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。     

近20年来苏锡常地区建设用地扩展及耕地占用态势的遥感分析

本文在苏锡常地区已有三期矢量数据(1988、1995和2000年)的基础上,对2008年TM影像进行监督分类,经过人工解译辅助处理得到20世纪80年代以来4期土地利用时间序列数据。研究了近30年来,苏锡常地区建设用地扩展及其对耕地占用的态势。主要结论有:(1)从整体扩展面积看,1988年到2008年建设用地面积扩展总计2 354.55km²,其中,城市扩展面积最大,为1257.26km²,占到总扩展面积的一半,其次,是建制镇的扩展,面积达695.91km²,农村居民点扩展面积为355.96km²,扩展最少的是工矿交通用地,为45.42km²;(2) 城市扩展所占用的土地资源主要来源于对耕地的占用。从三个不同时期来看,1995-2000年耕地转化为建设用地最少,为262.36km²,1988-1995年占用耕地面积656.36km²,而在2000-2008年耕地被占用高达1 343.56km²。这些数据为我国东部城市化地区土地利用规划与管理政策的制定提供决策依据。     

长沙市热岛效应时空特征变化研究

本文基于1991-2015年长沙市9景Landsat TM/ETM影像,采用单窗算法反演了长沙市建成区的地表温度,提取了土地利用/覆盖类型,并结合相关资料对长沙市热岛效应时空变化特征以及城市热环境与城市土地利用/覆盖变化之间的关系进行了分析。结果表明长沙市热岛范围随着建成区范围的扩大不断增大,并且热岛的时空演变与建成区扩大的趋势一致：1991-1996年,长沙市热岛向东发展迅速,截至1996年东部热岛面积增加达53.54 km² ;1996-2003年,受城市建成区扩展影响,热岛向西部延伸,增加面积达39.88 km²;2003-2007年,建成区热岛向西部、南部加速发展,热岛增加总面积达33.55 km²;2007年后,长沙市建成区与热岛范围开始向东、西、南、北4个方向全面扩展。此外,建成区土地利用/覆盖情况发生了很大的变化,大量绿地转变为建设用地和耕地,极大地影响了地表温度的空间分布,各土地类型之间的温度差异显著缩小,水体良好的吸热性能明显地体现出来,建筑用地和裸地则对地表温度的贡献显著增大。     

纳入动态数据的改进FLUS模型在城市增长边界划定中的应用

城市增长边界是管控城市建设用地无序扩张的有效手段,科学合理划定城市增长边界是当前研究关注的重要课题。本研究试图引入百度动态交通时间和POI数据改进FLUS模型,以长沙市中心城区为例,采用2000、2010和2018年3期土地利用数据对比验证改进FLUS模型模拟精度,并利用改进FLUS模型设置2种情景,模拟2030年长沙市中心城区土地利用变化,结合用地适宜性评价划定城市增长边界。结果显示：① 纳入动态数据的改进FLUS模型模拟2010年和2018年土地利用相比原模型KAPPA系数提高了2.90%和2.74%,总体精度提高了1.79%和1.83%,表明改进模型具有更高模拟精度;② 利用改进FLUS模型模拟的2030年长沙市中心城区土地利用变化,基准情景和生态保护情景建设用地规模分别为930.06 km²和881.36 km²,均以耕地转为建设用地比例最大;③ 长沙市中心城区刚性增长边界范围为1479.59 km²,占中心城区总面积的37.38%,边界内包含了芙蓉区、天心区、雨花区、岳麓区和开福区的大部分区域;④ 基准情景和生态保护情景下,长沙市中心城区弹性增长边界面积分别为799.35 km²和742.92 km²,建设用地扩张空间主要为长沙县和望城区,结果与2010版长沙市城市总体规划拓展方向一致。纳入动态数据的改进FLUS模型多情景模拟划定城市增长边界,能更高精度的为规划决策提供科学依据。     

基于遥感的青岛市区土地利用动态变化研究

基于青岛市区2005年4月和2015年4月的TM影像,利用ENVI中监督分类法,结合人工目视解译,得出2005年和2015年青岛市区土地利用类型分布情况。利用土地利用类型动态模型,分析了10年间青岛市土地利用类型的变化规律。认为2005—2015年,青岛市土地利用类型产生了较大的变化,建设用地、耕地、水面、草地、林地的面积变化显著。其中,建设用地面积增加200.98 km~2;耕地面积减少105.89 km~2;水面面积减少76.68 km~2;草地面积减少69.53 km~2;林地面积增加54.45 km~2;未利用土地面积减少。说明青岛市区处于土地利用发展的时期,政府应该注重土地资源的合理利用。     

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。     

夜间灯光数据支持下西藏人类活动强度变化对生态系统调节服务的影响

西藏自治区特殊的高寒生态系统对人类活动具有高度敏感性,定量评估系列政策实施下西藏生态系统调节服务对人类活动强度变化的响应有助于西藏生态政策和空间规划的调整完善。本研究基于西藏1980年和2015年土地利用现状数据及1992—2013年DMSP/OLS夜间灯光指数数据,借助GIS空间分析功能分析了居民点用地和夜间灯光强度的变化;并结合生态系统调节服务空间数据,利用相关分析对居民点用地和夜间灯光变化所反映的人类活动强度变化对西藏生态系统水土保持和防风固沙服务的影响进行研究。结果表明：① 1980—2015年,西藏新增居民点用地212.06 km²,减少居民点用地44.99 km²,其中,新增居民点用地中62%为城镇用地,减少的居民点用地中95.88%为农村居民点;居民点用地变化主要发生在藏南河谷区;② 自治区内居民点用地扩张一定程度上直接导致夜间灯光强度增加,“一江两河”流域土地整治工程和农牧民安居工程等促进了当地人类活动强度增加,区内部分乡镇因进城务工和易地扶贫搬迁造成了当地人类活动强度的下降;③ 西藏2015年防风固沙服务较1990年有整体增强趋势,水土保持服务除藏东高山峡谷区外均有大幅度退化趋势;④ 对居民点用地进行的还林、还草整治工程等人类活动有利于促进生态系统防风固沙服务的恢复;人类活动强度的增加极易导致水土保持服务的退化,“一江两河”流域体现最为明显。研究能为西藏国土空间规划和生态政策的制定和调整提供参考。     

1974-2017年山东省大陆海岸围填海动态变化分析

围填海是沿海地区解决土地资源短缺的重要手段,及时准确地监测地区围填海时空动态变化对于合理保护海岸带资源和推进地区社会经济可持续发展具有重要意义。本文基于遥感、GIS技术,结合多种数据源,提取并分析1974-2017年山东省大陆海岸围填海时空动态变化特征。结果表明,43年来山东省大陆海岸围填海面积持续增长,到2017年总面积达到4649.26 km ²,围海为主要利用方式。围海活动多分布于黄河三角洲及莱州湾滩涂海域,填海活动则集中分布于沿海各大港口海域和城市滨海区域。全省围填海呈现出明显的阶段性特征,特别是2000年后,填海造地面积增加迅速,围海利用向填海造地转换现象突出,主要用于港口及临港产业发展和城镇与旅游基础设施建设,受沿海地区发展战略和城镇化、工业化驱动明显,围填海利用向综合化、多元化和集中集约化发展。     

天津港区土地利用时空格局变化与驱动力分析

 本文以Landsat TM多光谱影像为主要数据源,获取了天津港区1987-2010年4期土地利用数据,引入单一土地利用类型动态度、综合土地利用类型动态度、转移矩阵和土地类型空间格局重心4种土地利用变化指数模型,在GIS支持下定量地分析了天津港区1987-2010年土地利用类型转换的方向、程度、时空格局差异和扩张模式。结果表明:1987-1995年天津港的建设处于改革开发之后的探索阶段,土地利用类型变化的程度不高;1995-2003年天津港稳步拓展,港口区域建设用地向北迅速扩张;2003-2010年天津港步入以港区外迁为特征的专业化发展阶段,土地利用类型剧烈变化。20多年来,天津港在空间形态上呈现沿海岸线先向北向陆,后向南向海的扩张模式,侵占水田、滩涂和填海造陆是天津港港口建设用地扩张的主要途径,同时区域还存在大量非理性的圈海养殖和围海造田现象。研究认为港口专业化发展、宏观和微观政策,以及个体目标驱动是影响天津港区土地利用时空格局变化的主要因素,关注生态、经济与区域的和谐发展,通过优化港口功能布局,加快以生态安全为目标的土地利用结构调整,是实现港口可持续发展的必经之路。本文对于充分认识港口发展规律,保护宝贵的港口岸线资源和合理规划港口区域土地资源都具有重要的意义。     

典型农牧交错区LUCC及农牧交替演化过程分析——以内蒙古赤峰市为例

以内蒙古赤峰市为例,利用TM影像解译得到的三期土地利用数据(1988、1995、2000年)研究20世纪80年代以来,典型农牧交错区的LUCC演化过程,主要采用土地利用开发度、耗减度、信息熵、空间转移矩阵等方法分析了不同阶段农牧交替演化的时空特征。结果表明:(1)草地、耕地、林地为研究区主要的土地利用方式,整个研究时段内,耕地开垦和草地减少是主导LUCC过程。耕地开垦面积达2424.12km²,草地减少1959.65km²。从前后两个时期来看,前期(1988-1995年)耕地和草地变化更为剧烈,耕地以增为主,草地以减为主;后期(1995-2000年)草地转出速度放缓,但耕地开垦速度仍相对较快,林地转出速度加快;(2)土地流转过程以农牧交替演化为主,前期草地与耕地的交替转化剧烈,草地开垦面积达到2 040.50km²,耕地撂荒还草634.75km²,耕地开垦主要集中在敖汉旗的北部;后期LUCC过程放缓,草地转耕地面积为828.50km²,主要发生在敖汉旗以及林西县北部地区等区域,伴随着一定程度的弃耕;(3)三个时期土地利用结构信息熵分别为1.290、1.301、1.304,赤峰市土地利用系统有序程度在降低。农牧交错演化过程的分析,为研究该地区人类-环境耦合系统的变化和机制提供了重要依据。     

菏泽市土地资源节约集约利用途径研究

菏泽市属鲁西南黄泛平原农业大区,现有土地总面积121.55万hm2,土地利用率为96%。随着工业化、城市化进程加快和经济高速发展,耕地面积逐年减少、城乡用地比例失衡、村庄建设用地量大、后备资源日益匮乏等土地利用问题凸显。该文在明晰现状、问题和潜力基础上,提出了建立耕地保护机制,统筹城乡用地结构,严控建设用地规模,盘活存量集体用地,发展区域特色产业,优化利用土地资源等土地集约节约利用途径,实施成效显著。     

近十年青岛市红岛经济区土地开发利用变迁遥感分析

红岛经济区是青岛市拥湾发展战略中的胶州湾北部新兴城市核心,是近年来和未来一段时间城市经济发展和城区扩张的主要区域。基于2003年和2013年的SPOT-5和资源三号高空间分辨率遥感影像,开展了青岛市红岛经济区近10年来的土地开发利用变迁遥感监测,进行了信息提取和2时相监测结果的土地开发利用转移矩阵分析。盐田和耕地向工业用地的大面积转化。伴随着工业用地的大面积增加,公路用地的面积也在增加,附带的公路防护林的面积也有了显著的增加,研究区域的工业化发展水平显著上升。     

北京城市增长边界预测

为了遏制北京”摊大饼”式的城市发展模式,促进土地资源的集约、高效利用,引导国土空间合理布局,划定北京城市增长边界成为重要举措。本研究从城市内生发展动力角度,将遗传神经网络嵌入CA模型,建立北京城市增长边界预测模型,选定了自然、人口经济、区位、邻域、土地利用类型和政策规划6类因素共18个影响因子,预测北京市城市增长弹性边界。同时,从土地自身生态承载能力角度,用建设用地适宜性评价方法,选定了地形、地貌、公园水域、土地利用现状、自然保护区、城市用地距离为影响因子,划定北京市城市增长刚性边界。结果表明,利用该模型预测北京市2025年城市增长边界,总的面积匹配值为96%,模型精度较高;2025年北京市弹性增长边界总面积为1738.98 km²,刚性增长边界总面积为3297.01 km²。基于GANN-CA模型的城市增长边界划定方法对确定城市未来扩张方向有指导作用,可为城市规划和发展政策的制定提供依据。     

粤港澳大湾区建设用地扩张与城市热岛扩张耦合态势研究

深入研究粤港澳大湾区建设用地扩张与城市热岛扩张的耦合态势,对改善大湾区生态环境、实现城市化的健康发展,具有重要的意义和科学价值。本文以粤港澳大湾区为研究区域,选取2000、2008和2016年的遥感影像数据和地表温度数据,提取大湾区的建设用地、划分城市热岛强度等级、识别城市热岛区域;在此基础上,使用总体耦合态势和空间耦合特征两种模型揭示大湾区在不同时期建设用地扩张和城市热岛扩张的耦合关系。结果表明：① 2000-2016年,粤港澳大湾区的建设用地扩张和城市热岛扩张趋势具有同步性;② 城市热岛区域面积不断增加,在珠江口两岸逐步形成了连接中山-佛山-广州-东莞-深圳-香港,大范围分布的倒“U”形城市热岛条带;③ 大湾区建设用地与城市热岛的总体耦合态势处于不断加强的过程,至2016年,两类指标的重心距离达到研究期内的最小距离,此时的总体耦合态势最强;④ 研究期内,大湾区未出现建设用地扩张和城市热岛扩张严重失调情况,建设用地扩张和城市热岛扩张耦合类型以耦合型、基本耦合型以及轻度不耦合型为主,空间耦合程度高。     

Land use change and effect analysis of tideland reclamation in Hangzhou Bay

Since the beginning of the 20^th century, tideland reclamation as a huge project has continuously extended from inland to the sea for the socioeconomic development, like Zhejiang, Jiangsu and other coastal regions in China. The increase of land area alleviated the contradiction of supply and demand between human and land, which provided the guarantee for agricultural production and industrial development. However, marine ecological environment has been seriously damaged due to the increasing scale of tideland reclamation. This paper took the Hangzhou Bay in the Yangtze River Delta as a study area to explore the evolution law, socioeconomic effect and eco-environmental effect of reclaimed land from 1985 to 2015. The result showed that as follows: (1) The area of tideland reclamation was 460.67 km² with 16.57% cultivated land and 15.93% construction land, and its land use was inefficient; (2) Land use change has spatial and temporal difference, the speed of tideland reclamation had been increasing from 1985 to 2015 in time and the scale of reclaimed land in the southern (84.07%) of Hangzhou Bay was larger than the northern region (15.93%) in space; (3) The evolution law of land use was from tideland to swampland and coastal waters to agricultural facility land, to cultivated land to industrial-mining land to idle land, rural-urban construction land, and formed obviously hierarchical structure; (4) Effect analysis of land use change found that the socio-economic effect had increased but the eco-environmental effect had decreased from 1985 to 2015, it reflected socioeconomic effect was acquired through sacrificing ecoenvironmental effect; (5) It pointed out the existing problems on land extensive inefficient, environmental degradation and economy excessive growth without scientific planning, and offered some suggestions in land comprehensive improvement project, industrial transformation and upgrading and scientific planning and legal safeguard to promote sustainable development in the Hangzhou Bay in the new period.     

近32年来南京城市扩展与土地利用演变研究

基于1980-2012年6个时相的遥感影像分类成果,运用扩展强度的等扇分析和土地利用转移矩阵对南京市城市扩展区由城市扩展引起的土地利用布局、结构演化进行了长周期、多时段的研究。结果表明：32年间5个阶段城市扩展的方向极不均匀,城市经历了东北-东南-西南的扩展演化过程,2000年之后的扩展强度显著扩大;在总变化量的构成中,耕地净变化量和交换变化量所占的比重较为接近,在面积净减少的同时,空间位置的转移也较为突出;城市建设用地、城市绿地、采矿用地与裸地以净变化为主,水面、村镇建设用地以交换变化为主;2000年后,各时段耕地和城市建设用地年均总变化量远高于2000年之前,以2004-2008年的值最高,2008-2012年有所回落;32年间各单项类型动态度均较高,城市绿地、村镇建设用地和城市建设用地均达90%以上;综合动态度的结果揭示32年来南京城市的扩展历经了加速演变-变化趋缓-剧烈演变-整合重构4个主要阶段。     

基于FLUS模型的大都市区土地利用优化模拟——以深圳市为例

采用深圳市2010年、2015年和2016年的土地利用现状数据,运用FLUS模型对自然发展情景、生态安全情景和生态优化情景3种情景下2030年深圳市土地利用结构和空间布局的变化进行模拟。研究结果表明:以2010年为基期模拟2015年土地利用布局的kappa指数为0.862,模拟结果较为理想。3种情景下深圳市2030年土地利用布局既有共性也存在差异。生态优化情景在禁止建设区把部分生产性用地转变为具有重要生态功能的林地,在限制建设区严格控制新增建设用地,在集中连片的控制区内限制生产活动,比自然发展情景和生态安全情景更能达到城市建设和生态保护的双重目标。     

1987—2017年粤港澳大湾区城市群的不透水地表扩张与梯度演化

不透水地表是衡量城市化过程与空间扩张的重要特征。本文以我国最具经济活力的城市群-粤港澳大湾区城市（以下简称大湾区）为研究区,采用重心-标准差椭圆与梯度分析等方法,探讨其1987—2017年不透水地表的时空扩张分布特征与演化趋势。结果表明：① 30年来大湾区的不透水地表面积从1839.34 km²持续增长至12 385.93 km²。城市化进程进入21世纪后明显加快,整体形成了广、深、港、澳等中心城市带动,各次级城市组团,网络结构发展的空间扩张格局。② 大湾区不透水地表重心位于广州番禺与佛山顺德交界处附近,城市建设扩张靠近大陆海岸带区域,范围不断扩大。广、莞、佛等地的城市建设极大带动了不透水地表重心与方向的变化;③ 城市建设以珠江支流与大陆海岸线为轴心扩张的特征明显,各地核心城区与海湾区域的建设扩张共同构成了大湾区的发展核心,整体形成了中心城区为主、大陆海岸线为辅的协同发展趋势。粤港澳大湾区建设已上升为国家战略,未来需进一步强化内部各城市间的要素交互,在发挥核心城区辐射引领作用的同时,充分利用沿海产业优势,带动实现大湾区的城乡融合发展。     

基于位置大数据的城市居住用地效率指标构建及评价研究

信息化赋能已经成为新时期国土空间规划的热点,但通过大数据整合进行国土空间利用评价研究仍有待探索。本文旨在借助腾讯位置大数据开展城市居住用地效率评价实证研究,综合运用多源地理空间数据,以居民区为评价单元构建居住用地效率指标,揭示常州市新城区不同居民区用地效率差异。结果表明：① 居民区范围内小时粒度的人口规模呈周期波动,峰值一般出现在21:00,符合城市居民昼出夜归的作息规律,且不同容积率水平的居民楼人口集聚度和规模值也存在预期性的差异;② 29个居民区按建成年份划分为1980s、1990s、2000s、2010—2015年、2015年以后共5组,各组效率指标平均值分别为1.74、2.45、2.31、0.95和0.91人/百m²,2010年之前建成的居民区明显高于2010年之后新建的,2010年以后建成的居民区低于全市2.06人/百m²的平均水平（2018年标准）;③ 效率指标值低并非完全等同于集约用地水平低,常州市新城新区开发建设的成长周期、居民对提升人居环境品质的需求,都是导致不同居民区用地效率差异的原因。研究表明,位置大数据作为高精度的人口数据源,能够客观反映居民区人口聚集的时空间特征,基于位置大数据构建的城市居住用地效率指数能够为高质量国土空间利用分析提供新途径。在我国以人为本的城市化进程中,以位置大数据为代表的新型人口数据源将在国土空间规划中发挥愈加重要的作用。