济南城市土地利用结构优化研究

根据济南社会经济发展和城市职能对土地的要求,采用多目标规划法,建立济南城市土地利用结构优化模型,对济南土地利用结构进行优化分析.优化后的济南城市土地利用结构,其城市总产值有所增加,城市绿地、道路广场及公共设施用地和对外交通用地的比例增加,同时工业用地和仓储用地的比例降低.优化结果充分体现城市产业结构调整与城市性质和职能发挥对用地调整的需要.     

生态位理论在昆明市土地利用结构优化中的应用

土地利用的效益及潜力可用土地利用的生态位来描述。借助生态位理论,通过分析昆明市（1996～2004年）土地利用类型面积及土地利用类型面积变化情况,并结合土地利用的经济生态位模型,计算了昆明市1999～2006年土地利用类型间相互作用的强度。结果表明昆明市农用地与建设用地经济生态位位差较大,经济发展和城市化进程更加剧了建设用地占用农用地的速度和强度;农用地内部各种土地利用类型的生态位宽度,耕地和牧草地最高且逐年增加,而林地处于较低水平,反映出昆明市需要依靠内部土地利用结构的调整来提高农用地生态位,从而实现土地资源的合理利用与优化配置。     

流域土地可持续利用规划方法及应用研究

土地利用既受自然环境条件的种种制约,又对生态环境,尤其是水资源和水环境,产生深刻影响。因此,进行系统规划优化土地利用结构、协调土地利用和其他经济活动及生态环境保护的关系是非常必要的。基于土地利用系统是一个本征性灰色系统,本文以灰色多目标规划(GMOP)方法为核心,提出了一套流域土地利用灰色多目标规划模型。该方法既可有效地处理信息的不完备性和系统的动态性,又可全面地表达土地利用的多目标性。在对密云土地利用规划研究中,通过应用交互式调整和情景分析方法,得到该模型在两种情景下的优化方案,并结合密云实际情况综合分析,进行了方案筛选。     

低碳背景下露天煤矿土地利用结构优化——以乌海市骆驼山矿区为例（英文）

人类对全球碳循环的影响主要来自于土地利用活动,随着露天煤矿开采进程加快,矿区内碳排放量增加、生态系统功能下降等问题显著,亟需探索低碳下生态效益最佳的土地利用优化结构,为西北干旱荒漠矿区土地利用结构优化调整提供理论支持。本研究以乌海市骆驼山矿区为研究对象,在矿区土地利用碳排放量核算的基础上,利用多目标线性规划模型以低碳排放和高生态系统服务价值为目标,探究矿区土地利用最优结构。研究结果：优化后的草地和水域面积有所增加,采矿用地和未利用地面积有所减少;与2021年相比,优化后方案碳排放量降低了19045.93tC,生态系统服务价值提升了5338.14万元。研究结果表明,以土地利用碳排放最小化、生态系统服务价值最大化为目标的矿区土地利用结构优化方案可以在低碳减排下,实现土地利用生态效益的提升,以期为西北干旱荒漠区矿山土地利用结构优化和生态修复工作提供科学指导。     

淅川县土地利用结构低碳优化研究

在借鉴低碳经济、土地利用碳排放以及土地利用规划等理论成果和方法的基础上,以低碳理念为切入点,将低碳理念与土地利用结构优化相结合,提出低碳型土地利用结构优化的内涵、目标.通过线性规划模型,对土地利用的结构进行低碳优化,并对优化方案进行碳排放的估算评价,以验证规划的低碳性.结合河南省淅川县的实际情况进行实证研究,建立低碳型土地利用结构优化的多目标规划模型,在考虑土地利用经济效益的同时,强调土地利用的碳排放效益,以经济效益最大化和土地利用总碳排放量最小化2个目标函数来确定土地利用结构.     

基于多目标遗传算法的土地利用空间结构优化配置

针对如何将土地利用数量结构落实到具体的地域空间，以实现土地资源的优化配置的土地利用总体规划编制难点，以及常规的叠加法等土地利用配置方法难以根据土地适宜性评价结果，有效地将土地利用数量结构匹配到具体的土地单元问题，该文利用遗传算法的内在并行机制及其全局优化的特性，提出了基于多目标遗传算法的土地利用空间结构优化配置方法。实例分析表明，该方法具有客观性强、灵活性高、操作简便等优点。     

黄土高原小流域土地利用系统结构优化与生态设计

改善和优化土地利用方式和结构是综合治理黄土高原人为加速侵蚀的关键。本文以陕北米脂县泉家沟流域为例，探讨了黄土丘陵沟壑区以小流域为基本单元的土地利用系统的优化设计模式，主要过程包括小流域土地利用系统分析；土地资源综合评价；土地利用系统结构优化；土地利用优化模型空间面积分配；土地利用系统生态设计等。     

土地利用结构多目标优化遗传算法

传统数学方法难以有效解决土地利用结构多目标优化问题,针对土地利用结构优化的多目标性和遗传算法在多目标优化求解方面的优势,以经济效益和生态效益为目标函数建立土地利用结构优化数学模型,采用遗传算法进行模型求解.以重庆市合川区为例详细介绍了具体应用过程,得出了4个可行方案,对方案进行论证择优,选出满意的最佳方案,证明采用遗传算法进行土地利用结构多目标优化求解是科学可行的.     

湛江市土地利用结构及生态服务价值研究

利用湛江市1996—2005年土地利用变更调查数据和相关统计资料,计算土地利用结构异质性指数和生态服务价值,分析土地利用结构与生态服务价值的变化及其相互关系。结果表明:1996—2005年湛江市土地利用结构多样性指数和均匀度增加而优势度降低,土地利用趋于多样化和均匀化;除牧草地外,其他各类土地的生态服务价值都有不同程度的增加,土地利用生态服务价值总体呈增加趋势;土地利用生态服务价值与土地利用结构线性相关,通过增加水域、湿地和林地等生态用地面积,提高土地利用集约度和促进土地利用的多样化、均匀化,可以增加生态系统稳定性和提高生态系统服务功能的经济价值。     

绿洲城市土地利用多目标优化研究——以新疆奎屯市为例

以新疆典型绿洲城市奎屯市为例进行实证分析,耦合资源价值核算方法,设置变量,建立目标函数和约束方程,构建多目标优化线性模型,对干旱区绿洲城市的土地利用优化配置进行方法性的探索,并为其土地可持续利用提供参考.结果表明:多目标优化线性模型可以克服多目标线性规划法中目标函数和评价指标值范围难以确定的缺陷,运用该多目标优化模型的土地利用优化方案保障了研究区经济发展的用地需求,满足了其社会稳定和社会保障所需的土地,改善了研究区较为脆弱的生态环境,使研究区土地利用综合效益得到明显提升,优化结果达到预期目标,多目标优化方法适宜用在绿洲城市土地利用优化配置研究.     

基于土地利用变化的盐城海岸带生态风险评价

在GIS和RS技术支持下,以行政区划为评价单元,从景观结构角度构建生态风险评价模型,借助地统计分析及空间自相关分析方法,对盐城海岸带地区2000-2010年景观生态风险的时空分异特征进行定量评价。结果表明：2000-2010年,盐城海岸带地区整体生态环境质量有所下降。10年间,研究区生态风险平均值从0.35增长至0.39,高等级生态风险区不断增加。土地利用生态风险程度整体空间分异性不断增加,局部呈现高—高聚集和低—低聚集。较高风险区和高风险区主要分布于射阳县、大丰市大丰港以北的沿海区域以及东台弶港附近,其原因主要是随着沿海开发的推进,临港产业和临海城镇的发展,海岸带土地利用变化加剧,沿海地区生态系统稳定性被破坏。     

基于生态安全的山地城镇土地可持续利用模式研究——以云南大理市为例

随着中国城镇化推进,开发低丘缓坡山地建设山地城镇,成为中国南方山区解决城镇化土地资源矛盾的重要途径。但山地生态环境脆弱,如何在保障生态安全的前提下科学合理的开发建设山地城镇,目前尚没有成熟理论与方法,本文对此做了一些初步探讨。本文以大理市为研究案例,将地质灾害、水源涵养、地形地貌、水土保持、生物多样性、洪水淹没作为山地城镇建设关键生态因子,划分确定山地城镇建设的生态安全等级;通过CGELUC模型与DLS模型等实证分析和情景模拟,优化生态安全约束下山地城镇土地利用布局和情景模式选择。实证研究表明,高生态安全的经济优先发展模式和三维立体土地利用方式,是最符合山地立体特征的山地城镇土地可持续利用模式。     

城市建设用地生态适宜性评价的潜力-限制性分析——以大连城市化区为例

城市建设用地生态适宜性评价是合理利用我国有限土地资源的一项基础性工作,本研究的特色是以大连城市化区为例在归纳GIS方法应用的基础上,将目前国内广泛采用的单纯权重叠加法推广到加权的潜力—限制性分析法。该方法的主要优点是把评价要素分为生态潜力和生态限制性两大类,通过取大原则和成对明智比较法分别确定权重,从而更加科学确定土地利用生态适宜性等级。结果表明,大连可做高强度开发的城市建设用地面积约为850.46 km²,约占总面积的6.28%;可在指导下进行适度开发利用的土地面积为1835.97 km²,占总市域面积的13.56%;而不宜作为建设用地的土地(不适宜和中低适宜区)面积为10851.92km²,约占总市域面积的80.16%,即城市建设用地的影响范围应该控制在区域的20%土地利用类型中,另外80%的土地不适宜进行城市建设的开发。根据上述结果,全区规划分为优化建设区、重点建设区、限制建设区和禁止建设区,并提出用地分区发展管制对策。     

基于生态足迹的西安城市生态游憩空间优化研究

城市生态游憩空间是进行城市生态游憩活动的重要基础,生态游憩空间的合理配置是生态休闲城市建设的重要内容。基于生态足迹理论模型,构建生态压力指数标准,并结合空间叠加分析法分析了西安市市区生态游憩空间的分布现状以及生态足迹、生态承载力、生态盈亏和生态压力情况。结果表明：西安市市区的人均生态赤字达到了1.4136 hm²/人,生态压力指数为13.2,生态环境状况极不安全;并且区域内生态游憩空间布局和当地的生态环境状况相矛盾。针对西安市生态游憩空间目前存在的问题,对生态游憩空间布局进行优化调整,构建西安市生态游憩廊道系统,对西安市未来城市生态文明建设、城市优质生活环境的塑造和生态安全格局的构建具有重要意义。     

基于信息熵的兰州市用地结构动态演变及其驱动力

在GIS技术支持下,以兰州市建成区1959-2004年城市用地结构及相关经济社会统计数据为基础,借助系统论中的信息熵原理,揭示了兰州市建成区用地结构动态演变特征,阐述了影响建成区用地结构动态演变的主要自然、政策、经济社会和城市规划等驱动力,最后利用主成分和多元线性回归相结合的分析方法,对该区用地结构动态演变的经济社会主要驱动因子进行了分析与探讨。研究表明:该区用地结构动态演变的信息熵H经历了三个阶段:1959-1979年持续下降阶段与1979-2001年剧烈上升后缓慢增长阶段,以及2001-2004年急速回落阶段;均衡度在持续下降,稳定上升之后,在后期有所回落,优势度相反;用地结构无序化的剧烈变化期位于1979-1989年间,之后至2001年,无序化进程缓慢;影响兰州市建成区用地结构动态演变的主要经济社会驱动力为:城市经济社会发展阶段和城市建设投资规模、人口增长及就业状况和产业结构比例、城市建设水平等等,其中前两者影响更为明显。     

中国小城镇镇区土地利用结构特征

小城镇镇区土地利用结构是小城镇社会经济发展的基本空间映射,是小城镇规划管理的关键问题之一,合理的空间结构能够促进小城镇功能的发挥和用地效益的提升。当前该领域的研究主要侧重某一区域或者某一类型的研究,全国层面的调查研究较少,造成当前理论研究结论的普适性和可推广性较低。采用2016年住房和城乡建设部全国121个镇的调查数据,对中国小城镇镇区土地利用结构特征进行深入分析并揭示其特征形成机制。研究发现:①由于镇区人口少、规模差异小,不同人口规模小城镇之间的土地利用结构有差异,但是不突出。②多数小城镇受镇区产业空心化影响,用地结构的居住服务功能较为显著。③小城镇镇区用地结构与区域经济发展水平、工业化发展水平密切相关,经济发展水平高的地区,工业用地占比高。④受大城市辐射和虹吸作用影响,近郊小城镇土地利用结构的城市化现象明显。⑤土地所有制与用地结构密切相关,国有土地占比高的镇,公共设施用地比例高。本研究对于丰富和完善中国小城镇理论研究具有重要的理论价值,对于指导小城镇规划建设具有重要的实践价值。     

土地利用冲突的时空格局刻画与多情景模拟研究——以长江三角洲城市群为例

科学刻画与模拟土地利用冲突的时空演化格局是精准认知区域土地利用结构进而寻求人地关系协调的基础。采用景观格局指数构建土地利用冲突模型,借助GIS等手段分析长江三角洲城市群1980—2020年间土地利用冲突的时空演化特征,并结合斑块生成土地利用变化模拟模型和多目标规划法多情景模拟2035年的土地利用冲突格局。结果表明：①长江三角洲城市群土地利用冲突受地形等因素影响呈现“北高南低”的分布格局,且在高速城镇化和城市无序蔓延等因素作用下,人地关系趋于不协调发展,土地利用冲突程度逐年加剧。②受人口迁徙和城镇化发展阶段的影响,土地利用冲突的热点区域由乡村空间转移至了城市空间。③在土地利用过程中,耕地是各利益主体争夺的核心区域,也是权衡土地利用冲突的“关键地带”。④可持续发展情景兼顾了经济发展与生态保护两方面的用地需求,是缓和土地利用冲突的一种合理选择。     

基于生态足迹的甘肃省耕地资源可持续利用与情景预测

 基于生态足迹理论,测算了1997-2009年甘肃省在保持社会经济可持续发展下的最佳耕地资源容量,运用ARIMA模型对甘肃省2010-2015年的生态足迹和生态承载力进行预测,按照《甘肃省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中的社会经济指标对耕地资源可持续发展容量进行情景预测。结果表明：1997-2009年,甘肃省耕地资源可持续发展容量总体上呈现上升趋势,其中1997-2002年耕地资源可持续发展容量基本低于实际耕地面积,2003-2009年,耕地资源可持续发展容量均高于实际耕地面积,出现耕地利用负荷现象;ARIMA模型预测结果显示,2010-2015年,甘肃省人均耕地生态足迹呈现上升趋势,年平均增长率为4.75%,人均耕地生态承载力呈现减少趋势,但总体上变化不大,人均耕地生态赤字从2011年成为负值,并且逐渐增加;情景预测结果显示2010-2015年,甘肃省耕地资源可持续发展容量与实际耕地面积差距愈来愈大,预计到2015年,为实际耕地面积的2.42倍,耕地利用负荷现象严重,人地关系紧张。     

Spatial multi-objective land use optimization: extensions to the non-dominated sorting genetic algorithm-II

A spatial multi-objective land use optimization model defined by the acronym ‘NSGA-II-MOLU’ or the ‘non-dominated sorting genetic algorithm-II for multi-objective optimization of land use’ is proposed for searching for optimal land use scenarios which embrace multiple objectives and constraints extracted from the requirements of users, as well as providing support to the land use planning process. In this application, we took the MOLU model which was initially developed to integrate multiple objectives and coupled this with a revised version of the genetic algorithm NSGA-II which is based on specific crossover and mutation operators. The resulting NSGA-II-MOLU model is able to offer the possibility of efficiently searching over tens of thousands of solutions for trade-off sets which define non-dominated plans on the classical Pareto frontier. In this application, we chose the example of Tongzhou New Town, China, to demonstrate how the model could be employed to meet three conflicting objectives based on minimizing conversion costs, maximizing accessibility, and maximizing compatibilities between land uses. Our case study clearly shows the ability of the model to generate diversified land use planning scenarios which form the core of a land use planning support system. It also demonstrates the potential of the model to consider more complicated spatial objectives and variables with open-ended characteristics. The breakthroughs in spatial optimization that this model provides lead directly to other properties of the process in which further efficiencies in the process of optimization, more vivid visualizations, and more interactive planning support are possible. These form directions for future research.