沛北煤矿区煤炭资源丰富,长期高强度开采已造成土地塌陷和生态环境变化,这种变化随着煤炭资源的开采还将继续。论文以沛北煤矿区为研究对象,运用景观生态学和环境科学等相关理论知识,采用RS和GIS技术研究了长时序矿区景观格局演变及趋势。基于多期遥感影像数据,分析了景观格局结构和植被覆盖变化特征;从地质灾害危险性、景观脆弱性和生态损失三个维度定量分析了生态风险;预测了矿区开采沉陷趋势,探讨矿区土地利用及地质灾害危险性变化趋势。主要成果如下:(1)沛北煤矿区土地利用发生了可辨识性变化。耕地、建设用地和水域是主要地类,耕地面积明显减少,主要转变为建设用地和水域。塌陷水域面积由1990年的3.00km2增加至2017年的30.30km2,极大地改变了水域空间分布特征。(2)景观格局处于不断变化,煤炭开采是格局变化的主要驱动力。景观形状趋于复杂,连通性较好,聚散性先增强后减弱,多样性呈增强趋势,景观类型分布趋于均衡;耕地格局较稳定,建设用地的聚散性增强,未利用地聚散性降低。耦合系数和协调系数变化趋势一致,即1990年和2006年为胁迫作用,1998年为拮抗作用,2014-2017年煤炭开采与景观格局变化趋于协调发展。(3)沛北煤矿区植被覆盖度降低,植被覆盖指数均值由1990年的0.67降低至2017年的0.52;植被覆盖格局处于波动变化,植被格局的形状趋于复杂、聚集性降低而多样性增加,空间分布趋于均衡;植被覆盖变化以轻度减少和轻度增加为主,且减少区明显多于增加区。(4)沛北煤矿区生态风险先增加后降低。构建了三维生态风险评价框架,利用信息量加权模型评估了地质灾害危险性。生态风险综合指数由1990年的1.59增加至2006年的2.13,地质灾害危险性和景观脆弱性增加,植被覆盖度降低;而2017年降至1.95,主要因为地质灾害危险性和景观脆弱性降低,植被覆盖度有一定程度恢复。(5)预测结果表明,到2030年沛北煤矿区采煤塌陷面积呈扩大趋势,水域面积持续增加,地质灾害危险性趋于降低。预测了研究区2020年、2025年和2030年开采沉陷状况,塌陷面积分别为164.57km2、176.33 km2和209.97 km2。耕地和建设用地转变为水域,水域面积分别为216.29km2、217.03km2和224.61km2。地质灾害危险性高值区面积逐渐降低,而低值区面积逐渐增加。