Landscape and land cover changes caused by coal mining. Case study of the mining area of "Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” coal mine.

Obszar, na którym prowadzona jest eksploatacja węgla kamiennego ulega zawsze dynamicznym przeobrażeniom: zmienia się jego rzeźba i pokrycie ternu. Pojawiają się na nim nowe antropogeniczne formy terenu: zalewiska, zapadliska i zwałowiska, a konsekwencją postępującej w jego granicach industrializacji jest urbanizacja. W pracy postanowiono zbadać wpływ wydobycia węgla kamiennego na ukształtowanie i pokrycie terenu oraz określić czy na obszarze górniczym zmiany rzeźby mają istotny wpływ na zmiany pokrycia terenu. Jako przedmiot badań wybrano obszar górniczy „Jastrzębie I” KWK „Borynia-Zofiówka-Jastrzębie”, zlokalizowany na terenie miasta Jastrzębie-Zdrój oraz gmin Mszana i Godów. Działalność wydobywcza prowadzona na terenie „Jastrzębia I” od lat 60. XX w. sprawiła, że występują tu typowe formy krajobrazu poprzemysłowego. Zmiany na obszarze badań określono porównując dane z 1959 r., sprzed rozpoczęcia działalności kopalń, i dane współczesne z 2013 r. Źródłem danych historycznych o ukształtowaniu powierzchni i pokryciu terenu była mapa topograficzna Sztabu Generalnego Wojska Polskiego. Do określenia współczesnego pokrycia terenu wykorzystano Bazę Danych Obiektów Topograficznych BDOT10k, a przy ukształtowaniu powierzchni skorzystano z pochodzącego z krajowego zasobu numerycznego model terenu (NMT) utworzonego z danych ze skaningu laserowego. Dzięki użyciu różnicowego NMT wyróżniono tereny z dodatnią i ujemną zmianą wysokości oraz wskazano ich związki z działalnością górniczą. Do analizy zmian pokrycia terenu wykorzystano matrycę przejść. Zaobserwowane procesy, m.in ubytek powierzchni użytków rolnych o połowę na rzecz innych klas pokrycia, są związane z przyrodniczymi i społeczno-gospodarczymi skutkami industrializacji. Zmiany rzeźby połączono ze zmianami pokrycia terenu analizując obszar badań w trzech wydzielonych klasach zmian wysokości. Każdy z obszarów: obniżony, podniesiony i niezmieniony, ma inną charakterystykę zmian pokrycia terenu, stąd wniosek, że zmiany ukształtowania na obszarze przemysłowym mają istotny wpływ na przekształcenia pokrycia terenu. Przed przejściem do analizy trzeba jednak określić jak te dwa procesy współgrają ze sobą w czasie, by wykluczyć zjawiska symultaniczne. Warto także zwrócić uwagę, że zastosowane metody mogą pomijać występujące między dwoma momentami czasowymi zmiany, zatarte przez procesy naturalne i antropogeniczne.Słowa kluczowe: detekcja zmian, zmiany pokrycia terenu, zmiany ukształtowania powierzchni, obszary górnicze, formy antropogeniczne, Jastrzębie-Zdrój

Areas with extensive mining activities are always prone to dynamic transformations – both landscape and land cover changes occur there frequently. New anthropogenic forms appear: spoil heaps, sink-holes, and inundation zones. Continuing industrialization process is also closely followed by urbanization. The study aims to research the influence of coal extraction on landscape and land cover changes and to answer the question whether landscape changes can influence land cover changes within mining areas. As a case study, the mining area “Jastrzębie I” which belongs to “Borynia-Zofiówka-Jastrzębie” coal mine was chosen. It is located within the city of Jastrzębie-Zdrój and two municipalities: Mszana and Godów. Mining activities, conducted in this area since the early 1960s, resulted in landforms typical for post-industrial landscape. Changes that occurred in the study area were detected by comparing two sets of data: historical data from 1959 (before the coal extraction started) and contemporary data from 2013. Source of historical terrain surface and land cover data was the topographic military map . To describe contemporary land cover the Database of Topographic Objects (BDOT10k) was used. The contemporary terrain surface, on the other hand, was extracted from ALS-made digital elevation model (DEM) available in the national spatial data archive. Areas with positive and negative elevation changes were detected using the difference of DEMs and their connections with mining activities were pointed out. Land cover changes were analyzed using change matrix. Observed processes such as decrease of farmlands at the expense of other land cover classes can be associated with natural and socio-economic effects of industrialization. Landscape changes were connected with land cover changes by dividing study area into three classes of elevation change. All classes: subsided area, elevated area, and area with no apparent change in elevation were analyzed separately and appeared to have different land cover change characteristics. Thus landscape changes can significantly influence land cover change. However, before making a statement, the interaction of aforementioned process in time has to be considered so that simultaneous processes could be excluded. It is also worth mentioning that applied methods can overlook changes that occur in-between two time stamps obliterated by natural and anthropogenic processes.