基于FLUS模型和SD模型耦合的中巴经济走廊土地利用变化多情景模拟

中巴经济走廊的规划和建设离不开对走廊沿线土地资源、生态环境空间格局及变化过程的科学认识。未来土地利用变化模拟研究,可为区域土地资源管理、生态环境可持续性和潜在风险评估等研究提供可靠的预测数据。本文通过耦合系统动力学模型（SD）和未来用地模拟模型（FLUS）,并结合中巴经济走廊建设和区域的生态环境政策等设置多种情景对中巴经济走廊进行土地利用模拟,充分发挥2个模型在宏观土地需求模拟以及微观土地分配上的优势。首先根据2009—2015年的历史数据构建并验证了区域土地利用SD-FLUS模型,然后模拟了2016—2030年中巴经济走廊区域惯性发展、投资优先以及和谐发展3种不同情景下的土地利用变化。结果表明：① 历年的总量模拟相对误差均小于9.00%,2015年喀什和巴基斯坦模拟的总体精度均达到90.00%以上、Kappa系数达到0.90以上,说明SD和FLUS耦合模型能有效模拟中巴经济走廊土地利用变化格局,适用于其土地利用变化的情景模拟;② 到2030年,不同情景之间的土地利用存在明显的差异。在3种情景下建设用地均扩张,和谐发展情景扩张速度居中,该情景下喀什建设用地增加了235.17 km²,巴基斯坦增加了4942.80 km²,而扩张最快的投资优先情景下,喀什建设用地增加了265.23 km²（惯性发展情景仅增加163.71 km²）,巴基斯坦建设用地增加了5918.91 km²（惯性发展情景仅增加2861.84 km²）;巴基斯坦和谐情景下的耕地增量（4768.60 km²）不到增长最多的惯性发展情景的一半,喀什耕地在和谐发展情景增加了604.44 km²,不到投资优先情景的3/4;3种情景中只有和谐发展情景下的林地得到了有效的恢复。总体而言,和谐发展情景兼顾了社会经济发展和生态环境保护,是3种情景中最理想的情景。模型模拟结果可为中巴经济走廊的可持续性研究和生态环境评估等提供一定的数据和方法支撑。     

元胞自动机(CA)模型在土地利用领域的研究综述

通过模型对区域土地利用/覆盖变化(LUCC)进行分析已经成为了当前全球的研究主要内容之一。元胞自动机(CA)模型是一种通过定义局部的简单的计算规则来模拟和表示整个系统中复杂现象的时空动态模型,其"自下而上"的研究思路,强大的复杂计算功能及高度动态,使得它在模拟空间复杂系统的时空动态演变方面具有很强的能力。CA模型通过与其他模型相结合,在综合考虑各种限制因素和转换规则的前提下,通过反复迭代综合空间分析与非空间分析,模拟土地利用变化情景,在国内外已经形成了较为成熟的研究模型。本文首先提出了CA模型在土地利用变化中应用的背景及其特点;然后,分析了CA模型的构成原理以及在国内外的应用进展与现状;最后,详细阐述了CA模型在土地利用变化中的发展趋势及今后研究工作中应注意的问题。     

基于多目标遗传算法和FLUS模型的西北农牧交错带土地利用优化配置

西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传算法和FLUS模型的应用可以从多方面（数量结构、空间布局、综合效益）完善土地利用优化配置,为土地利用优化配置提供更多的选择方案。本文选用多目标遗传算法和FLUS模型对该区域进行2025年的土地利用变化模拟,通过设置自然发展、生态保护优先、经济发展优先、生态-经济均衡4种情景,探讨了如何在兼顾生态环境保护与社会经济发展的情况下进行土地利用的优化配置。结果表明,基于生态-经济均衡情景下的优化方案,土地利用类型的数量结构和空间布局更为合理,其综合效益优于另外3种情景。该情景在合理限制经济发展速度的前提下,使生态建设获得稳定发展,其经济效益较生态保护优先情景下增长了8.96%,生态效益较经济发展优先情景下增长了0.77%,在生态保护与经济发展2种目标之间达到平衡,为西北农牧交错带的土地利用规划提供了决策辅助。     

东阿县土地利用覆被变化分析

以东阿县作为研究区域,采用地理信息系统技术和Excel软件,利用数学模型定量研究区域土地利用的时空变化。应用土地利用动态模型、土地利用程度时空演变模型等来研究东阿县土地利用的变化,主要有各类型土地利用数量变化分析、结构空间变化分析、土地利用程度变化分析。对东阿县未来土地的可持续利用提出建议和对策。     

基于改进Markov-CA模型的黄土高原土地利用多情景模拟

土地利用/覆被的时空变化研究能为区域生态环境恢复和生态系统集成管理提供科学支持。集成Logistic回归模型、改进的Markov与FLUS模型模拟黄土高原2020—2050年3种典型情景土地利用变化。发现各情景土地利用面积变化及空间置换转移主要集中在农用地、草地和城镇用地;历史趋势延续情景下农用地减少15 205 km²,草地、城镇用地分别增加2742 km²和16 007 km²;生态保育管护情景中草地增加7076 km²,林草用地增长存在权衡关系（r_{主要林地-草地}=-0.66）,在典型区域的生态恢复管理中应加以重视;城镇发展建设情景中农用地减少20 256 km²,城镇用地增加22 032 km²,变化均达到极值,其中,南部城镇扩张与农用地减少存在强权衡关系（r_{农用地-城镇用地}=-1）。改进的Markov-FLUS模型适用于黄土高原地区的土地利用模拟,情景分析可有效揭示区域生态保护与城镇扩张的阈值变化,为区域土地利用政策权衡管理和水土保育提供科学依据。     

基于CA-Markov模型的长沙市望城区土地利用/覆盖变化预测

为获取望城区未来土地利用/覆盖的数量及空间分布情景,本文利用2009、2010、2012年土地利用/覆盖数据、DEM及社会经济数据,运用Logistic模型分析土地利用变化与各驱动因子间的定量关系,综合区域限制条件修正土地利用适宜性概率,最终耦合CA-Markov模型对2020年土地利用进行模拟与预测。模拟结果较好地揭示了望城区土地利用动态变化趋势,一定程度上指导该地区的土地资源优化配置。     

哈尔滨市土地利用变化研究

土地利用变化是全球变化研究的热点之一。目前的土地利用变化研究主要集中在三个方面,即土地利用变化的驱动力研究、土地利用的动态变化分析、土地利用与土地覆盖变化的区域与全球模型。而我国土地利用变化的研究主要集中在两个方面,一是土地利用变化的动态过程及其驱动力机制,二是土地利用变化对生态环境的影响。     

20世纪90年代中国东西部土地利用变化时空特征分析

在覆盖全国的1km栅格土地利用本底与动态成分数据时空信息平台支持下,应用土地利用动态度模型,分别计算了全国及东西部地区土地利用一级类型的单一和综合动态度,并分析了土地利用动态度的空间格局。通过分析东西部土地利用类型变化特征和土地利用类型转换特征,对20世纪90年代中国东西部土地利用变化过程的时空特征进行了全面分析,揭示了东西部地区土地利用变化的时空规律。并对主要土地利用类型变化的原因进行了分析。     

城镇-农业-生态空间划定的多情景模拟

城镇-农业-生态空间划定(简称"三区"划定)是国土空间规划的核心内容,对于科学合理地规划、利用有限的国土资源具有重要的意义。已有研究主要根据区域内土地利用与社会经济发展现状构建指标体系进行"三区"划定,较少将未来土地利用变化纳入"三区"划定过程中,使得划定结果在指导实践过程中缺乏前瞻性。针对这一问题,本文提出一种基于土地利用情景模拟,结合指标体系评价与决策树特征挖掘的"三区"划定方法,并以武汉市2015年土地利用现状为基础,在土地利用变化情景模拟的基础上进行"三区"划定。通过对比,验证了本文提出方法的合理性。研究发现:①不同情景下的"三区"空间在规模、空间分布上具有明显差异,将未来土地利用变化纳入"三区"划定过程中确有必要;②不同土地利用情景下"三区"空间的差异主要出现在三类空间的交界区域,这些区域是国土空间规划应该关注的重点区域。     

城市用地遥感监测与动态变化分析——以成都市土地利用为例

本文以成都市为例,应用1996和2002年两期的TM影像资料,对该市6年来的土地利用变化情况及其特点进行了研究,分析出该市各类土地利用数量变化的幅度、速度、区域差异以及土地利用空间变化的主要类型、分布特征和区域方向。结果表明:①从1996年至2002年,成都市土地利用结构变化较大,主要表现为耕地、未利用土地的大量减少和林地(园地)、城镇、居民建设用地的大幅度增加,而水域、草地面积变化不十分明显;②6年间,成都市不同土地利用类型之间的相互转化比较复杂,其主要发生在耕地、林地(园地)、城镇、居民建设用地及未利用土地之间;③成都市各类土地利用变化类型分布呈现出明显的区域差异性。同时,相同土地利用变化类型在不同区域的空间分布状况也存在着较大的差异。     

Human driving mechanism of regional land use change: A case study of Karst Mountain areas of southwestern China

1INTRODUCTIONAstheadvancingofthestudyonhumandimensionofglobalenvironmentalchange,thechangeoflanduseisbecomingoneoftheresearchfocuses(IGBP/HDP,1993;IGBP/HDP,1995).Landusechange,combiningwithlandcoverchange,reflectstheinterdependenceofhumanandnature.Whilethestudyonlanduse/coverchangetouchesuponalotofquestion,thedrivingforceanditsdrivingmechanismaretwoofthekeyissues(IGBP/HDP,1995).Inthemeantime,theyarethenecessarybasisofdiscussingandforecastingquantitativelylanduse/coverchangebym…     

基于FLUS-UGB的县域土地利用模拟及城镇开发边界划定研究

当前城镇开发边界的制定与已有基本农田和生态保护红线存在较大的龃龉,在新的国土空间规划体系下,需要科学划定县域合理的城镇开发边界以实现国土空间的可持续开发利用。对此,本文提出了基于三线协调和FLUS-UGB的城镇增长边界划定方法,以江苏省丰县为研究案例,在对其2011—2017年土地利用进行模拟和验证的基础上预测了至2035年的多情景土地利用变化,结合耕地保护与生态控制背景,最终确定城镇增长边界。结果表明：① 2017年丰县土地利用模拟的总体精度达到94.7%,Kappa系数为0.895,模拟精度较高。② 基准情景下,城镇用地呈现“摊大饼”的空间扩张趋势。在耕地保护与生态控制背景下,城镇呈“放射式”向外有序扩张。③ 预测2035年丰县城镇用地开发边界面积为80.29 km²,2017—2035年共17年增长幅度达到69.07%。明确划分城镇开发边界能够有效避免城镇用地对永久基本农田和重要生态用地的侵占,从而实现城镇扩张、永久基本农田和重要生态用地保护三者之间的良好空间协调。     

耦合FLUS和Markov的快速发展城市土地利用空间格局模拟方法

模拟城市土地利用空间变化格局的研究,对未来区域规划以及实现可持续发展具有十分积极的作用。以往基于FLUS的研究栅格尺度较大,如何模拟快速发展中城市的复杂土地利用变化过程,挖掘土地利用变化驱动机制值得进一步探讨。本文构建了耦合FLUS和Markov的城市土地利用格局拟合框架,创新性地引入房价指标表征社会经济属性,以深圳为研究区,基于30 m空间分辨率小栅格尺度的土地利用分类数据和基础地理、路网河网、感兴趣点等多源空间变量,模拟不同发展情景下的未来城市土地利用空间格局,并通过随机森林进行土地利用变化驱动因素分析。研究结果表明:本文提出的耦合FLUS和Markov方法相较于传统CA模型（RFA-CA和Logistic-CA）精度更高（FoM=0.22）,能更准确地模拟快速发展中城市的土地利用变化过程;多情景土地利用格局制图结果验证了城市发展过程中生态控制线的重要性,进一步说明本文拟合框架在未来城市规划布局中的参考价值;医院、娱乐场所等的基础设施和公交、路网密度等的基础交通比自然因素（高程、坡度）对城市发展的影响更大,到海岸线距离会在一定程度上限制深圳内部土地利用变化过程。本研究所构建模型及精细制图结果,可为城市区域规划和空间格局模拟等相关研究提供参考依据和理论基础。     

ANALYSIS ON SPATIAL DIFFERENCE OF LAND USECHANGE BASED ON PHYSICAL AND CULTURALLANDSCAPE ATTRIBUTES──A Case Study at Mongolian AutonomousCounty of Qian Gorlos, Jilin Province

Land use changes are regarded as landscapepattern change driven by many interactive natural andsocial-economic fact6apCQUES, 1999; JOHANN etal., 1999), and show the competition between land usetypes undet different conditions. Socio-economic attributely contribute to lands use/cover change in shortperiod(BENOIT et al., 1999; TURNER et al., 1995 ),whereas physical conditions constrain essential changetendency and change process. The spatial difference inland use dynamic in Mongolian A…     

Simulation of land-use scenarios for Beijing using CLUE-S and Markov composite models

This study investigated and simulated land use patterns in Beijing for the year 2000 and the year 2005 from the actual land use data for the year 1995 and the year 2000,respectively,by combining spatial land allocation simulation using the CLUE-S model,and numerical land demand prediction using the Markov model.The simulations for 2000 and 2005 were confirmed to be generally accurate using Kappa indices.Then the land-use scenarios for Beijing in 2015 were simulated assuming two modes of development:1) urban development following existing trends;and 2) under a strict farmland control.The simulations suggested that under either mode,urbanized areas would expand at the expense of land for other uses.This expansion was predicted to dominate the land-use conversions between 2005 and 2015,and was expected to be accompanied by an extensive loss of farmland.The key susceptible to land-use changes were found to be located at the central urban Beijing and the surrounding regions including Yanqing County,Changping District and Fangshan District.Also,the simulations predicted a considerable expansion of urban/suburban areas in the mountainous regions of Beijing,suggesting a need for priority monitoring and protection.     

山东省典型县市土地利用与经济发展协调度评价

采用多指标综合评价方法,从土地利用变化和经济社会发展2个方面选取指标建立评价指标体系,通过构建协调发展评价模型,对山东省5个典型区域土地利用变化与经济社会发展的协调发展状况进行了评价。分析结果表明:5个典型地区的土地利用变化与经济社会发展基本相适应,协调度和协调发展度呈现先升高再降低、持续升高、持续升高后平稳发展等变化类型;5个典型地区土地利用变化与经济社会发展的同步性表现为某时点之前为经济社会发展滞后型发展状态,之后为土地利用变化滞后型发展状态,2种状态过度时处于同步型发展状态;5个典型地区的协调发展度整体位次排序比较清晰,胶州市莱城区东营区禹城市成武县,且胶州市和东营区属于土地利用变化滞后型,禹城市和成武县属于经济社会发展滞后型,莱城区属于相对同步型。     

武汉城市圈土地利用时空变化及政策驱动因素分析

武汉城市圈是全国首批“两型社会”改革试验区之一,而且是中部崛起战略和长江经济带发展战略的重点区域。为了正确认识武汉城市圈土地利用时空变化特征,以及政策因素对土地利用变化的影响,本文基于2000、2005、2010和2015年4期武汉城市圈土地利用现状数据,结合GIS空间分析、数理统计、单一土地利用动态度、土地利用转移矩阵和综合土地利用动态度方法,对武汉城市圈2000-2015年以及3个5年期土地利用变化的总体特征、转化方向和区域差异特征进行研究,并分析政策因素对土地利用变化的驱动作用。结果表明：① 总体特征上,2000-2015年耕地、草地、林地和未利用地面积持续减少,建设用地和水域面积不断增多。② 变化方向上,2000-2015年以耕地、林地转化为建设用地和水域为主要特征,2000-2005年以耕地向水域和建设用地转化为主,2005-2010年以耕地向建设用地、水域,林地向建设用地转化为主,2010-2015年以耕地、林地和水域向建设用地转化为主。③ 区域时空差异上,综合土地利用动态度最大的区域集中在武汉城市圈的中部;从单一土地利用动态度看,耕地主要分布在武汉城市圈周边地区;建设用地主要集中在武汉城市圈中部;水域集中在武汉城市圈的仙桃市;林地主要在潜江市、云梦县;草地主要为英山县。④ 政策驱动因素分析上,中部崛起、两型社会、长江经济带发展战略等政策对土地利用变化具有重要影响。     

Dynamics of saline-alkali land and its ecological regionalization in western Songnen Plain,China

As the important reserve land resources for food production,saline-alkali land should play a significant role to ensure the national food security in the context of global food crisis. The western Songnen Plain is one of main distribution regions of saline-alkali land in China,with great potential in agricultural development. In this study,the extent,transformation,spatial distribution and temporal change of saline-alkali land in the western Songnen Plain during 1954–2005 were investigated by using remote sensing and GIS spatial analysis methods. Saline-alkali land change was detected from a temporal series of topographic maps in 1954,satellite images of Landsat MSS in 1976,Landsat TM/ETM in 1988,2000 and 2005 through artificial visual interpretation. The results indicated a significant expansion in saline-alkali land area and aggravation in salinization. The area of saline-alkali land had increased from 401.48×103 ha in 1954 to 1 097.45×103 ha in 2005. While the ratio of light,moderate and serious salinized land areas changed from 6.72︰2.92︰1.00 to 1.25︰1.06︰1.00 in the study period. Grassland,cropland,swampland and water body were the major land use and land cover types from which saline-alkali land transformed. And the secondary salinization occured mainly in Da′an City,Tongyu County,Changling County,Daqing City,Dorbod Mongolian Autonomous County and Zhaoyuan County. Finally,seven large ecoregions and 14 corresponding sub-ecoregions were delineated out based on spatio-temopral dynamic characteristics of saline-alkali land and geo-relational environmental attributes. According to the results,measures of amelioration and ways of development of saline-alkali land in the western Songnen Plain were put forward.     

基于地名志的东北历史时期土地利用变化研究——以吉林省镇赉县为例

研究历史时期的土地利用与土地覆被变化,对于人类的生产活动有着重要的借鉴意义。本文以吉林省镇赉县为例,探讨了地名志等历史资料在确定东北地区大规模开发利用初始年限研究中的应用,并结合重分类、重心转移分析、叠加分析方法,分析了镇赉县地名志等史料记载的土地开发利用特征。结果表明:在康熙年间和1853年,镇赉县先后有过有记载的定居后小范围开垦活动,而直到1875年开始持续的土地开垦利用,此前镇赉县基本上处于自然状态。在技术手段不发达的早期,村屯的演变过程与土地开发利用过程是相辅相成的,因此,从村屯演变特征来看,1907-1912年期间土地开发利用最为突出;到1975年时,镇赉县村屯格局基本形成,而此时的土地开发利用活动已由个人行为转变为集体的机械化。在开禁等政策、自然灾害,以及战争等影响下,镇赉县土地开发呈由东部和中部的平坦地区向西部地势较高地区扩展的过程。     

DESIGN AND APPLICATION OF DYNAMIC MONITORING AND VISUALIZATION MANAGEMENT INFORMATION SYSTEM OF KARST LAND ROCKY DESERTIFICATION

In order to study the spatial-temporal change and environmental management of regional karst LUCC (land use and land cover change) and its causative environmental effect-rocky dcsertification by integrating qualitative analysis and quantitative analysis, and relying on RS, GIS and GPS (3S) techniques, karst land rocky derification dynamic monitoring and visualization management information system (KLRD.DMVM.IS) is framed, which includes design aim and structure model, function design, database design and model system design. The model system design gives priority to dynamic monitoring, drive force diagnosis, comprehensive evaluation and decision support of karst rocky desertification. From the viewpoint of model type, mathematic expression and its meaning, the dynamic monitoring models are concretely devised to reflect the spatial and temporal changing features and the trend of karst LUCC and rocky desertification. Taking Du‘an Yao Autonomic County of Guangxi as an example, the KLRD.DMVM.1S is systematically analyzed in the application of the process and trend of karst LUCC and rocky desertiflcation in Du‘an County, and it provides the technical support for the study on karst land rocky desertification.