基于GIS的时空复合体-土地利用变化图谱模型研究方法

本文以地学信息图谱理论、地球空间信息认知理论、地球系统科学与地理综合体理论、地理信息系统中的时空复合体模型为依据 ,提出了研究土地利用 /土地覆被变化的基本单元 ,即“图谱单元”,它是记录时空复合信息的基本单元 ,由“相对均质”的地理单元和“相对均质”的时序单元复合而成 ,并提出了研究土地利用 /土地覆被变化图谱的概念模型。     

基于GIS的时空复合体-土地利用变化图谱模型研究方法

本文以地学信息图谱理论，地球空间信息认知理论，地球系统科学与地球综合体理论，地理信息系统中的时空复合体模型为依据，提出了研究土地利用／土地覆被变化的基本单元，即“图谱单元”，它是记录时空复合信息的基本单元，由“相对均质”的地理单元和“相对均质”的时序单元复合而成，并提出了研究土地利用／土地覆被变化图谱的概念模型。     

黄河三角洲新生湿地土地利用变化图谱

在陈述彭先生提出的地学信息图谱理论和方法基础上,构建了土地利用图谱模型,在黄河三角洲新生湿地四期土地利用数据提取的基础上,合成了土地利用系列图谱,分别是1956～1984年,1984～1991年,1991～1996年三个时序。本文从黄河三角洲新生湿地土地利用强度变化、土地利用结构变化和土地利用格局变化三个方面进行了土地利用变化图谱分析,为地学信息图谱在土地利用变化研究中的应用提供了典型案例和实证。     

哈尼梯田土地利用空间格局及其变化的信息图谱研究

以云南省元阳县为例,建立土地利用空间格局及变化信息图谱,对其图谱特征进行分析。结果表明:土地利用时空演变征兆图谱更直观形象的揭示区域土地利用变化的基本模式,提供时空复合的表达方式;土地利用斑块形态与空间扩展图谱的建立应用空间格局研究中的相关概念和方法,将微观、宏观层次图形信息与变化过程结合;土地利用变化景观特征图谱建立以度量空间格局变化为目标的景观指数体系。     

多中心城市群土地利用/覆被变化地学信息图谱研究——以长株潭城市群为例

多中心城市群具有交通网络发达、功能联系密切、空间多维复合等特征,其土地利用/覆被变化（LUCC）是一个相当复杂的过程。采用地学信息图谱方法,探索城市群LUCC数量结构与时空格局一体化耦合机理,研究用地变化与区域发展互动关系,有助于深入揭示多中心城市群土地利用时空演变规律,为同类城市群的国土空间规划和健康发展提供参考。本文以典型案例长株潭城市群为例,构建1995—2015年四个时期地学信息图谱,并耦合重心转移模型,在总体量化分析基础上,重点从城际与城乡视角深入解析城市群土地利用时空变化特征和一体化发展态势。研究结果表明：① 土地利用总体动态加速演变。四期建设用地扩张年动态度分别为1.06、4.10、2.21和7.39,转移强度动态增加,耕地和林地呈加速减少态势。② 城际与城乡地类图谱转移呈现多维演变。图谱“15（耕地→建设用地）、25（林地→建设用地）、45（水域→建设用地）”重心由株洲城区（Ⅰ 期）向长沙城区（Ⅱ 期和Ⅲ 期）再向湘潭城区（Ⅳ期）迁移,经历“相对均衡-长沙加速崛起-有机均衡”和“城市加速集聚-城乡相对均衡”演变过程。③ 近年来,城际转移强度差异缩小,转移结构分异增加,区域主体功能逐步凸显。同时,外围区县加速发展,城乡一体化水平明显提升。④ 城市群土地利用涨落势图谱与经济社会一体化发展高度耦合,同时耕地保护与高质量发展有待加强。     

关于区域土地利用变化指数模型方法的讨论

近几年来,各类指数模型方法被广泛应用于我国土地利用变化研究中,并在区域土地利用变化规律总结上发挥了重要作用。这些指数方法包括变化率、土地利用程度综合指数、转移矩阵、流向百分比、动态度、相对变化率、邻接度、多度、重要度、景观指数等。但有关文献对这些指数的表述与计算中,还存在一些明显的混乱与误用。文章通过分析国内相关文献中所涉及的各类指数方法,将其按资源变化的分析、变化方向分析、变化的空间形式分析等目的取向加以归类,然后在此类型框架下,详细阐述了各种指数方法的概念、计算方法、意义、存在的问题,并提出应用建议。     

土地利用变化的解释

用途转移和集约度变化构成土地利用变化的两种基本类型。土地特性自身的变化、土地使用者个体经济行为分析及社会群体土地管理行为分析 ,构成土地利用变化解释的理论框架。从土地特性考察 ,多宜性和限制性是土地利用发生变化的基本条件。人类对土地利用的结果 ,总是趋向于使土地的多宜性降低和功能类型减少。竞租曲线、转移边际点以及打破土地利用空间均衡的条件分析 ,是土地利用变化经济分析的理论基础 ;“土地利用 -环境效应 -体制响应”反馈环的作用机制 ,构成社会群体土地管理行为分析的理论框架。土地利用变化的机理模型 ,目前主要以新古典经济学和地租理论为基础。多视角的探索可能是土地利用变化机理综合分析的有效途径。     

区域土地利用变化驱动力研究进展与展望

剖析了区域土地利用变化驱动力的概念和内涵,通过对国内外土地利用变化驱动力研究进行系统的分析比较,归纳了土地利用变化的主要驱动因素,概括了驱动力的基本特性,着重分析了土地利用与土地覆被变化的驱动力机制及其模型研究进展,并总结了各个模型的特点及其适用范围。最后提出了未来土地利用变化驱动力研究的发展趋势,以期为土地利用/覆被变化研究提供借鉴。     

环渤海区域土地利用类型动态变化研究

利用环渤海区域1998,2000,2003,2005,2007年份的分县土地利用详查变更数据,选取耕地、园地、林地、牧草地、水域、城乡居民及工矿用地和未利用地等土地利用类型,在GIs技术与定量模型支持下,进行了环渤海区域不同时段及其内部不同区域土地利用类型变化格局的模拟和分析.结果表明:1998-2007年,环渤海区域水域、耕地减少幅度较大;土地利用类型变化动态度为0.93%:环渤海区域土地利用变化存在明显的区域差异.     

滇西北三江并流区土地利用变化研究

土地利用变化会改变地表覆盖,从而影响环境质量及陆地生态系统性质。开展区域土地利用/土地覆盖变化研究,可为区域土地资源优化利用和可持续发展提供科学依据。以第二次土壤普查资料和土地详查资料为依据,采用土地利用变化指数模型,定量分析三江并流区1983年到1999年土地利用变化特征,结果表明:(1)与土地利用结构分析法相比,土地利用变化指数模型更能反映土地变化趋势及在时空上变化特点;(2)研究区土地利用程度不断提高,其中林地园地、耕地与城郊用地增加较快;(3)1983～1996年间的变化大于1996～1999年间的变化;(4)州政府所在地(香格里拉县、泸水县、丽江县)的变化较其它地区大;(5)土地利用变化的主要原因是社会经济因素,包括人口增长、科技进步、经济增长、传统文化继承与发展、政策变化等。     

土地利用/土地覆盖变化的研究方法

文章从LUCC计划研究的主要内容入手,探讨了其相应的研究方法,提出了我国LUCC研究的新思路：(1)从研究的空间尺度来看,应遵循“先局部、再整体;既分工、又合作”的研究思路;(2)从研究的时间尺度来看,应遵循“聚焦近期、兼顾历史、瞄准未来”的研究思路,用考古等研究方法重现5000多年来各个时期的土地利用与土地覆盖状况,建立与竺可桢先生建立的5000年以来的气候变化序列相匹配的LUCC变化序列;(3)从研究的技术手段来看,应注意多源信息的复合使用,重视新技术(尤其是3S技术的集成使用)的运用;(4)开展跨学科研究;(5)结合国家建设与发展需要开展研究;(6)加强理论集成研究。     

国际LUCC模型研究进展及趋势

LUCC模型有助于深刻理解土地利用系统动态.经过10多年的发展,LUCC模型在理论和实践方面有了很大发展.开发新一代LUCC模型成为了GLP的一项重要任务.在大量阅读分析国际上LUCC模型应用研究的基础上.基于土地利用变化与骄动力之间相互作用表征方法的差异,从认识论的角度出发,本文将LUCC模型概括为经验一统计模型、概念机理模型和综合模型,并分别对各类模型的概念、技术方法、应用以及存在的缺陷等进行了分析.发现各种模型均能够解决特定的LUCC问题,同时也存在着缺陷和局限性.目前,LUCC建模中仍存在着时空尺度和数据方面的问题,未来LUCC模型发展趋势主要表现在解决LUCC中多尺度问题,评价和解决空间领域效应和时间动态方而的问题,土地系统可持续性综合分析与建模等方面.     

元阳县土地利用空间格局及其变化的图谱方法研究

信息图谱为区域土地利用空间格局及变化提供了一种谱系化、定量化与定位化相结合的研究方法.以云南省元阳县为例,在遥感、GIS空间分析和统计分析模型的支持下,从土地利用时空演变模式、空间扩展过程、斑块的空间分布特征三方面建立土地利用空间格局及变化信息图谱,并对其图谱特征进行分析.结果表明:土地利用时空演变征兆图谱更直观形象地揭示了区域土地利用变化的基本模式,提供了时空复合的表达方式;土地利用斑块形态与空间扩展图谱的建立应用空间格局研究中的相关概念和方法,将微观、宏观层次的图形信息与变化过程相结合;利用等步长变距离缓冲区分析法建立的VCM曲线可直观地描述不同土地利用类型斑块的空间分布特征及不同研究时段内其空间分布特征的变化情况.     

区域土地利用变化驱动力的成因分析

土地利用变化是全球变化研究的核心与热点问题，驱动力研究则是土地利用变化研究的难点。目前在驱动力研究方法上还存在过多依赖数学分析方法的趋向。该文从现代土地利用变化概念出发，提出成因分析概念，认为驱动力的反演具有复杂性与多样性的特点，在驱动机理研究中必须借助层次分析法，鉴别引发变化的直接原因，并对土地利用变化原因—表象间的关系进行剖析。     

土地利用和气候变化对区域净初级生产力的影响

应用以遥感观测数据驱动的GLO-PEM模式模拟估计的中国北方20年的NPP数据同其20年气候数据结合,同时利用通过遥感宏观调查所得的两期土地利用数据,分析20年气候和土地利用变化对区域净初级生产力 (Net Primary Productivity,NPP) 的影响的时空特征。分析结果表明,20年来研究区域年均温度显著增加 (年均增温0.064 ^oC),年降水量明显减少 (年降水减少率为1.49 mm/年),NPP以减少趋势为主 (年减少率6.9 TgC)。研究区域NPP的变化受旬 (月) 均温和旬 (月) 降水量和季节温度和季节降水的变化影响显著。季节NPP同季节降水和温度的相关性在空间上同植被覆盖表现出高度的一致性,其相关系数大小随着不同植被覆盖类型变化而变化。通过分析可见,就整个研究区来说,发生土地利用变化的区域仅占整个研究区域的5.45%, 气候对整个研究区域NPP的影响占主导地位 (占了总影响量的90%);土地利用发生区域土地利用的作用占了绝对地位,土地利用的影响占了约97%。整个研究区域近20年来因为降水明显减少,温度显著升高,导致NPP明显下降,在两期土地利用间隔时间段内 (约10年) 因气候影响NPP减少了78 (±0.6) TgC。因为土地利用的变化导致NPP减少9 (±0.2) TgC。气候和土地利用共同作用是研究区域的NPP减少87 (±0.8) TgC。     

中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题

土地利用 /覆被变化是全球变化的重要组成部分和原因 ,因而是全球变化领域中重要的研究方向之一。本文在评述了中国土地利用 /覆被变化研究的现状、取得的进展及存在问题的基础上 ,提出应把土地利用 /覆被变化研究的理论体系、不同空间尺度的土地利用 /覆被变化的动态模型、土地利用 /覆被变化与全球环境变化和可持续发展之间的关系作为重点加以研究 ,以提高中国土地利用 /覆被变化的研究水平。     

基于多目标决策和CA模型的土地利用变化预测模型及其应用

结合宏观用地总体需求与微观土地利用适宜性, 集成灰色预测模型、多目标决策模型、 元胞自动机模型、地理信息系统技术方法, 建立了GCMG 土地利用变化预测模型。GCMG 模型包括非空间和空间2 个模块, 非空间模块侧重依据宏观社会经济发展趋势预测研究区未 来的总体用地需求变化, 而空间模块集成多目标决策模型、元胞自动机、地理信息系统等技 术方法实现了基于土地适宜性的土地利用空间配置。运用该模型对龙海市2000-2010 年土地 利用变化进行了情景模拟, 结果表明园地和建设用地是该区域内变化最为显著的用地类型, 基本农田保护政策严格实施与否将对龙海市未来土地利用变化产生深远的影响。GCMG 模型 在龙海市的应用实例表明, 该模型将土地利用系统作为一个整体, 兼顾到区域宏观水平上的 土地利用需求与局部尺度上的土地利用适宜性, 能够较好地同时模拟不同土地利用类型以及 不同人类决策情景下的土地利用转换概率, 因而可为理解土地利用多尺度复杂系统提供一定 的帮助。     

土地利用/覆被变化研究的实质分析 与进展评述

作为当前研究的前沿领域,LUCC研究所涉及的研究内容不仅丰富而且繁杂。本文从LUCC研究计划的根本目标出发,指出LUCC所研究的诸多科学问题之间存在着紧密的联系,其实质是因果关系,而且LUCC研究可以简单明了地归纳为三个研究构成环节（LUCC原因、LUCC状况和LUCC结果）和四个核心研究内容（LUCC驱动力与驱动机制、LUCC状况、LUCC效应研究与作用机制、LUCC模型模拟与土地可持续利用）,文章针对此四个方面的研究进展进行了综述。此外,作者对LUCC的研究趋势进行了展望,指出：LUCC研究的主要趋势是走向综合,LUCC的环境效应研究与LUCC微观机理与过程的研究是当前LUCC研究的两个热点,而研究尺度的综合和模型构建是LUCC研究的两大难点问题。