矿区陆面演变研究是合理开发矿产资源、优化人居环境、缓解人地矛盾和实现矿区可持续发展的基础。本文以黄土高原生态脆弱区平朔露天煤矿区为研究对象,以遥感技术、全球定位技术获取的空间数据为基础,在GIS技术支持下,对平朔矿区1986-2005年期间陆面演变过程进行模拟、定性和定量分析,并提出矿区陆面演化调控和生态重建优化的措施。本文的主要研究内容包括:1.在系统总结国内外土地利用/覆盖分类体系及分类成果的基础上,结合平朔矿区原地貌土地利用特征,露天开采工程土地破坏强度大、涉及面广和利用水平不同特点,土地复垦和生态重建过程植被结构演替快、植被配置模式多样和土地用途转移复杂的实际情况,对平朔矿区的土地利用/覆盖体系进行了实用性分类。一级类型划分为未扰动土地、正在扰动土地和复垦土地三类,在一级分类的基础上,根据内部土地利用特点细化了二级分类。这一分类体系与前人在矿区土地利用/覆盖分类体系相比较,增加了复垦土地类型。2.在“采剥-排弃-造地-复垦”模式下,安太堡、安家岭和东露天三大露天矿在1986-2005年土地利用/覆盖变化表现为:(1)土地利用利用结构由未扰动土地向未扰动土地+正在扰动土地变化,2005年为未扰动土地、正在扰动土地和复垦土地并存的利用结构;(2)不同土地利用类型的数量变化大。未扰动土地面积由1986年的36601.0 hm~2减少为2005年的33379.51 hm~2,年均减少161.07 hm~2。正在扰动的土地面积由1986年的911.25 hm~2增加到2005年的3206.36 hm~2。复垦土地面积由1986年的0 hm~2增加到2005年的926.46 hm2;(3)在空间演变上明显受到开采顺序和开采工艺的影响,呈梯度推移的空间变化形式,复垦土地的空间范围逐渐扩大,未扰动土地空间范围逐步缩小。3.基于DEM的数字地形分析,对矿区原地貌和人工堆垫地貌进行了对比分析,结果表明:(1)人工堆垫的地貌形成后,海拔高增加了30～100 m左右;(2)人工堆垫地貌形成新的边坡-平台状地貌,坡度小于6°的土地面积比原地貌同类坡度的土地面积增加326.59 hm~2。坡度较大于15°的坡地面积比原地貌同类坡度面积增加502.15 hm~2;(3)原地貌坡向变化不明显,人工堆垫地貌为平台与边坡相间的大型阶梯状地貌,阳坡、阴坡、半阳坡、半阴坡及全坡变化十分明显,人工堆垫地貌阴坡、半阴坡的面积与原地貌像比较增加了188.13 hm~2,而阳坡地面积减少152.88 hm~2;(4)人工堆垫地貌地表水系发生了改变,水系由原来的树枝状改变为环状水系或放射状或格状水系。4.基于矿区土地利用/覆盖变化和地形地貌的演化特征,在定性、定量分析和评价的基础上提出了对矿区陆面演变调控和生态重建优化措施,包括基于稳定、节地和防止水土流失的地貌重塑措施;复垦土地适宜性评价、基于土地利用结构优化、土地利用空间布局优化和土地权属优化在内的矿区土地复垦优化措施;提出了矿区陆面演变与生态重建优化决策支持系统建设的基本框架。