基于GIS的干旱区LUCC分析和模拟方法探讨

土地利用／土地覆被变化(LUCC)问题中的过程、趋势、驱动力研究及生态环境综合评价是目前的重点研究领域。在现有的“3S”技术应用于LUCC研究的基础上，对三工河流域近20年的土地利用／土地覆被变化情况进行动态分析，发现耕地大面积增加，增长幅度达到13％，城市、村庄及工矿建设得到飞速发展，城市面积扩大了近十倍；荒草地、盐碱地总体趋势是大面积减少，直接性或间接性的向耕地、灌木林地、城市、村庄发生了转移。同时探讨了利用地理元胞自动机模型(GeoCA)分析的方法对干旱区LUCC进行时空演变研究，目的在于找寻一种对LUCC进行预测分析及模拟的方法。此方法有利于更好地进行生态环境综合评价和土地利用合理规划。     

土地利用系统动态变化模拟研究进展

土地利用/覆被变化与环境要素的动态作用过程自LUCC相关研究计划开展以来一直是重点内容,并且愈来愈受到重视.将土地利用主体的决策过程和环境要素变化过程综合起来研究土地利用系统动态变化,是实现土地自然生态系统与社会经济系统耦合研究的途径与方法.本文在对土地利用系统复杂性分析的基础上,提出目前土地利用系统变化模拟需要解决的基本科学问题,主要包括土地自然环境要素对土地利用主体决策的影响、不同空间尺度土地利用主体及主体间相互作用及在此基础上的区域土地利用动态变化模型研究.土地利用模型是分析土地利用系统结构与功能的有力工具,通过分析土地利用系统模拟研究进展发现国内外真正实现了自然生态系统和社会经济系统综合研究的模型尚不多见.基于主体的土地利用模拟方法综合了土地利用变化中空间变化和主体决策过程,适合于分析土地利用系统变化的空间过程、空间相互作用和多尺度现象.本文在对国际上基于多主体模型进行土地利用系统模拟的相关进展、模拟平台等分析评述的基础上,提出未来我国开展基于多主体模型进行土地利用变化研究的建议.     

土地利用变化对土地生产力的影响研究进展

土地利用变化对土地生产力的影响是土地利用/覆被变化(LUCC)效应研究的重要内容之一。本文基于对土地利用变化和土地生产力概念的辨析, 着重从土地利用变化对土地生产潜力、粮食生产能力和土壤质量3 个方面的影响, 总结梳理了当前的主要研究内容和方法, 探讨了研究的影响尺度特征。最后指出今后的研究应加强土地利用结构、方式和强度变化对小尺度范围内耕地生产力的影响, 强化不同尺度的综合以及空间分析和动态评估方法的应用。     

基于Agent的土地利用/土地覆盖变化模型的研究进展

在查阅国内外大量LUCC模型应用研究文献资料的基础上,重点对基于Agent的土地利用/土地覆盖变化模型(ABM/LUCC)的研究进展进行了详细论述。首先指出ABM/LUCC模型提出的背景,并对模型的基本理论和概念进行简要介绍;其次,重点论述ABM/LUCC模型的主要研究问题以及该模型在城市土地利用、农业土地利用以及自然资源管理等领域的国内外研究进展;最后,分析总结目前模型应用中存在的主要问题,并探讨模型未来发展的主要方向。     

LUCC研究的最新进展评述

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要组成部分和主要原因之一,进入新世纪以来,LUCC研究一直是地理学研究的前沿与热点。本文综述了2002年8月在南非德班国际地理学联合会(IGU)"2002年区域地理大会"上有关LUCC的主要研究成果,认为国际上LUCC研究在应用RS、GIS技术开展土地利用/土地覆被变化监测、评价与制图;农村与农业土地利用/土地覆被变化分析;城市土地利用/土地覆被变化分析;土地利用/土地覆被变化动力学;土地利用/土地覆被变化与生态环境等五个方面取得最新进展,反映出LUCC研究范围在进一步拓展,研究内容在进一步深化。     

干旱区土地利用/土地覆盖变化与全球环境变化

土地利用与土地覆盖是人类活动在地球表面是宏观的表现，为分析全球环境变化中人类活动的作用提供了切入点，土地利用/土地覆盖变化（LUCC）既是全球环境变化的原因，也是全球环境变化的结果，而占全球陆地表面40%以上的干旱区，由于其具有成因复杂，类型多样，对环境变化敏感，变化过程快，幅度大，景观差异明显等特点，是全球变化特别是LUCC研究的重要场所，文章在介绍LUCC概念的基础上，综述了全球环境变化与LUCC的关系，依据干旱区的自然和生态环境，分析了干旱区LUCC的特点，阐述了干旱区土地利用/覆盖变化研究对全球环境变化研究的重要性，概括了干旱区LUCC研究的方法。     

中老缅泰“黄金四角”地区土地利用与土地覆被变化研究进展

论文系统评述了中老缅泰“黄金四角”地区土地利用/土地覆被变化(LUCC)分类与制图、LUCC的空间格局与驱动力以及环境效应研究进展.研究表明:现有LUCC研究相对零星分散,整体性、综合性以及对比性区域研究不足;LUCC分类与制图多源于全球和大尺度研究,高精度区域性分类与制图研究较少,时空尺度已无法满足区域性研究需求;罂粟地、轮歇地、橡胶林地3种典型地类研究参差不齐,遥感识别方法与时空分析研究不足;LUCC格局和过程变化分析多关注某些地类,整体性空间格局及国别时空对比研究不足;LUCC驱动力研究多停留在局部区域,整体研究较为薄弱;LUCC土壤环境效应研究丰富,水、大气以及生态环境效应研究则相对不足.研究认为,应加强LUCC的不同时空尺度对比研究、拓展LUCC研究内容、深化LUCC综合研究方法,同时要重视对边境、贫穷地区的LUCC研究;提出应开展中老缅泰交界地区LUCC国别对比研究,既可丰富LUCC基础数据库,也可为这一地区的土地可持续利用提供参考与借鉴.     

黄河三角洲土地利用与土地覆被的质量变化

土地利用／土地覆被变化（LUCC）在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位。其质量变化尤能反映人类开发活动的环境效应。运用遥感信息土地分类和植被指数提取、土壤定点采样实测和统计分析相结合的方法，研究了黄河三角洲地区数年至20余年的土地利用／土地覆被的质量变化。其在区域总体上向好的方向发展，但在内部地段间存在着差异和不平衡。盐渍土改造的任务仍然十分艰巨。地力下降的隐患不可忽视。进而分析了变化的驱动力并提出土地持续利用对策。     

土地利用功能变化与农户响应研究进展

LUCC是表达土地系统的主要方法之一，但仅利用LUCC已不能完整理解土地系统的变化，而通过土地利用功能变化的研究加深对土地系统的认识已成为国内外学者的共识。目前，探讨和分析宏观土地利用功能变化与微观主体行为间的相互影响机制，已成为土地利用功能变化研究急需解决的问题。本文从土地利用功能表达与变化研究、土地利用功能变化的微观响应机制等两个方面，对土地利用功能变化与农户响应的研究进展进行归纳与总结，结论如下：（1）需进一步完善土地利用功能类型的表达方式和方法，使其在表达宏观土地利用功能分异规律的同时，亦能表达微观主体土地利用行为的信息；（2）还需借鉴土地利用决策和多模型整合的理论与方法对土地利用功能及其微观响应进行模拟。同时，指出发展土地利用功能变化下农户响应的有限理性决策模型，探索多模型整合的方式与方法就成为今后研究的重要任务。它对于认识和理解该宏观土地利用功能变化下微观主体的响应，进而引导农户土地利用行为，具有十分重要的理论和现实意义。     

额尔齐斯河-斋桑湖流域近20年来土地利用/土地覆被时空演变

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是影响生态环境和气候变化的主要驱动力之一,同时又是受其影响的结果。LUCC研究对于开展生态环境变化及气候变化的研究均具有重要的意义。针对目前境外LUCC研究中土地利用/覆被分类效率低的问题,探索一种适用于大数据量而又精度较高的分类方法。以额尔齐斯河国外部分-斋桑湖流域为研究区域,以1990年及2007年的Landsat TM/ETM+夏秋季影像以及DEM作为数据源,综合利用影像光谱、纹理信息参与到决策树构造中,进而利用决策树分类方法分别提取这两个时期的土地利用/覆被空间分布信息,最后分析两个时期的土地利用时空变化状况。实验结果表明:(1)光谱与空间纹理信息参与的决策树分类方法具有较高的分类精度;(2)两个时期的土地利用变化分析发现,近20年来该区域土地利用发生了较大的变化,耕地和灌木林地大面积减少,而低覆盖度草地和未利用地却显著增加。     

Simulating urban land-use changes at a large scale by integrating dynamic land parcel subdivision and vector-based cellular automata

Cellular automata (CA) have been widely used to simulate complex urban development processes. Previous studies indicated that vector-based cellular automata (VCA) could be applied to simulate urban land-use changes at a realistic land parcel level. Because of the complexity of VCA, these studies were conducted at small scales or did not adequately consider the highly fragmented processes of urban development. This study aims to build an effective framework called dynamic land parcel subdivision (DLPS)-VCA to accurately simulate urban land-use change processes at the land parcel level. We introduce this model in urban land-use change simulations to reasonably divide land parcels and introduce a random forest algorithm (RFA) model to explore the transition rules of urban land-use changes. Finally, we simulate the land-use changes in Shenzhen between 2009 and 2014 via the proposed DLPS-VCA model. Compared to the advanced Patch-CA and RFA-VCA models, the DLPS-VCA model achieves the highest simulation accuracy (Figure-of-Merit = 0.232), which is 32.57% and 18.97% higher respectively, and is most similar to the actual land-use scenario (similarity = 94.73%) at the pattern level. These results indicate that the DLPS-VCA model can both accurately split the land during urban land-use changes and significantly simulate urban expansion and urban land-use changes at a fine scale. Furthermore, the land-use change rules that are based on DPLS-VCA mining and the simulation results of several future urban development scenarios can act as guides for future urban planning policy formulation.     

CLUE-S模型应用进展与改进研究

土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。CLUE-S模型可以全面考虑自然和人文因子,通过迭代方法综合空间分析和非空间分析,较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,具有综合性、开放性、空间性、竞争效率性等特点,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用,形...     

拉萨地区土地利用变化情景分析

根据西藏拉萨地区1990年、1995年和2000年3个时点的土地利用数据,应用马尔科夫过程模型分析了未来20年内拉萨地区的土地利用情景变化,并与90年代制定的拉萨地区土地利用规划面积进行了对比研究。研究结果:1)10年间,土地利用类型变化最广泛的是牧草地。变化方向主要由牧草地向耕地、园地、林地、居民点及水域转变,其中变成林地的面积最大,为2338.25hm²(占变化面积的94.093%);2)拉萨地区未来20年中土地利用类型发展趋势是耕地、牧草地、水域和未利用土地面积将进一步减少,林地、园地和居民点面积将进一步增加;3)土地利用规划面积与基于马尔科夫模型的土地利用变化情景分析结果比较吻合,马尔科夫过程模型对制定该区域土地利用规划具有重要的参考价值;4)由于土地利用变化是一个复杂的过程,不仅受到众多自然因素的影响,而且受到未来土地利用政策、社会经济发展、区域内大型工程项目及其他人类活动等不确定因素的影响,从而不同土地利用类型之间的转移概率会发生变化,使得基于马尔科夫过程模型预测的精度有一定的局限性。     

20世纪90年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析

在土地利用变化时空信息平台的支持下,本文对我国20世纪80年代末到90年代末的土地利用变化过程进行了全面分析,揭示了我国10年来土地利用变化的时空规律,分析了这些规律形成的主要政策、经济和自然成因。研究表明,20世纪90年代,全国耕地总面积呈北增南减、总量增加的趋势,增量主要来自对北方草地和林地的开垦。林业用地面积呈现总体减少的趋势,减少的林地主要分布于传统林区,南方水热充沛区造林效果明显。中国城乡建设用地整体上表现为持续扩张的态势。90年代后5年总体增速减缓,西部增速加快。20世纪90年代我国的土地利用变化表现出明显的时空差异,政策调控和经济驱动是导致土地利用变化及其时空差异的主要原因。据此,本文提出在今后的全国土地利用规划中,应充分考虑我国现代土地利用变化的区域分异规律。同时,在生态环境恢复与建设规划中也应强调自然地理地带的针对性,同时要改变传统的资源规划与管理思路,在基础设施日益完备的条件下,最大程度地发挥跨区域土地资源优化配置的综合优势     

Future landscapes of Switzerland: Risk areas for urbanisation and land abandonment

In Switzerland, the decreasing significance of agriculture has led to prominent processes of land abandonment in mountainous areas where the maintenance of open land relies on human intervention. At the same time, urbanisation in Switzerland is increasing at a rapid rate at the expense of other land use types, particularly open land agriculture. In spite of these observed trends, the extent and location of anticipated land-use changes for the coming 20 years remain unknown, as does the impact on landscape services. This research defines 5 scenarios of future land-use for Switzerland along axes of Globalisation to Regionalisation and Market-driven developments to high policy intervention. Using the Dyna-CLUE land use modelling framework we incorporate socio-economic and bio-geographical variables to model scenarios of land change for 2035. By identifying locations for key land use transitions which occur across several scenarios, we find that unless large scale policy interventions are made, large areas of the Swiss Plateau and Alpine valley bottoms face strong urbanisation and much of the mountainous pasture agriculture continues to face risk of abandonment.     

论土地利用转型潜力及其评价的理论框架

积极推进土地利用转型潜力及其评价研究,是丰富和完善土地利用转型理论的重要途径。通过拓展土地利用潜力概念,对土地利用转型潜力定义、内涵、形成机制与评价的理论框架进行了探讨。研究认为,① 作为土地利用及LUCC的结果,土地利用转型具有土地利用形态“变化”和“可调控”的重要特征,这是土地利用转型潜力形成与释放的前提;② 土地利用转型潜力是指为适应区域发展综合需求,通过采用相应技术、政策等手段,在特定转型阶段所能实现最优土地利用形态与土地利用形态现状的差异;③ 土地利用转型潜力以基于“强效”“快速”政策调整及工程技术措施的土地利用形态调整和基于“自发土地利用”的土地利用转型引导为形成机制;④ 应以系统论和动态视角为基础,通过分析土地利用转型过程与机理,构建基于土地利用转型情景模拟的土地利用转型潜力评价理论框架。研究取得的成果和结论具备进一步激发土地利用转型理论研究及其在土地管理决策等方面积极作用的价值。     

土地利用变化及其生态响应综述

1 IntroductionLand use change,as one ofthe m ain driving forces ofglobalenvironm entalchange,is centraltothe sustainable developm ent debate (Figure 1).The types of land use are distinguished as landcover conversion,i.e.,the com plete replacem ent of one …     

Land use change and its corresponding ecological responses: a review

This paper reviews the research on land use change and its corresponding ecological responses. Patterns of land use changes in spatio-temporal level are produced by the interaction of biophysical and socio-economic processes. Nowadays, the studies derived from different socioeconomic conditions and scales show that at short-term scale, human activities, rather than natural forces, have become a major force in shaping the environment, while biophysical factors control the trends and processes of land use change under the macro environmental background. Providing a scientific understanding of the process of land use change, the impacts of different land use decisions, and the ways that decisions are affected by a changing environment and increasing ecological variability are the priority areas for research: (1) explanation of scale dependency of drivers of land use change; (2) quantification of driving factors of land use change; (3) incorporation of biophysical feedbacks in land use change models; and (4) underlying processes and mechanisms of ecological impacts of land use change.     

2010-2015年中国土地利用变化的时空格局与新特征

土地利用/覆被变化是人类活动对地球表层及全球变化影响研究的重要内容。本文基于Landsat 8 OLI、GF-2等遥感图像和人机交互解译方法,获取的土地利用数据实现了中国2010-2015年土地利用变化遥感动态监测。应用土地利用动态度、年变化率等指标,从全国和分区角度揭示了2010-2015年中国土地利用变化的时空特征。结果表明：2010-2015年中国建设用地面积共增加24.6×10³ km²,耕地面积共减少4.9×10³ km²,林草用地面积共减少16.4×10³ km²。2010-2015年与2000-2010年相比,中国土地利用变化的区域空间格局基本一致,但分区变化呈现新的特征。东部建设用地持续扩张和耕地面积减少,变化速率有所下降;中部建设用地扩张和耕地面积减少速度增加;西部建设用地扩张明显加速,耕地面积增速进一步加快,林草面积减少速率增加;东北地区建设用地扩展持续缓慢,耕地面积稳中有升,水旱田转换突出,林草面积略有下降。从“十二五”期间国家实施的主体功能区布局来看,东部地区的土地利用变化特征与优化和重点开发区的国土空间格局管控要求基本吻合;中部和西部地区则面临对重点生态功能区和农产品主产区相关土地利用类型实现有效保护的严峻挑战,必须进一步加大对国土空间开发格局的有效管控。     

The climatic impacts of land use and land cover change compared among countries

Land use and land cover change (LULCC) strongly influence regional and global climate by combining both biochemical and biophysical processes. However, the biophysical process was often ignored, which may offset the biogeochemical effects, so measures to address climate change could not reach the target. Thus, the biophysical influence of LULCC is critical for understanding observed climate changes in the past and potential scenarios in the future. Therefore, it is necessary to identify the mechanisms and effects of large-scale LULCC on climate change through changing the underlying surface, and thus the energy balance. The key scientific issues on understanding the impacts of human activities on global climate that must be addressed including: (1) what are the basic scientific facts of spatial and temporal variations of LULCC in China and comparative countries? (2) How to understand the coupling driving mechanisms of human activities and climate change on the LULCC and then to forecasting the future scenarios? (3) What are the scientific mechanisms of LULCC impacts on biophysical processes of land surface, and then the climate? (4) How to estimate the contributions of LULCC to climate change by affecting biophysical processes of land surface? By international comparison, the impacts of LULCC on climate change at the local, regional and global scales were revealed and evaluated. It can provide theoretical basis for the global change, and have great significance to mitigate and adapt to global climate changes.