有增無減的趨勢，總凈增加量為56.81 hm2，主要分布在原有村莊的周邊。其中，2007—2011年和2011—2012年間居民點主要由草地轉(zhuǎn)化而來(分別占增加量的56.27%和70.52%)，2012—2013年間居民點主要由荒地、林地和草地轉(zhuǎn)化而來(占增加量的90.96%)，說明居民點的增加主要侵占了原有村莊周邊相對平坦的草地、喬木林地及裸地。經(jīng)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)新增居民點除了少數(shù)用于改善居住條件外，大部分出租給外來的資源調(diào)查工作人員，表明居民點的凈增加與礦區(qū)開發(fā)息息相關(guān)。

5)工礦用地。在凈變化的主導下，工礦用地2007—2013年間呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢。其中，在2007—2011年間，工礦用地主要由草地轉(zhuǎn)化而來(占增加量的83.36%)，大部分源于烏審旗圖克工業(yè)園區(qū)初期建設(shè);在2011—2012年間，工礦用地的凈增加量最大(占總凈增加量的52.81%)，主要由荒地和草地轉(zhuǎn)化而來，除了圖克工業(yè)園區(qū)后續(xù)建設(shè)以外，天然氣開采用地的大量增加也是一個重要原因;在2012—2013年間，工礦用地的凈增加量也較大，同樣主要由荒地和草地轉(zhuǎn)化而來，緣于內(nèi)蒙古特弘生物有限責任公司園區(qū)后續(xù)建設(shè)、內(nèi)蒙古海峽能源有限責任公司園區(qū)建設(shè)和天然氣加速開采的共同作用。

6)交通用地。2007—2013年間，礦區(qū)交通設(shè)施的建設(shè)較快，交通用地呈現(xiàn)有增無減的趨勢。其中，在2007—2011年間，交通用地的凈增加量最大(占總凈增加量的97.77%)，大部分由草地轉(zhuǎn)化而來，主要是新恩鐵路的修建和蘭嘎一級公路在臺格蘇木附近的改道侵占;而在2011—2012年和2012—2013年間交通用地的凈增加量較小，主要是這2個監(jiān)測時段里無新建的鐵路和公路，只對蘭嘎一級公路的附屬設(shè)施加以完善，如修建收費站和加油站等。

7)水域。2007—2013年間，水域呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢。其中，在2007—2011年間，水域的主導變化為凈變化，凈增加量是3個監(jiān)測時段中最大的(占總凈增加量的76.43%)，主要由草地轉(zhuǎn)化而來，新增水域除2個小型水庫外，其余主要為坑塘水面，這是由于礦區(qū)開發(fā)中因征地而產(chǎn)生的經(jīng)濟補償所驅(qū)動的;在2011—2012年間，水域變化與2007—2011年間基本相同，只是凈增加量較小些;而在2012—2013年間，水域的主導變化為交換變化，在草地和林地等轉(zhuǎn)化為坑塘水面的同時，河流水面也向工礦用地和林地等進行了轉(zhuǎn)化，而這2種轉(zhuǎn)化都與礦區(qū)開發(fā)存在正相關(guān)的關(guān)系。

8)設(shè)施農(nóng)用地。2007—2013年間，礦區(qū)內(nèi)設(shè)施農(nóng)用地的變化由凈變化所主導，呈現(xiàn)有增無減的趨勢。其中，在2007—2011年間，設(shè)施農(nóng)用地的凈增加量最大(占總凈增加量的72.93%)，主要由草地轉(zhuǎn)化而來，這緣于臺格嘎查農(nóng)田水利示范工程、榮騰農(nóng)牧業(yè)開發(fā)有限公司及標準示范菜園等一系列大型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施的開工建設(shè);在2011—2012年和2012—2013年間，設(shè)施農(nóng)用地的凈增加量明顯小于前一時段，主要也由草地轉(zhuǎn)化而來。礦區(qū)內(nèi)設(shè)施農(nóng)用地的增加不僅是居民提高收益的選擇，還是征地補償預期直接驅(qū)動的結(jié)果。

9)荒地。2007—2011年間，荒地的主導變化為凈變化，凈增加量僅次于耕地，大部分由草地轉(zhuǎn)化而來(占增加量的87.95%)，主要是圖克工業(yè)園區(qū)(2008年動工)、內(nèi)蒙古特弘生物有限責任公司園區(qū)及設(shè)施農(nóng)用地建設(shè)時土地平整所侵占的;2011—2013年間，荒地的主導變化為交換變化，在草地和林地等平整后轉(zhuǎn)化為荒地的同時，2007—2011年間增加的荒地也逐漸轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地和耕地等土地利用類型，說明荒地的變化更多是草地向建設(shè)用地、設(shè)施農(nóng)用地及耕地等土地類型轉(zhuǎn)化的中間過程。

綜上所述，耕地在2007—2013年間呈現(xiàn)持續(xù)高速增加的趨勢，這種大面積墾荒活動的驅(qū)動力主要來自于當?shù)鼐用駥ΦV區(qū)開發(fā)過程中將進行征地補償?shù)念A期，居民點、水域和設(shè)施農(nóng)用地面積的持續(xù)增加也是這一驅(qū)動力的直接體現(xiàn);林地和交通用地在2007—2011年間的凈增加量最大，前者緣于政府推行的治沙造林，后者緣于新恩鐵路的修建和蘭嘎一級公路的改道;工礦用地在監(jiān)測時段內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，主要是工業(yè)園區(qū)建設(shè)和天然氣資源加速開采的結(jié)果，隨著新街臺格廟礦區(qū)開發(fā)進入建設(shè)階段，工礦用地仍將保持增長的態(tài)勢;草地作為礦區(qū)內(nèi)唯一凈減少的土地類型，其大面積被侵占是經(jīng)濟利益驅(qū)使而導致的;荒地的變化更多地體現(xiàn)草地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型的中間過程。

5 結(jié)論

1)新街臺格廟礦區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)在近6 a間發(fā)生了較大的變化，除草地面積持續(xù)減少外，其余土地利用類型的面積都有不同幅度的增加，其中耕地、林地、荒地、工礦用地和設(shè)施農(nóng)用地的凈增加量相對較高。

2)2007—2013年間，耕地、居民點、水域(坑塘水面)和設(shè)施農(nóng)用地呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，其驅(qū)動力來自于居民對礦區(qū)開發(fā)過程中征地補償?shù)念A期;并且隨著新街臺格廟礦區(qū)的開發(fā)逐漸進入礦區(qū)建設(shè)階段，這一驅(qū)動力必然會繼續(xù)發(fā)揮作用。

3)草地作為礦區(qū)內(nèi)唯一凈減少的土地利用類型，其大面積被侵占是礦區(qū)內(nèi)相關(guān)利益體在經(jīng)濟利益驅(qū)使下而導致的。如工礦企業(yè)希望能夠以較低的征地補償成本進行工業(yè)園區(qū)的建設(shè)，當?shù)鼐用裣Ｍ軌蛟谡鞯剡^程中取得更高的經(jīng)濟補償?shù)取?/p>

4)隨著礦區(qū)開發(fā)的穩(wěn)步推進，礦區(qū)的土地利用結(jié)構(gòu)也將會發(fā)生相應的變化。為了確保礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，有必要開展后續(xù)的土地利用動態(tài)監(jiān)測工作，尤其應關(guān)注大面積墾荒活動而造成的植被破壞和水土流失的現(xiàn)象。

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