程琳琳，張寧凌，崔慧珍，尹玉亮，孫海元

·土地保障與生態(tài)安全·

服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化與調(diào)控

程琳琳，張寧凌，崔慧珍，尹玉亮，孫海元

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083）

礦業(yè)廢棄地的優(yōu)化再利用對資源型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型所需的各項建設(shè)拓展空間具有重要的現(xiàn)實意義。該研究以北京市門頭溝區(qū)為例，集成3S技術(shù)與實地調(diào)研，分析其礦業(yè)廢棄地再利用的狀況及時空變化，采用面向地理過程動態(tài)環(huán)境模型（Environment for Geoprocessing Objects, Dinamica EGO）模擬趨勢發(fā)展情景下的礦業(yè)廢棄地再利用格局；基于門頭溝區(qū)“首都生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的功能定位，耦合主成分分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的適宜性進行評價；依據(jù)適宜性評價結(jié)果及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的用地需求設(shè)置土地轉(zhuǎn)換規(guī)則，結(jié)合生態(tài)位線性規(guī)劃模型及約束條件對其進行數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用Dinamica EGO模型對服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用空間格局進行優(yōu)化；對比優(yōu)化格局和趨勢發(fā)展格局，進行調(diào)控。結(jié)果表明：1）2006—2018年門頭溝區(qū)共323.30 hm2的礦業(yè)廢棄地得到再利用，西部各鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地主要再利用為林地、耕地和果園，東部各鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地主要再利用為林地、公園、住宅用地和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地；2）趨勢發(fā)展情景格局中，再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地的礦業(yè)廢棄地分布于妙峰山鎮(zhèn)和潭柘寺鎮(zhèn)等，再利用為生態(tài)旅游業(yè)的礦業(yè)廢棄地多分布在大臺街道、王平鎮(zhèn)等，再利用為高新產(chǎn)業(yè)用地的礦業(yè)廢棄地多分布在大臺街道和軍莊鎮(zhèn)等；服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化格局中，再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)的礦業(yè)廢棄地面積為251.75 hm2，主要集中在軍莊鎮(zhèn)、王平鎮(zhèn)等，再利用為生態(tài)旅游業(yè)的面積為64.25 hm2，主要分布在妙峰山鎮(zhèn)、清水鎮(zhèn)等，再利用為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的面積為84.25 hm2，主要分布在王平鎮(zhèn)和妙峰山鎮(zhèn)；3）兩情景下有108.5 hm2的礦業(yè)廢棄地再利用用途一致，無需調(diào)整。約有63.75 hm2的礦業(yè)廢棄地在趨勢發(fā)展情景下被再利用為生態(tài)旅游用地，應(yīng)調(diào)整為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地，約有61 hm2的礦業(yè)廢棄地在趨勢發(fā)展情景下再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地，應(yīng)調(diào)整為生態(tài)旅游業(yè)用地；妙峰山鎮(zhèn)、王平鎮(zhèn)、永定鎮(zhèn)約12.5 hm2的礦業(yè)廢棄地結(jié)合當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施，調(diào)整發(fā)展為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地。研究成果可為當(dāng)?shù)氐V業(yè)廢棄地再利用的調(diào)控提供理論支持。

土地利用；復(fù)墾；礦；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型；Dinamica EGO模型；適宜性評價

0 引 言

節(jié)約資源、保護環(huán)境是中國的基本國策，黨的十七大首次將“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”寫入《中國共產(chǎn)黨章程》，在黨的十九大修改通過的黨章里又重申此理念[1]。節(jié)約并高效利用資源，保護生態(tài)環(huán)境，倡導(dǎo)人與自然和諧共存，以最少的資源消耗和環(huán)境污染獲得最大的經(jīng)濟與社會效益，是構(gòu)建兩型社會的基本宗旨。

作為基礎(chǔ)能源的供應(yīng)地，以礦業(yè)為主導(dǎo)的資源型城鎮(zhèn)為中國經(jīng)濟社會發(fā)展做出了巨大貢獻。但由于長期的資源開采，此類城鎮(zhèn)產(chǎn)生了大量的礦業(yè)廢棄地，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，同時由于資源衰減或規(guī)劃等原因，亟需產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。優(yōu)化再利用量大面廣的礦業(yè)廢棄地，挖掘用地潛力，為各項建設(shè)拓展空間，同時改善生態(tài)環(huán)境，以礦業(yè)廢棄地的再利用為契機，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和“兩型社會”的建立是這些城鎮(zhèn)未來發(fā)展的一個現(xiàn)實途徑，因此，開展服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用研究具有重要的現(xiàn)實意義和實踐應(yīng)用價值。

伴隨復(fù)墾技術(shù)的進步、礦業(yè)廢棄地再利用實踐的推進以及人們節(jié)約集約用地意識增強，國內(nèi)外學(xué)者在礦業(yè)廢棄地的評價、監(jiān)測、規(guī)劃等優(yōu)化再利用方面的研究也日益增多[2]。不僅開展了復(fù)墾土地污染及生態(tài)風(fēng)險的評價、損毀程度的評價、礦業(yè)廢棄地復(fù)墾為各類型土地的潛力和適宜性評價、土地復(fù)墾模式及效果評價等[3-5]，而且對評價方法及模型等不斷進行改進和創(chuàng)新、對礦業(yè)廢棄地復(fù)墾的監(jiān)測指標(biāo)、機制、方案制定等進行了探討，使得新GIS、遙感等技術(shù)手段逐漸運用到復(fù)墾監(jiān)測中[6-9]；對復(fù)墾規(guī)劃的理論、方法及實例進行研究、從經(jīng)濟可持續(xù)性的角度進行空間規(guī)劃，對規(guī)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和涉及的利益主體進行分析，將新技術(shù)運用到規(guī)劃中，逐步實現(xiàn)可視化、現(xiàn)代化、信息化[1,8,10-12]。但就總體而言，這些研究多集中于評價、監(jiān)測等某單個方面，規(guī)劃方面的則多集中于小尺度的單個礦區(qū)，且多為一般意義上的復(fù)墾規(guī)劃，區(qū)域尺度的研究較少。

部分學(xué)者從區(qū)域尺度對北京市門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地的再利用進行了研究，賀麗潔等[13]以門頭溝區(qū)王平鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地為例，將生產(chǎn)性理念運用到礦業(yè)廢棄地的綠色更新中，通過對綠色生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源生產(chǎn)和智能生產(chǎn)的整合應(yīng)用，提出礦業(yè)廢棄地的綠色更新策略，為中國其他礦業(yè)廢棄地再利用提供參考；程琳琳等[14]構(gòu)建了礦業(yè)廢棄地再利用空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)體系，綜合考慮了土地利用的生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益，對門頭溝區(qū)廢棄地的復(fù)墾適宜性評價，而后對其數(shù)量、空間結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化；分析該地區(qū)轉(zhuǎn)型為北京“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的發(fā)展?jié)摿?，在總結(jié)分析國內(nèi)外礦業(yè)城市礦業(yè)廢棄地的再利用模式基礎(chǔ)上，提出產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下礦業(yè)廢棄地的土地利用開發(fā)模式和戰(zhàn)略[15]。

礦業(yè)廢棄地的再利用應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，與采礦后的區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展相銜接[16]。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型是礦產(chǎn)資源型城鎮(zhèn)面臨的必然選擇，但綜觀已有研究，僅有少數(shù)學(xué)者提出了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下的礦業(yè)廢棄地再利用對策、戰(zhàn)略、模式等[15]，受限于定性分析，缺乏與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的實質(zhì)性結(jié)合?；诖?，本文將深入開展服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用研究，對礦產(chǎn)資源型城鎮(zhèn)礦業(yè)廢棄地的再利用進行優(yōu)化與調(diào)控，以實現(xiàn)礦業(yè)廢棄地再利用與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型用地需求的實質(zhì)結(jié)合。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

北京市門頭溝區(qū)（圖1）下轄9鎮(zhèn)及4個街道辦事處，蘊藏豐富的礦產(chǎn)資源，區(qū)內(nèi)大小礦山眾多，礦業(yè)經(jīng)濟曾是全區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)主體，一度是首都的能源基地。2004—2020年的《北京城市總體規(guī)劃》將門頭溝區(qū)確定為“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”，成為北京市生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展帶的重要組成部分。在2019年批復(fù)的門頭溝分區(qū)規(guī)劃（國土空間規(guī)劃）（2017－2035年）中，又進一步提出落實該功能定位，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。功能定位確定后，門頭溝區(qū)對不符合功能定位和影響環(huán)境的資源開采型企業(yè)進行徹底的清理整頓，關(guān)閉所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，結(jié)束了該地區(qū)上千年的小煤窯開采史。區(qū)內(nèi)非煤礦山、砂石企業(yè)、石灰土窯、煤矸石磚廠和水泥廠等都基本關(guān)閉，由此產(chǎn)生了大量的礦業(yè)廢棄地。門頭溝區(qū)山地多平原少，平原面積僅占全區(qū)土地總面積的1.5%，發(fā)展空間十分有限。優(yōu)化再利用量大面廣的礦業(yè)廢棄地資源以服務(wù)于其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，挖掘用地潛力，為其“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的建設(shè)拓展空間，無疑是其未來發(fā)展的一個現(xiàn)實途徑。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文作者研究團隊自2011年開始對門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用的研究，文中使用的2006、2010、2014、2018年礦業(yè)廢棄地及其再利用數(shù)據(jù)均是自2011年起承擔(dān)國土資源部公益性行業(yè)科研專項課題“產(chǎn)業(yè)演替型城市礦業(yè)廢棄地再利用節(jié)地優(yōu)化技術(shù)研究與示范”（201111014-6）及國家自然科學(xué)基金面上項目“服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化與調(diào)控（41877533）”的研究過程中，以基于GF-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行解譯為輔、反復(fù)多次實地調(diào)查為主所得。GF-1號衛(wèi)星數(shù)據(jù)、全色相機數(shù)據(jù)和多光譜相機數(shù)據(jù)的空間分辨率分別為2和8 m，數(shù)據(jù)來源為中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（http://218.247.138.119:7777/DSSPlatform/index.html）。使用的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)源自《北京市門頭溝區(qū)統(tǒng)計年鑒》和《北京區(qū)域統(tǒng)計年鑒》。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源為北京市規(guī)劃和自然資源委員會門頭溝分局，參考《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GBT_21010-2017)》，并結(jié)合研究區(qū)實際情況，對土地資源進行分類與歸并。

圖1 研究區(qū)位置圖

2 研究方法

2.1 總體思路與方法

首先綜合利用3S技術(shù)，結(jié)合實地調(diào)研，調(diào)查分析礦產(chǎn)資源型城鎮(zhèn)自產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型以來礦業(yè)廢棄地再利用的時空變化；基于此，設(shè)置趨勢發(fā)展情景，采用數(shù)量預(yù)測與其他模型一致、對空間格局的模擬比目前國內(nèi)普遍采用的CLUES、CA 等模型更加接近真實的土地利用變化的面向地理過程動態(tài)環(huán)境模型（Environment for Geoprocessing Objects,Dinamica EGO）對該情景下的土地利用格局進行模擬，進而確定趨勢發(fā)展情景下礦業(yè)廢棄地再利用的方向、數(shù)量結(jié)構(gòu)及空間分布等；依據(jù)礦產(chǎn)資源型城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)型的定位或戰(zhàn)略，綜合礦業(yè)廢棄地自身的損毀程度與特征，構(gòu)建指標(biāo)體系，對礦業(yè)廢棄地再利用為轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)用地的適宜性進行評價；基于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的用地需求和適宜性評價結(jié)果，設(shè)置服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型情景的轉(zhuǎn)換規(guī)則，利用Dinamica EGO模型構(gòu)建服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化格局；通過優(yōu)化格局與趨勢發(fā)展格局的對比，進行礦業(yè)廢棄地再利用的調(diào)控。

2.2 礦業(yè)廢棄地再利用的時空變化分析方法

自2004年首都“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”功能定位確定、礦山企業(yè)陸續(xù)關(guān)閉后，門頭溝的部分礦業(yè)廢棄地已逐步得到再利用，對礦業(yè)廢棄地再利用時空變化情況進行分析，為構(gòu)建趨勢發(fā)展格局提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)損毀類型，北京市門頭溝區(qū)的礦業(yè)廢棄地可劃分為挖損、壓占和塌陷三大類，其中壓占地細(xì)分為廢棄房屋壓占地、煤矸石壓占地和廢棄石渣壓占地。依照各類型礦業(yè)廢棄地的影像特征，建立各類礦業(yè)廢棄地在GF-1遙感影像上的解譯標(biāo)志以及Google Earth影像上對應(yīng)解譯標(biāo)志的特征描述（見表1、圖2）。經(jīng)多次實地調(diào)研對解譯結(jié)果進行驗證，并選取常用的混淆矩陣（Confusion Matrices）方法，通過計算總體分類精度及Kappa系數(shù)來檢驗影像解譯精度。將礦業(yè)廢棄地單列為一種獨立地類，基于GIS空間分析、單一土地利用動態(tài)度方法[17]，對2006-2018年礦業(yè)廢棄地再利用的時空變化情況及速度變化特征進行分析。

表1 礦業(yè)廢棄地解譯標(biāo)志特征描述

圖2 不同類型礦業(yè)廢棄地的影像示例圖

2.3 礦業(yè)廢棄地再利用適宜性評價方法

門頭溝區(qū)的功能定位是首都的“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”，依據(jù)相關(guān)規(guī)劃，綜合考慮生態(tài)功能優(yōu)先與綜合效益最佳結(jié)合的原則，應(yīng)因地制宜大力發(fā)展生態(tài)涵養(yǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)，即生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等，以實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。因此，本文主要對礦業(yè)廢棄地再利用為上述3種產(chǎn)業(yè)用地的適宜性進行評價。

2.3.1 評價指標(biāo)選取

采用德爾菲法[18]，從生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)3個方向確定礦業(yè)廢棄地再利用的適宜性評價指標(biāo)。結(jié)合對再利用實際案例的多次實地調(diào)研分析各自的影響因素，并參考相關(guān)文獻[2,19-20]構(gòu)建指標(biāo)體系見表2。

2.3.2 評價單元劃分

考慮到礦業(yè)廢棄地的特殊性，利用歐氏距離依次將面積較小的同質(zhì)單元與相鄰的最相似單元合并，合并后的單元定性指標(biāo)按較大單元的指標(biāo)值計算，定量指標(biāo)則按式（1）計算。

式中為合并后的單元的定量指標(biāo)值，k、k為第種土地利用類型在土地利用系統(tǒng)中所處地位，G、G分別為合并前評價單元、的定量指標(biāo)值。

2.3.3 評價模型

采用耦合主成分分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地適宜評價方法[21]進行評價，通過主成分分析法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的耦合，能有效地發(fā)揮BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，同時克服其存在的收斂速度慢、容易陷入局部收斂而不能保證全局最小、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和記憶不穩(wěn)定等缺點。輸入層節(jié)點數(shù)由輸入的評價指標(biāo)數(shù)目決定，輸出層節(jié)點數(shù)由輸出結(jié)果個數(shù)確定，隱層節(jié)點數(shù)由累積方差大于80%時的主成分?jǐn)?shù)目和隱層節(jié)點經(jīng)典經(jīng)驗公式（式（2）～（3）[22]）確定。

表2 礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)涵養(yǎng)產(chǎn)業(yè)用地的適宜性評價指標(biāo)

式中為隱層的節(jié)點數(shù)目，為輸入層的節(jié)點數(shù)目，為輸出層的節(jié)點數(shù)目，為[1,10]之間的一個整數(shù)。圖3為研究區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用適宜性評價過程。

圖3 耦合主成分分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的礦業(yè)廢棄地再利用適宜性評價過程[21]

2.4 礦業(yè)廢棄地再利用格局模擬與調(diào)控

2.4.1 礦業(yè)廢棄地再利用的數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化

采用基于生態(tài)位的線性規(guī)劃模型進行數(shù)量結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[23-24]，具體模型計算式如下[23]：

式中P為第種土地利用類型的生態(tài)位，S為第種土地利用類型在土地利用系統(tǒng)中所處地位，F為第種土地利用類型在土地利用系統(tǒng)中功能地位提升的潛力，W為第種土地利用類型上的單位面積的勞動力投入。

式中N、E、S和C分別代表第種土地利用類型的自然、經(jīng)濟、社會和綜合生態(tài)位，元/hm2；λ(=1,2,3)代表各類生態(tài)位所占的權(quán)重；X代表第種土地利用類型的面積，hm2；代表研究區(qū)內(nèi)綜合效益的最大值，元。

結(jié)合研究區(qū)實際情況，設(shè)置約束條件式（6）～（16）。式中1、2、3分別為礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地，11、12、13分別為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地中的耕地、園地、林草地，4、5、6、7、8、9、10分別為其他常規(guī)建設(shè)用地、耕地、林草地、園地、水域、礦業(yè)用地、未利用地的面積（hm2)。

1+2+3=407.48（6）

1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=144 800（7）

1≤373.42,2≤183.99,3≤108.57（8）

9≤659.41（9）

2+3+4≤7 000（10）

5+11≥1 133（11）

6+13≥115 840（12）

6+13+8≥124 528（13）

11+12+13=1（14）

max=116 111+40 7922+611 883（15）

1,2, …,13≥0（16）

式（6）表示適宜進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地總面積約束；式（7）表示門頭溝區(qū)總面積約束；式（8）表示礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地的適宜性評價結(jié)果約束；式（9）表示門頭溝分區(qū)規(guī)劃2017－2035年中提出，到2035年各類工礦用地減量1 200 hm2，為實現(xiàn)此目標(biāo)礦業(yè)用地至少減少798.59 hm2。式（10）～（11）表示門頭溝分區(qū)規(guī)劃2017－2035城鄉(xiāng)建設(shè)用地規(guī)模和耕地保有量約束性指標(biāo)；式（12）～（13）表示根據(jù)國家生態(tài)文明建設(shè)試點示范區(qū)指標(biāo)，山區(qū)的林草地覆蓋率不得低于80%，限制開發(fā)區(qū)內(nèi)生態(tài)用地比例不得低于60%?？紤]到門頭溝區(qū)現(xiàn)有生態(tài)用地的比例已達(dá)到86%，則2035年生態(tài)用地的比重不得低于現(xiàn)有水平。式（14）表示生態(tài)農(nóng)業(yè)用地內(nèi)部細(xì)分為耕地、園地、林草地；式（15）表示綜合效益約束。式（16）表示各地類面積非負(fù)性約束。

2.4.2 空間格局模擬及情景設(shè)置

Dinamica EGO模型是基于CA原理并結(jié)合貝葉斯原理估計轉(zhuǎn)化概率的土地利用時空動態(tài)模型[25]，由巴西米納斯聯(lián)邦大學(xué)Dinamica項目組2002年提出[26]。近年來，該模型在國外得到了廣泛應(yīng)用[27-29]。根據(jù)研究區(qū)特點，選取合適的驅(qū)動因素，對各項參數(shù)進行優(yōu)化，以達(dá)到高精度模擬土地利用變化的目的[30]。本文將礦業(yè)廢棄地作為一種獨立的地類與其他地類共同參與模擬，并設(shè)置兩種土地利用情景，具體設(shè)置如下：

1）趨勢發(fā)展情景。根據(jù)研究區(qū)2010和2014年土地利用數(shù)據(jù)及2006－2018年礦業(yè)廢棄地再利用現(xiàn)狀和變化規(guī)律，利用Dinamica EGO模型預(yù)測研究區(qū)2035年趨勢發(fā)展情景下的礦業(yè)廢棄地再利用格局。

2）服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型情景。將數(shù)量結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果作為目標(biāo)年的礦業(yè)廢棄地優(yōu)化利用需求標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)門頭溝區(qū)首都“生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的功能定位，礦業(yè)廢棄地的再利用應(yīng)服務(wù)于其產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，以滿足轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)用地的需求為前提，未來礦業(yè)廢棄地的再利用應(yīng)以轉(zhuǎn)向生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等生態(tài)涵養(yǎng)類產(chǎn)業(yè)用地為主。通過Dinamica EGO模型限制或定量轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)數(shù)量和空間的協(xié)同優(yōu)化，并結(jié)合適宜性評價結(jié)果進行修正和檢驗。

3）將兩情景下的模擬結(jié)果進行疊加分析，比較二者差異，明確重點調(diào)控區(qū)域及方向，對涉及地類進行調(diào)整。

3 結(jié)果與分析

3.1 礦業(yè)廢棄地再利用時空變化結(jié)果

3.1.1 礦業(yè)廢棄地再利用的時序變化

2006年到2018年，門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地總面積整體呈平穩(wěn)的下降趨勢，共減少229.56 hm2。其中，2010年門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地總面積達(dá)到峰值581.26 hm2，經(jīng)整治，門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地在2018年總面積達(dá)到最低。

各鎮(zhèn)、街道的礦業(yè)廢棄地再利用基本情況如圖4，2006－2018年共有323.30 hm2的礦業(yè)廢棄地得到再利用，其中2010－2014年間礦業(yè)廢棄地再利用的面積最大為179.67 hm2，變化態(tài)勢整體呈現(xiàn)為先上升后下降。研究期內(nèi)，雁翅鎮(zhèn)礦業(yè)廢棄地再利用面積始終處于全區(qū)最低，再利用效果不明顯。潭柘寺鎮(zhèn)、軍莊鎮(zhèn)、龍泉鎮(zhèn)、清水鎮(zhèn)、東辛房街道和大臺街道的礦業(yè)廢棄地再利用面積均有大幅增加，其中潭柘寺鎮(zhèn)發(fā)展較好，再利用面積增長最多，其次為軍莊鎮(zhèn)。

圖4 2006－2018年門頭溝區(qū)各鎮(zhèn)礦業(yè)廢棄地再利用面積變化

根據(jù)礦業(yè)廢棄地再利用面積計算2010－2018年門頭溝區(qū)各鎮(zhèn)、街道的礦業(yè)廢棄地再利用動態(tài)度，其中2010－2014年礦業(yè)廢棄地再利用整體動態(tài)度為58.38%，顯著高于2014－2018年的6.5%。為貫徹十七大“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”精神，門頭溝區(qū)在2010－2014年對廢棄地開展大量整治修復(fù)措施，實現(xiàn)了廢棄地的再利用。除此之外，大部分鎮(zhèn)、街道的礦業(yè)廢棄地再利用動態(tài)度均呈減少趨勢，即對礦業(yè)廢棄地的整治速度減緩，僅有王平鎮(zhèn)在2014－2018年礦業(yè)廢棄地再利用的動態(tài)度提高。2010－2014年，大臺街道與龍泉鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地再利用動態(tài)度明顯高于其他各鎮(zhèn)、街道，分別高達(dá)3 587.42%和2 092.2%，原因是兩地在2010年礦業(yè)廢棄地再利用面積過少，直至2014年，大臺街道和龍泉鎮(zhèn)加大了對礦業(yè)廢棄地整治及再利用力度，加快城鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)進程，兩地對礦業(yè)廢棄地的再利用面積增幅較大，達(dá)到21.39和20.9 hm2。自2010至2018年，王平鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地再利用動態(tài)度呈增長趨勢，提高了7.77%，表明在此時段內(nèi)王平鎮(zhèn)、雁翅鎮(zhèn)對礦業(yè)廢棄地的再利用程度相比其他地域較高。

3.1.2 礦業(yè)廢棄地再利用的空間變化

由圖5中a區(qū)域可知，門頭溝區(qū)西南部的礦業(yè)廢棄地主要再利用為林地、耕地和果園；圖5中b區(qū)域所示為研究區(qū)東北部區(qū)域，該區(qū)域的礦業(yè)廢棄地主要再利用為林地、養(yǎng)殖場、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地；由圖5中c區(qū)域可知，在潭柘寺鎮(zhèn)內(nèi)存在大片礦業(yè)廢棄地被再利用為住宅用地，鎮(zhèn)南有較大區(qū)域被再利用為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地。礦業(yè)廢棄地再利用類型呈現(xiàn)上述分布規(guī)律多與地形、地勢相關(guān)，門頭溝區(qū)西部主要為山區(qū)，交通不便，人類活動區(qū)域較少，故再利用類型多為林地、耕地和果園；東部地勢較平坦，居民較多，且交通便利，因此，除再利用為林地外，還有部分礦業(yè)廢棄地被再利用為公園、住宅用地和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地等人類活動所需的用地類型。

圖5 2006－2018年門頭溝區(qū)廢棄地再利用類型分布

3.2 礦業(yè)廢棄地再利用適宜性評價

3.2.1 主成分分析及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真

運用主成分分析法確定生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)適宜性評價BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點分別為10、9和8個為宜，并分別提取對應(yīng)個數(shù)的主成分。從隨機生成的同質(zhì)單元中構(gòu)建符合正態(tài)分布的模擬數(shù)組樣本100組，其中70組作為訓(xùn)練樣本，30組作為測試樣本。等級評定結(jié)果采用專家打分法，邀請相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)W者組成評委，依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)分別從生態(tài)、社會、經(jīng)濟和工程技術(shù)角度等方面對礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地進行打分，以此構(gòu)造判斷矩陣，求算出各樣本的適宜等級，確定等級分別為非常適宜、比較適宜、一般適宜、勉強適宜和不適宜。

運用Matlab 2017b軟件對進行適宜性評價的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練和檢驗。當(dāng)訓(xùn)練次數(shù)分別達(dá)到496次、274次和499次時模型達(dá)到穩(wěn)定要求。通過對測試樣本的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測與專家評定的適宜等級比較分析，預(yù)測準(zhǔn)確率分別達(dá)到86.7%、90%和89.6%，準(zhǔn)確性較高。

3.2.2 適宜性評價結(jié)果

圖6為門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用適宜性評價結(jié)果。生態(tài)農(nóng)業(yè)用地的一般適宜與非常適宜面積較大，約占總面積的40.19%和38.82%，多分布在軍莊鎮(zhèn)與大臺街道連線方向及潭柘寺鎮(zhèn)區(qū)域；生態(tài)旅游業(yè)用地中比較適宜與勉強適宜等級占比較高，合計占比為43.13%，多分布在妙峰山鎮(zhèn)、大臺街道、王平鎮(zhèn)與潭柘寺鎮(zhèn)；高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地不適宜面積較少，占總面積的6.8%；一般適宜等級占比最多，主要分布在妙峰山鎮(zhèn)與大臺街道，約占總體的35.3%。

圖6 門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)用地適宜性評價結(jié)果

3.3 礦業(yè)廢棄地再利用格局優(yōu)化分析

3.3.1 趨勢發(fā)展情景模擬

趨勢發(fā)展情景即礦業(yè)廢棄地再利用的變化延續(xù)3.1節(jié)的趨勢，以2014年門頭溝區(qū)土地利用現(xiàn)狀為實際值，借助Dinamica EGO模型確定經(jīng)過精度驗證的2010－2014土地利用變化參數(shù)，包括土地利用轉(zhuǎn)換類型、轉(zhuǎn)換速率、平均斑塊面積、斑塊面積變異系數(shù)和斑塊聚合度以及Expander和Patcher等擴散系數(shù)，模擬該情景下2035年礦業(yè)廢棄地再利用格局(圖7)。由圖可知，所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)和街道中，潭柘寺鎮(zhèn)和妙峰山鎮(zhèn)生態(tài)農(nóng)業(yè)用地數(shù)量最多，面積分別達(dá)49、44.25 hm2，大臺街道、清水鎮(zhèn)有少量轉(zhuǎn)為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地；轄區(qū)內(nèi)礦業(yè)廢棄地再利用為高新產(chǎn)業(yè)用地多分布在大臺街道、軍莊鎮(zhèn)以及少量分布在清水鎮(zhèn)，面積共約為34.25 hm2；再利用為生態(tài)旅游業(yè)用地的礦業(yè)廢棄地多分布在大臺街道、王平鎮(zhèn)、龍泉鎮(zhèn)、軍莊鎮(zhèn)，東辛房街道也有少量轉(zhuǎn)化。研究區(qū)內(nèi)整體存在約97.25 hm2廢棄地未得到利用，其中54%的未利用礦業(yè)廢棄地都位于妙峰山鎮(zhèn)境內(nèi)，該地區(qū)原有礦業(yè)廢棄地面積也是最多的，故未利用面積占比例較大?？偟膩碚f，趨勢發(fā)展情景下，礦業(yè)廢棄地再利用不合理及再利用方式粗放等問題嚴(yán)峻，各生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地分布相對破碎化，無益于壯大當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和綠色生產(chǎn)方式的推行。

圖7 趨勢發(fā)展情景下礦業(yè)廢棄地再利用空間分布

3.3.2 服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用格局

參照量化自然生態(tài)位方面的研究方法與成果[14]，首先，通過土地利用服務(wù)生態(tài)價值計算自然生態(tài)位，并結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況對結(jié)果適當(dāng)修正；其次，對研究區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展統(tǒng)計數(shù)據(jù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進行分析，綜合考慮歷年數(shù)據(jù)及其年均增長率，計算各種土地利用類型的經(jīng)濟生態(tài)位。根據(jù)式（4）、（5）最終計算出不同土地利用類型的自然、經(jīng)濟、社會及綜合生態(tài)位如下表3所示，礦業(yè)廢棄地生態(tài)位為0，不予顯示。

表3 不同土地利用類型生態(tài)位

采用專家咨詢法，確定自然、經(jīng)濟、社會生態(tài)位的權(quán)重分別為0.4、0.4、0.2，最終目標(biāo)函數(shù)為

=max[11 081(5+11)+11 692(6+13)+10 284(7+12)+39 476(2+3+4+9)+5 8418+4 76210]

根據(jù)生態(tài)位模型，結(jié)合已有學(xué)者對門頭溝區(qū)的研究，同時考慮約束條件計算式，最終反解出礦業(yè)廢棄地適宜轉(zhuǎn)型為生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的最大面積分別為373.42、183.99、108.57 hm2。

門頭溝區(qū)的主體功能定位為生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，主要以保護自然保護區(qū)、基本農(nóng)田、公園綠地等生態(tài)區(qū)域為主，同時控制建設(shè)用地規(guī)模，保障研究區(qū)的生態(tài)功能。為實現(xiàn)礦業(yè)廢棄地的優(yōu)化利用，改善礦區(qū)環(huán)境，在基于Dinamica EGO模型進行情景模擬時，對模擬出的2035年土地利用狀況中礦業(yè)廢棄地再利用轉(zhuǎn)化的新地類不符合適宜性評價結(jié)果和生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)戰(zhàn)略的情況進行調(diào)整。將礦業(yè)廢棄地地塊再利用為生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地的適宜性等級空間分布情況與模擬結(jié)果疊加，禁止礦業(yè)廢棄地轉(zhuǎn)向評價結(jié)果為勉強適宜、不適宜的生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地。

綜合斑塊周邊地類、2035年預(yù)測及適宜性評價結(jié)果，經(jīng)調(diào)整后得到礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)理想狀態(tài)下的最佳數(shù)量分別為252、70、84.25 hm2。依據(jù)此結(jié)果，逐年對門頭溝區(qū)土地利用空間格局進行模擬，并將模擬結(jié)果與數(shù)量優(yōu)化結(jié)果進行對比，若礦業(yè)廢棄地再利用為某種生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地的面積已接近最優(yōu)數(shù)量，則動態(tài)調(diào)整元胞轉(zhuǎn)換相關(guān)參數(shù)，使礦業(yè)廢棄地轉(zhuǎn)化為該類型的概率變??；相反，再利用為某種生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地的面積遠(yuǎn)低于最優(yōu)面積，則可適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)換規(guī)則，提高礦業(yè)廢棄地轉(zhuǎn)換為該類型的概率。最終構(gòu)建出2035年門頭溝地區(qū)服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型情景下的礦業(yè)廢棄地再利用空間格局如圖8。

該情景中，2035年礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地、生態(tài)旅游用地、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地的面積分別為251.75、64.25、84.25 hm2，與三大生態(tài)用地最佳面積結(jié)果相近，可信度較高。再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地的礦業(yè)廢棄地主要集中在軍莊鎮(zhèn)、王平鎮(zhèn)、妙峰山鎮(zhèn)、大臺街道及潭柘寺鎮(zhèn)，上述鄉(xiāng)鎮(zhèn)都屬于淺山區(qū)，氣候溫潤、降雨量充足，適合耕種。生態(tài)旅游用地主要分布在妙峰山鎮(zhèn)、清水鎮(zhèn)、龍泉鎮(zhèn)、大臺街道與潭柘寺鎮(zhèn)，妙峰山風(fēng)景區(qū)與清水鎮(zhèn)內(nèi)的龍門澗風(fēng)景區(qū)都是國家級旅游景點，結(jié)合自身發(fā)展優(yōu)勢，兩地區(qū)內(nèi)的礦業(yè)廢棄地轉(zhuǎn)型為生態(tài)旅游用地面積分別達(dá)到了13.75和27 hm2。王平鎮(zhèn)和妙峰山鎮(zhèn)的礦業(yè)廢棄地多轉(zhuǎn)型為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地，面積分別為17.75及33.5 hm2，永定鎮(zhèn)也有少量廢棄地適宜轉(zhuǎn)型為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地。高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的選址既要考慮地形是否適宜建設(shè)，又要考慮周邊基礎(chǔ)設(shè)施條件及交通情況。王平鎮(zhèn)和妙峰山鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為完善，地形條件適宜、地理位置靠近城區(qū)、交通便利，在人才引進上具有一定優(yōu)勢，因此具備形成綠色創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)鏈的條件。

總之，經(jīng)優(yōu)化后，土壤地形條件利于耕種區(qū)域的礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地，所在轄區(qū)內(nèi)旅游資源豐富的礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)旅游用地，城區(qū)及其周邊地區(qū)的礦業(yè)廢棄地再利用為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地。礦業(yè)廢棄地的再利用更加集中緊湊，斑塊碎片化現(xiàn)象與飛地數(shù)量減少，有利于門頭溝立足于自身生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)發(fā)展定位，加快形成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)。

3.4 礦業(yè)廢棄地再利用調(diào)控方向

將基于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化格局與趨勢發(fā)展情景下礦業(yè)廢棄地分布格局進行疊加（見圖9），由圖可知，兩種情景下再利用用途一致的面積約有108.5 hm2，主要位于研究區(qū)東北部，此類礦業(yè)廢棄地?zé)o需調(diào)整。另外，約有49 hm2的礦業(yè)廢棄地不適合利用為生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地，主要分布于研究區(qū)東南區(qū)域，當(dāng)?shù)卣杞Y(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H發(fā)展進行整治與生態(tài)修復(fù)。在所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，妙峰山、大臺街道、潭柘寺鎮(zhèn)存在大量再利用方式不合理的礦業(yè)廢棄地，未來需要重點關(guān)注這些區(qū)域，著力展開廢棄地再利用整治工作。

與優(yōu)化格局結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，趨勢發(fā)展情景與優(yōu)化格局情景下生態(tài)旅游用地與農(nóng)業(yè)用地面積相近，但轉(zhuǎn)換方式發(fā)生錯配，約有63.75 hm2的礦業(yè)廢棄地在趨勢發(fā)展情景下被再利用為生態(tài)旅游用地，而實際上這些廢棄地適宜再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門應(yīng)當(dāng)會同政府有關(guān)部門推動當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推行農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)方式，加強農(nóng)業(yè)生態(tài)和資源保護，提升產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量和資源利用效率，培育無公害、綠色、有機和地理標(biāo)志農(nóng)產(chǎn)品，推廣特色農(nóng)林品牌。同時，約有61 hm2的礦業(yè)廢棄地適宜再利用為生態(tài)旅游用地，但當(dāng)下有被再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地的可能，政策制定者應(yīng)當(dāng)挖掘生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)文化和自然資源價值，打造精品旅游線路，促進文化、旅游、生態(tài)等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。隨著國家大力推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)化發(fā)展，觀光生態(tài)農(nóng)業(yè)與鄉(xiāng)村旅游的聯(lián)系愈發(fā)緊密。由此應(yīng)制定鼓勵生態(tài)農(nóng)業(yè)用地、生態(tài)旅游用地協(xié)同發(fā)展政策，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級，以期實現(xiàn)旅游業(yè)與農(nóng)業(yè)的有效結(jié)合，促進人口、經(jīng)濟、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

王平、永定鎮(zhèn)、妙峰山鎮(zhèn)約有12.5 hm2的礦業(yè)廢棄地需轉(zhuǎn)變土地利用方式發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其中妙峰山鎮(zhèn)此類土地位于門頭溝生態(tài)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，作為中國首個規(guī)劃建設(shè)的生態(tài)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園，具備獨特的內(nèi)部運行體系，可將該地區(qū)礦業(yè)廢棄地的再利用與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生態(tài)優(yōu)勢有機結(jié)合。王平、永定鎮(zhèn)依托中關(guān)村門頭溝科技園，該園區(qū)確定了互聯(lián)網(wǎng)為主，醫(yī)藥健康、智能制造、節(jié)能環(huán)保為輔的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈，將礦業(yè)廢棄地產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型融入園區(qū)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展帶，構(gòu)建“高精尖”產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

圖8 優(yōu)化后的2035年礦業(yè)廢棄地再利用分布

圖9 礦業(yè)廢棄地再利用調(diào)控情況

4 結(jié) 論

本文以北京市門頭溝區(qū)為例，提出了轉(zhuǎn)型期資源型城鎮(zhèn)礦業(yè)廢棄地再利用進行優(yōu)化調(diào)控的思路，即構(gòu)建服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化格局，分析發(fā)展趨勢，通過優(yōu)化格局和趨勢發(fā)展格局的對比，發(fā)現(xiàn)差異，明確調(diào)控的區(qū)域和方向，以實現(xiàn)礦業(yè)廢棄地再利用與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型用地需求的直接和實質(zhì)結(jié)合，主要結(jié)論如下：

1）2006－2018年，北京市門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用面積呈先增后減態(tài)勢。由于這一時期對于廢棄地再利用后的用途沒有整體的布局與思路，導(dǎo)致存在廢棄地利用相對粗放等問題，但總體上礦業(yè)廢棄地不斷得到再利用，且再利用類型日漸豐富。

2）依據(jù)門頭溝區(qū)“首都生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展區(qū)”的功能定位及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的用地需求，利用 Dinamica EGO 模型模擬優(yōu)化后的礦業(yè)廢棄地再利用格局結(jié)果表明：2035年礦業(yè)廢棄地再利用為生態(tài)農(nóng)業(yè)用地、生態(tài)旅游用地、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)用地的面積分別為251.75、64.25、84.25 hm2，該優(yōu)化格局既考慮了綜合效益最大化又符合適宜性評價預(yù)期，各生態(tài)產(chǎn)業(yè)用地集聚效應(yīng)增加，斑塊碎片化及飛地數(shù)量減少，更易形成產(chǎn)業(yè)群效應(yīng)。

3）通過分析門頭溝區(qū)礦業(yè)廢棄地再利用的發(fā)展趨勢，發(fā)現(xiàn)約有108.5 hm2礦業(yè)廢棄地?zé)o需調(diào)控，其余廢棄地再利用需要調(diào)整為更科學(xué)合理的利用方式。

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Optimization and regulation of the abandoned mining land reuse for industrial transformation

Cheng Linlin, Zhang Ningling, Cui Huizhen, Yin Yuliang, Sun Haiyuan

(,(),100083,)

The optimal reuse of abandoned mining land is of great practical significance to construct and expand the space that required by the transformation of resource-based towns in China. Taking Mentougou District of Beijing as an example, the 3S technology and field research were integrated to analyze the type, area, distribution, reuse status, as well as the temporal and spatial changes of abandoned mining land. A dynamic environment model of geographical process (Dinamica EGO) was used to simulate the reuse pattern of abandoned mining land under the trend development scenario. The appropriateness of abandoned mining land was evaluated to reuse for the ecological agriculture, ecological tourism, and high-tech industry under the functional positioning of “Capital ecological conservation development area” of Mentougou District using principal component analysis and BP neural network. According to the suitability evaluation and the land needs of industrial transformation, the land conversion rules were established to optimize the quantitative structure using the linear niche programming model and constraint conditions. Dinamica EGO model was then used to optimize the spatial pattern of the abandoned mining land that reused for the industrial transformation. Regulation was conducted to compare the optimization pattern with the trend development. The results showed were as follows: 1) A total of 323.30 hm2of abandoned mining land was reused in the study area from 2006 to 2018. The abandoned mining land in the western towns was mainly reused as the woodland, cultivated land and orchards, while the abandoned mining land in eastern towns was mainly reused as the woodland, park, residential, and high-tech industrial land. 2) In the trend development scenario pattern, the abandoned mining land reused as ecological agricultural land was mainly distributed in Miaofengshan and Tanzhesi Town, the ecological tourism industry was mainly distributed in Datai Street and Wangping Town, and the high-tech industrial land was in Datai Street and Junzhuang Town. In the optimized pattern of abandoned mining land reuse for the industrial transformation, the area of abandoned mining land reused as the ecological agriculture was 251.75 hm2, mainly concentrated in Junzhuang, and Wangping Town, the reused area of the ecotourism was 64.25 hm2in Miaofengshan, and Qingshui Town, and the area as the high-tech industry was 84.25 hm2in Wangping and Miaofengshan Town. 3) In the two scenarios, about 108.5 hm2of abandoned mining land was reused for the same purpose, indicating no adjustment to need. About 63.75 hm2of abandoned mining land was reused as the ecological tourism land under the trend development scenario, which should be adjusted to the ecological agriculture land. By contrast, the ecological agriculture land was about 61 hm2of abandoned mining land under the trend development scenario, which should be adjusted to the ecological tourism land. There was the 12.5 hm2abandoned mining land should be developed into the high-tech industrial land in the Miaofeng Mountain, Wangping, and Yongding Town, according to the local infrastructure. Consequently, the direct and substantial combination were realized for the reuse of abandoned mine land and the demand for the industrial transformation of mineral resource-based towns. The findings can provide the theoretical support for the reuse and regulation of local abandoned mine land.

land use; reclamation; mines; industrial transformation; Dinamica EGO model; suitability evaluation

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.022

F301.24

A

1002-6819(2022)-23-0203-10

程琳琳，張寧凌，崔慧珍，等. 服務(wù)于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的礦業(yè)廢棄地再利用優(yōu)化與調(diào)控[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2022，38(23)：203-212.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.022 http://www.tcsae.org

Cheng Linlin, Zhang Ningling, Cui Huizhen, et al. Optimization and regulation of the abandoned mining land reuse for industrial transformation[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(23): 202-212. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.23.022 http://www.tcsae.org

2022-09-21

2022-11-11

國家自然科學(xué)基金項目（41877533）

程琳琳，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為土地利用、土地評價、土地復(fù)墾等。Email：chll@cumtb.edu.cn