《基于空间信息技术的煤矿区生态环境累积效应研究》从煤炭资源开发引起的生态环境累积效应出发，以煤矿区生态环境累积效应的分析与评价为着眼点，以遥感、GIS和分析评价模型相结合的技术方法为手段，选择山西潞安矿区作为典型研究区，在剖析煤矿区生态环境要素累积机理的基础上，构建累积效应分析和评价模型，对区域尺度（中尺度）的生态环境累积效应进行分析、评价和总结。在上述研究的基础上，提出合理开发煤炭资源，保护生态环.境，促进煤炭资源开发与矿区经济、社会和环境协调发展的相关建议。
　　《基于空间信息技术的煤矿区生态环境累积效应研究》主要读者对象为环境和地学领域的研究人员、相关领域的研究生和各级环境管理人员，也可供从事遥感、地理信息系统的应用研究人员参考。

　　1）元胞自动机特点
　　元胞自动机是探讨复杂系统中局部和整体互动关系的最简单模式，是一种连接微观和宏观尺度的离散性分析工具，特别适合描述复杂多变的真实现象。它具有同质性、空间离散、时间离散和状态离散等特点，这里从空间动态建模的角度对其特点进行简要说明（周成虎等，1999）。
　　（1）采用“自下而上”的构模方式。真实世界的现象是纷繁复杂、紊乱无序和多变的。系统中的个体并非一致和均质，简单的个体行为有可能造成复杂的结果，初始状态的微小差异却有可能造成结果的不可预测性和极大的变化（陈述彭，1998）。元胞自动机正是通过“自下而上”的机制，通过系统构成单元的相互作用来模拟复杂系统的整体行为。
　　（2）强调个体的空间关系和空间交互。元胞自动机强调个体单元的重要性，突出个体和个体之间以及个体和环境之间的交互作用，通过寻找系统隐藏的演化规则，在单元与邻近单元之间局部互动的基础上获得宏观尺度上的多样性和复杂性。个体不同位置之间的空间关系和空间交互成为建立空间动态模型以支持空间动态过程表达的核心。
　　（3）突变。个体的局部、微观层次的交互作用会产生整体、系统、宏观的模式和结构，个体在自下而上进行整合的过程中，可能会出现全新的结构和特点（突变现象），而这些特点是无法从底层的个体进行预测的。
　　（4）自组织性。自组织性是指一个系统中充满着许多个体，在起始状态可能是随机的、无序的，但经过不断地与其他个体和环境进行交互及扩散，个体间进行正、负回馈，系统最后会产生某一种有秩序的现象。也就是说，元胞自动机不论其起始状态是属于有秩序的排列或混乱的情形，随着时间演变，整个系统会逐渐变成具有组织的结构形态。
　　综上所述，元胞自动机利用个体之间以及个体与环境之间的相互作用，通过自下而上模拟，不但可以预测和模拟系统成长的过程，而且可以分析系统空间结构的演化特性，可以呈现传统研究方法无法表现的突变现象。因此，非常适合应用于空间结构变化的描述和空间累积过程的分析。
　　2）元胞自动机的缺点
　　然而，有效顾及了系统演化空间维度的元胞自动机，在对复杂系统进行研究时除了存在元胞空间划分和邻居选择的随意性等问题以外，还存在以下的限制，影响了元胞自动机模型在相关研究中的应用（周成虎等，1999）。
　　（1）没有考虑宏观作用因素。传统的元胞自动机都是通过局部的更新进而呈现整体的变化。但实际上系统元素的行为不仅取决于个体自身及局部小环境，而且还受到系统大环境的影响。在传统的元胞自动机应用中，大多强调局部之间的交互作用，而忽略局部和整体之间的交互作用或者是系统整体的影响。
　　（2）因素层过于单一。在元胞自动机模型中，元胞的状态变化取决于自身及其邻居的状态组合。而实际上，一个系统元素的行为不仅取决于一个层面的变量，还受到许多因素的影响。例如，受到煤炭资源开采影响的土地利用类型转化方向不仅与其位置有关，而且还取决于地下水位的深度、塌陷的面积及地形等因素。
　　（3）空间转换规则的确定往往是随意性的。标准元胞自动机的转换规则往往是确定性的，这影响了真实性。它一方面忽视了复杂性空间动态变化的复杂社会经济机理，如供求关系以及不同社会经济主体之间的相互作用；另一方面规则的时空同构性也难以反映宏观、中观、微观不同空间尺度和近、中、远等不同时间尺度上的“空间转换规则的差异性”。从而造成“规则困境”（沈体雁等，2007）。例如，煤炭资源开发具有明显的生命周期性，在不同的时间段，土地利用转换规则不同，如果仅使用静态转换规则，模拟和预测的结果就自然会受到影响。
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第1章 绪论
1.1 研究的意义
1.2 国内外研究进展
1.3 研究目标与主要研究内容
1.4 研究方法

第2章 煤炭资源开发与生态环境累积效应
2.1 基本概念
2.2 矿区发展过程与生态环境系统
2.3 煤炭资源开发的生态环境累积效应
2.4 本章小结

第3章 矿区生态环境累积效应机理研究
3.1 矿区生态环境累积效应特点和主要内容
3.2 矿区生态环境累积效应机理分析
3.3 矿区水环境累积效应机理分析
3.4 矿区土地环境累积效应机理分析
3.5 本章小结

第4章 景观尺度的矿区生态环境累积效应分析
4.1 矿区景观演变的累积效应分析
4.2 矿区景观演变影响源分析
4.3 矿区景观演变的生态环境累积效应表征模型
4.4 实例分析
4.5 本章小结

第5章 基于GIS的累积效应分析方法研究
5.1 CJIS与累积效应分析
5.2 基于SD-CA-GIS的时空累积效应分析建模
5.3 基于CA的矿区土地利用演化模拟和预测
5.4 SD-CA-GIS模型验证
5.5 本章小结

第6章 矿区生态环境承载力分析
6.1 区域发展的生态环境约束分析
6.2 矿区生态环境承载力和累积效应
6.3 基于CEA的矿区生态承载力演化测算模型
6.4 实例分析
6.5 本章小结

第7章 矿区生态环境累积效应评价方法与模型
7.1 矿区生态环境累积效应评价概念框架
7.2 矿区生态环境累积效应评价指标体系
7.3 矿区生态环境累积效应评价模型
7.4 实例分析
7.5 本章小结

第8章 结论
8.1 主要成果与结论
8.2 展望与设想
参考文献