情景模拟的精河流域绿洲土地利用变化及预测

针对土地利用动态模拟与预测能为区域可持续发展提供重要参考依据的问题,该文以遥感影像为基础数据,基于人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)模型对精河流域绿洲进行土地利用变化动态模拟与情景预测。结果表明:①在过去的26年间,耕地和建设用地居土地利用类型增幅前两位,分别为4.67、3.88,林地和未利用地居降幅前两位,则分别为-0.76,-0.05;②至2026年,3种情景下建设用地的变化幅度均较为明显,显示城镇用地在未来绿洲土地利用发展变化过程中占据主导地位;③研究区未来土地利用过程中,在无任何限制条件下的趋势发展情景必然会造成区域内较大的土地利用格局破碎度,但两种生态保护情景作为修正和补充,可以从空间上优化预测结果。     

基于CLUMondo模型的多情景土地利用变化动态模拟——以广西沿海城市为例

使用能够深入刻画土地利用强度的CLUMondo模型,利用2010年和2015年2期土地利用数据,模拟了广西沿海城市2025年在"自然增长"、"经济发展"以及"土地利用优化"3种不同情景下的土地利用空间分布格局。结果表明:CLUMondo模型可以有效模拟沿海大尺度范围内土地系统的发展状况及轨迹;"自然增长"情景下,沿海城市土地资源的集约及有效利用进展较为缓慢;"经济发展"情景下,城市及农村建设用地增长迅速且在空间上的联系密切,区域森林及耕地保护与工业建设之间有着较为剧烈的矛盾;"土地利用优化"情景下,研究区域经济建设的步伐逐渐放缓,区域城市建设形成了资源向城镇集中、农田向规模集中的趋势。该模拟结果对于广西乃至全国沿海城市未来土地利用规划以及相关制度的制定具有一定的借鉴意义。     

基于CLUE_S模型的精河流域绿洲土地利用空间格局多情景模拟

以新疆维吾尔自治区精河流域绿洲为研究区,基于CLUE_S模型,运用logistic逐步回归法选择铁路、公路、水渠、河流、湖面及居民点驱动因子,利用1972年和1990年2期土地利用数据,对研究区2010年土地利用空间分布格局进行模拟。在通过精度检验的基础上,分别设置"历史趋势预案"和"生态保护预案"2种情景模拟了研究区2025年土地利用变化空间分布格局。结果表明:对于干旱区绿洲小区域尺度未来土地利用的变化趋势,CLUE_S模型具有良好的模拟能力;没有加入任何限制区域的"历史趋势预案"模式下,2025年研究区生态环境将进一步恶化;坚持耕地保护制度和执行艾比湖湿地国家级自然保护区制度的"生态保护预案"前提下,2025年研究区生态环境明显向好,土地利用率显著增加。研究结果对干旱区绿洲及生态环境脆弱区的土地利用可持续发展具有明显的实践意义。     

务川仡佬族苗族自治县土地供应潜力研究

优化调整土地利用结构,合理挖掘土地的供应潜力,既有利于守牢“生态”和“发展”两条底线,又有利于保护耕地红线,维护国家粮食安全.本文在生态文明建设的背景下,以务川仡佬族苗族自治县为例,参考环境保护标准,利用务川县2010～2015年的土地利用变更调查成果,建立了生态环境质量指数模型、耕地多元回归模型及生态-耕地动态变化模型;在分析务川县2010～2015年生态环境现状基础上,在探讨耕地保护红线和提升生态环境状况的同时,合理挖掘土地的供应潜力,提出了可持续利用土地供应潜力的具体措施.     

巴音河流域土地利用变化及驱动力分析

分析了近27 a青海省海西州巴音河流域土地利用时空变化,可为流域生态环境保护、土地利用方式优化和尕海国家湿地公园建设提供依据。在野外考察基本土地利用类型基础上,利用1990年、2000年、2010年和2017年Landsat卫星影像使用随机森林分类方法获取4期土地利用现状信息,通过运用转移矩阵、重心迁移模型定量计算,从面积变化、类型转化和空间格局变化三方面研究该流域土地利用变化时空特征,应用主成分分析方法定量确定了驱动因素。结果表明：在研究时间段内,林地、水域、草地面积先减少后增加;建设用地面积持续增加,耕地面积先增加后减少;耕地、建设用地、水域重心迁移明显,耕地、建设用地重心向西南方移动,水域重心向东北方移动。人类活动是流域土地利用变化最主要的原因,近年来温度升高和降水量的增加也是土地利用类型发生变化的重要因素。     

南水北调东线江苏受水区土地利用变化模拟及生态安全评价

利用多期土地利用遥感数据,分析南水北调东线江苏受水区2000—2010年间土地利用变化情况;采用CAMarkov模型对2010—2020年间该区土地利用情况的演变规律进行模拟;同时构建基于"压力-状态-响应"(pressure-state-response,PSR)模型的土地利用生态安全评价指标体系,综合评价受水区不同时期土地利用生态安全状况。结果表明:1)受水区土地利用类型以耕地为主,研究期间林地和水域面积有所扩大,大量耕地转变为城乡建设用地;2)基于CA-Markov模型对研究区2010年土地利用格局的模拟结果与实际进行对比分析,模拟正确的栅格数达到了99.1%,Kappa系数达到0.99,能够较好地反映受水区土地利用格局变化趋势;3)土地利用生态安全评价结果显示2000年、2010年和2020年土地生态安全指数分别为0.51,0.68和0.73,分别达到预警、敏感和良好等级,受水区的人口、资源环境及社会经济开始协调发展,整体呈现好转趋势。     

基于SWAT模型的汉江上游流域径流情景预测研究

气候变化和土地利用是影响径流变化的主要驱动因素,为了精确预测未来汉江上游流域径流量变化趋势,基于SWAT模型、天气发生器BCC/RCG-WG以及CA-Markov模型预测了未来2种土地利用变化模式下的径流量变化,土地利用情景的设置建立在CA-Markov模型预测结果的基础之上,结合全国林地保护利用规划目标以及汉江上游林地具体情况。结果显示:未来汉江上游流域径流将呈现明显的上升趋势,林地增加情景下径流量升高率少于自然生态情景,这可能与林地增多导致生态需水量增大有关,因此,对于汉江上游流域的水资源保护不可盲目投入大量人为林地增加,而应遵循植被自然生长规律,延续当前生态保护政策,尽量以减少人为污染、提高全民节约用水思想意识策略为主。     

基于地形梯度的山地流域土地利用格局及时空演变研究——以云南小江流域为例

地形差异是山区土地利用结构和空间格局分异的重要影响因素,云南小江流域作为典型山地流域的代表,针对其土地利用结构不合理导致生态环境恶化的问题,文中提出利用小江流域1990、2000、2010年三期土地利用数据,采用GIS空间分析技术,在简要分析土地利用宏观总体格局及变化的基础上,分析流域4大垂直带谱的土地利用格局,并分析驱动因素。重点从高程和坡度两个因子分析流域土地利用格局及演变的地形梯度特征,得出土地利用变化所在的各地形梯度位置范围,可为小江流域土地利用结构优化、土地资源合理利用和生态环境治理及改善提供重要参考。     

土地利用变化反事实情景模拟与评价——以湖北省嘉鱼县为例

引入了反事实情景模拟方法来模拟土地利用变化的历史,通过重构土地利用变化历史情景来辅助评价土地利用政策实施效果。以我国的耕地保护政策对粮食安全和城市扩张影响为例,构建耕地保护政策干预下的事实情景和假设无耕地保护政策影响的反事实情景,并借助CLUE-S模型进行土地利用变化情景模拟。通过比较两种模拟结果在耕地数量、产能、空间分布以及城市建设用地数量、效益和空间扩张的差异,实现对耕地保护政策实施效果的评价。实例研究表明,现行的耕地保护政策在遏制耕地流失、提高粮食产量、调整耕地及建设用地空间布局等方面取得了积极效果。     

赣州不同情景土地利用变化对生态系统服务价值影响

城镇发展使得生态系统服务价值发生变化，甚至显著降低，模拟未来土地利用结构，能优化国土空间结构，提高生态系统服务价值。本研究以2010、2020年土地利用类型数据，利用土地利用变化情景模拟(GeoSOS-FLUS)模型模拟不同情景下2030年土地利用状况。结果表明：4种情景下草地、未利用地都是减少，水体几乎不变，建筑用地栅格数都增加，其中基准和保护林地情景增加最多，均为25.66%,林地除保护农田基本不变外，其他三种情景变化几乎一致，增加均为3.07%;相比2020年，保护农田的生态系统服务价值降低了5.46亿元，其他三种情景的服务价值都增加，保护农田林地最高，为2 901.82亿元，其他两种均为2 893.07亿元。     

建设黄河“智能大脑”服务流域生态保护和高质量发展

本文首先介绍了黄河流域水文、地理景观和地貌特征,下游河道变迁和河口变迁历史及生态治理,流域历史水旱灾害等基本背景,分析了黄河流域生态保护和高质量发展面临的主要问题和具有的优势。然后重点论述黄河“智能大脑”如何服务流域保护和发展,提出黄河“智能大脑”三要素,即感知系统（天地一体智能感知网）、存储管理系统（资源池）和操作系统（时空大数据平台）;论述了流域一体化时空大数据中心的构成及其基本功能,时空大数据平台及其目标要求,分析并提出了基于网格集成与弹性云的混合式时空大数据平台技术体制和构建技术,提出采用“共用时空大数据平台+”应用概念模型及其具体应用模式。最后讨论了时空大数据平台服务黄河流域城市数字化、网络化和智能化,加强流域上中下游7大城市群的新型智慧城市建设,推动流域生态保护和社会经济发展,提出基于流域时空大数据平台构建服务保护和发展的综合科技信息咨询服务平台,支撑流域协同创新共同体构建,增强流域整体性和协同性发展。     

徐州市土地利用CLUE-S模型变化模拟

对徐州市1987年、1994年和2000年3期遥感影像图进行分析,利用面向对象的思想,采用多尺度分割法对影像进行分类,通过遥感影像的光谱特征,确定分类目标,获取该区过去13年间的土地利用/覆被时空变化特征。运用CLUE-S模型以1994年土地利用数据模拟了2000年的土地利用空间变化状况,并通过2000年实际遥感影像分类数据加以验证,结果计算出Kappa指数为0.846,达到精度要求,实例证明CLUE-S模型较好地模拟了徐州市的土地利用/覆被变化。最后运用CLUE-S模型以6年为1个时空尺度模拟该区未来12年的自然状态和生态保护状态下的土地利用/覆被变化特征。     

黄河流域乡村社会经济与生态环境耦合协调测度及影响因素分析

基于黄河流域2008、2010、2012、2014年136个区县面板数据,本文运用熵权TOPSIS分析法、耦合协调度模型和地理探测器模型对其耦合协调水平和影响因素进行了分析。结果表明:①研究期内黄河流域社会经济发展和生态环境质量耦合协调度变化趋势呈“U”形曲线,总体处于高度耦合低级协调阶段。区域间差异变化趋势呈倒“U”形曲线。从相对发展度模型来看,2010—2014年乡村生态环境质量相对滞后。②空间格局上存在显著的空间分异特征,耦合协调度呈“上游>中游>下游”的分布格局。③自然环境因素是影响耦合协调度空间分异的主导因素,其次是社会经济因素。其中,乡村人口密度、PM_2.5年均浓度、人均耕地面积、地形起伏度、高程和年均气温是主要因子,并且两个因子的交互作用明显大于单一因子的影响。基于此,建议黄河流域以协调发展理念为指引,重点提高生态环境的保护和修复,采用差异化、特色化的发展策略,以期早日实现黄河流域生态保护和高质量发展。     

CA-Markov模型的清江土地利用变化研究

针对经济发展类型面临转型的山区土地利用动态变化和预测问题,该文以清江中下游为例,提出了采用CA-Markov模型的研究方法。结合2000、2008和2015年的Landsat遥感影像,考虑地形、交通、行政中心和当前土地利用约束等影响因子,模拟出2015年预测情况与解译结果相比,Kappa系数达0.810 9,表明模型可信度较高。在此基础上预测2022年的土地利用情况,结果表明,2022年延续了当前发展模式,即由农业经济主导转变为旅游生态经济主导,耕地的重要性降低,城镇化率增加,但耕地的面积仍占据着总面积的23.23%,建设用地面积仅占总面积的2.62%,说明该区域的城镇化水平依然较低。该结果揭示了清江流域土地利用动态变化趋势。     

Incorporating sprawl and adjacency measures in land‐use forecasting model: A case study of Collin County,TX

Sprawl measures have largely been neglected in land‐use forecasting models. The current approach for land‐use allocation using optimization mostly utilizes objective functions and constraints that are non‐spatial in nature. Application of spatial constraints could take care of the contiguity and compactness of land uses and can be utilized to address urban sprawl. Because a land‐use model is used as an input to transportation modeling, a better spatial allocation strategy for more compact land‐use projections will promote better transportation planning and sustainable development. This study formulates a scenario‐based approach to normative modeling of urban sprawl. In doing so, it seeks to improve the land‐use projections by employing a spatial optimization model with contiguity and compactness consideration. This study incorporates urban sprawl measures based on smart growth principles together with a mixed‐use factor, and adjacency consideration of nearby land uses. The objective function used in the study maximizes net suitability based on imposed constraints. These constraints are based on smart growth principles that enhance walkability in neighborhoods, promote better health for residents, and encourage mixed‐use development. The formulated model has been applied to Collin County, TX, a fast‐developing suburban county located to the north of the Dallas–Fort Worth metroplex. The suitability of land cells indicates the probability of conversion, which is calculated using spatial discrete choice analysis with Moran eigenvector spatial filtering for vacant cells at a resolution of 150 × 150 m employing factors of the built environment, and socioeconomic and demographic characteristics. This study demonstrates how spatial proximity between land uses, which has been ignored to date, can be used to control sprawl, resulting in better mixing of different land uses based on constraints imposed in a spatial optimization problem.     

Integrating cellular automata and Markov techniques to generate urban development potential surface: a study on Kolkata agglomeration

Uncontrolled, yet fragmented peripheral urban expansion has emerged as a menace to urban development. To cope with this rapid urban expansion process, identification of the forces responsible for this rapid urban expansion is a pre-requisite, especially when its threats to habitability are taken into consideration. This study tries to evaluate fragmented uncontrolled urban expansion faced by Kolkata using cellular automata-Markov chain. Urban growth patterns, land use/land cover transformations and spatial allocation correspondence with planning strategy is the main theme of this study. Depending upon the driving forces, the study result indicates a bi-directional urban development potential surface, which might be a result of the biased planning initiative along with middle-class residential demand. This simulation result provides evidence for the planning authority to evaluate the effectiveness of spatial allocation and urban expansion trends and provide flexibility to modify the current allocation scenario.     

对我国国土生态安全格局与空间管理策略的思考

本文从生态安全格局的定义、我国生态安全格局现状、生态安全格局优化3个方面进行了分析,明确了目前及未来生态保护用地面积比例,并提出了国土生态安全的空间管制策略,主要包括：重点生态功能区域根据主导生态功能的差异性采取不同的管理措施,在土地利用规划体系中新增生态保护用地以实现生态功能的落地,以生态保护红线为基础统筹各类自然保护地。研究成果可为保障我国国土生态安全,促进社会-经济-生态之间的协调发展提供依据。     

重力场恢复与气候实验的石羊河流域水储量变化

为了更好地从空间尺度显示石羊河流域水储量的变化情况,该文利用2003年1月至2014年12月GRACE RL06重力场数据计算其陆地水储量变化,对数据进行预处理以及去相关滤波和300km高斯平滑处理,并利用流域内4个气象站的降水平均数据与GRACE、GLDAS的结果进行对比分析。结果表明,GRACE反演结果与GLDAS水文模型变化趋势基本一致,时间上呈现明显季节性变化,研究区水储量整体呈现0.93mm/a的上升趋势,期间水储量变化波动较大主要与季节性降水有关。     

澜沧江流域居民点空间分布格局及影响因素研究

居民点空间分布是区域自然、社会、经济以及历史发展的综合反映,影响着区域经济发展的规模、方向以及发展的可能性。区域自然环境是居民点形成和发展的基础,社会经济因素也对居民点的分布产生重要影响。基于澜沧江流域数字高程模型(DEM)提取坡度、坡向和地形起伏度,结合1∶5万地名数据库的居民点及国家1∶25万基础地理信息数据库的河流、道路信息,研究了澜沧江流域居民点的空间分布格局,并对澜沧江流域居民点分布的影响因素进行定量了分析。研究结果显示,海拔、坡度、坡向、地形起伏度对居民点的分布有显著影响,居民点倾向于分布在海拔较低、坡度和起伏度较小、东南坡向的地区,各级居民点沿河流、道路分布明显。另外,较高级别的居民点更趋向于分布在自然条件较好的区域。研究结果可为澜沧江流域综合开发和生态环境保护提供科学依据。