基于约束性CA的大都市郊区城镇增长的情景模拟与管控——以武汉市江夏区为例

大都市郊区是快速城镇化进程中空间演变最为频繁、人地矛盾最为突出的区域,尤其在中国加快推进“就地就近”城镇化战略的背景下,把握大都市郊区小城镇土地利用时空变化过程及其演变机制,对制定科学合理的管控政策和优化都市空间结构具有重要的现实意义。约束性元胞自动机(constrained Cellular Automata, constrained CA)能够通过简单的规则模拟复杂的城市动态演化过程。本文将土地利用总体规划指标、城镇空间发展战略布局、土地利用开发适宜性等,嵌入约束性CA的转换规则中,采用Logistic逐步回归法分析土地利用空间影响因素,对严格约束下的武汉市江夏区2020年土地利用进行情景模拟分析,并提出城市增长管控手段。结果表明：①研究时段内,江夏区城镇用地呈低效外延式扩张,土地利用集约节约程度较低,其人口规模并未有较大增长,对主城区人口的分散作用尚未真正形成;②约束性CA在模拟大都市郊区演化方面具有较高的可靠性,能够真实反映近郊小城镇的未来空间布局与结构,模拟结果与土地利用规划和城市规划较为契合;③将规划目标导向与现实发展趋势下的模拟结果进行叠加分析,可确定城镇增长需求与规划指标调控间冲突的空间分布,从而划定土地督察的重点监测区域,为加强大都市近郊区的违法用地监查和土地利用管控提供先验的预警知识。     

地质灾害分区及其在土地利用规划中的应用——以山东东营市为例

运用概率统计分析、GIS空间分析技术等方法对区域地质灾害进行评价,探讨地质灾害对土地利用空间布局的影响及其分区在规划中的应用.研究结果表明:①所构建的地质灾害风险评价系统及其指标体系,整体上能够反映研究区域的地质灾害风险因素特征,统计分析结果较好体现研究区域地质灾害空间分布现状;②提出的基于地质灾害分区的建设用地和农用地的空间布局设计方案更加切合区域土地利用环境特征,具有更强的实践性与针对性.研究结论显示:在土地利用规划中分析地质灾害因素对土地利用空间格局的影响,可进一步提高规划对未来区域土地利用的指导作用.     

土地利用规划环境影响评价指标与案例

土地利用规划环境影响评价,是针对土地利用的宏观结构调整与布局对环境与生态的可能影响作出的预测性评估。本文从生态保护、土地退化防治、耕地资源保障、建设用地增长的适度性与后效、耕地占补平衡的生态风险等5个方面,设计了11个指标用于预测和评估土地利用规划对环境、生态和土地资源的可能影响程度,并以《1997~2010年全国土地利用总体规划纲要》为案例进行了实际应用。结果表明,所提出的指标能较好的预估土地利用规划方案的实施对环境、生态和土地资源的潜在影响,为规避土地利用调整可能出现的不良环境与生态影响,提供有益的决策支持。     

基于生态系统服务价值的土地利用空间优化

针对已有土地利用空间优化着重考虑经济产出效益,较少顾及规划、政策以及可达性等对于区域生态系统服务价值和空间集约带来的约束性影响等问题,该文基于提高生态系统服务价值和空间集约度的双重目标,采用粒子群智能优化算法,构建由规划约束、政策约束及可达性约束构成的约束体系,对优化过程每阶段的生态系统服务价值提升和建设用地空间集约效果进行评估。以武汉市东西湖区为案例验证了模型的有效性,优化后案例区生态系统服务价值提升了159.41万元,建设用地空间紧凑度提升了15.26%。实验结果表明,模型通过在给定限制约束下进行用地分布模拟优化,达到了区域生态系统服务价值提升和用地节约集约的效果,以期为区域生态文明建设、节约集约用地等提供科学依据。     

基于约束性CA方法的北京城市形态情景分析

约束性元胞自动机(Constrained cellular automata,Constrained CA) 在模拟城市增长方面已有诸多实践,已有文献常利用各种反映土地利用需要、区位影响、管理制度等的政策参数,设定不同的城市空间发展情景以反映未来的城市形态。在基于约束性CA进行城市形态情景分析时,以各种政策参数作为情景条件的研究实例较多。而在中国的城市规划实践中,城市规划用于建设管理的审批,对应明确的城市形态,因而如何利用城市形态作为情景条件分析所需政策,也有实践意义,可以解决一些广为关注的重要问题,例如已有的发展政策是否与期望的城市形态相匹配,不同规划方案所需采取的政策有什么区别等。本文提出了以城市形态作为情景条件(即形态情景分析) 的新方法,该方法基于约束性CA,改变了传统的约束性CA情景条件的设置方法,以期望的未来城市形态为目标,识别相应需要的发展政策。并将北京市域的4 个规划城市形态作为情景条件进行了实证分析,对多个规划方案实施的可能性和政策参数进行对比分析,证明该方法具有较好的适用性和可行性,是将约束性CA的应用扩展到城市规划领域的又一尝试。     

Spatial conflict measurement in resource-based cities and spatial responses北大核心CSCD

科学诊断资源型城市空间冲突等级,厘清空间冲突变化与土地利用间的复杂关系,对城市转型发展、区域资源合理利用具有重要意义。论文基于山东省新泰市资源型城市特征,以生态系统服务价值和土地利用为视角,从空间压力、空间暴露性和空间风险响应维度构建空间冲突测度模型,并运用地理加权回归模型探讨了空间冲突的变化与土地利用调整间的关系。结果表明:(1)2009—2020年,新泰市空间冲突指数保持稳定,变化量仅为0.0018,且不同冲突等级的变化趋势不同;空间冲突格局呈圈层分布,由中心向四周等级逐渐减弱。(2)2009—2020年,新泰市平均土地利用动态度为23.14%,空间布局差异性显著,土地利用特征以耕地林化、土地整治、建设用地及生态用地扩张为主。(3)地理加权回归模型分析显示,土地利用动态度与空间冲突指数变化呈显著相关(P<0.01,R^(2)=0.8517),平均系数值为0.1381,且以正相关为主,表明新泰市土地利用调整对空间冲突的抑制产生了积极影响。研究可为区域土地合理利用、空间冲突治理及空间结构优化提供科学依据。     

城镇建设用地集约利用潜力释放技术研究——以兰州市为例

在当前国家推行节约型社会、严格土地集约利用及管理的宏观环境下,城镇建设用地集约利用已经引起广泛关注。如何对存量城镇建设用地的集约利用潜力进行测算和挖掘,是城镇发展规划建设的重要问题。在土地集约利用评价的基础上进行了潜力测算,并进一步考虑潜力的空间释放方案。研究结合智能模拟方法,通过调整模型参数,对多套方案进行了演化模拟,最后从形态紧凑的角度进行了方案评价与优选。结果显示,该方法体系可操作性强,研究结果在数量和空间方面可视化程度高,模拟方案可作为规划参考。     

基于POI数据的建设用地多功能混合利用空间分异研究

建设用地多功能混合利用对提升区域用地效率、增进国土空间效能具有重要意义。论文构建基于生产—生活—生态空间(即三生空间)的建设用地多功能混合利用分析框架,以济南市为研究区,采用POI数据,利用熵模型、景观格局分析和关联规则挖掘方法,探究土地混合利用的空间分异特征。结果显示,研究区建设用地混合利用以生产空间、生产—生活空间和生活空间为主;核心城区的建设用地混合利用度较高,而生产、生活空间集中连片,生态空间嵌入不足;乡村地区景观的破碎化特征明显,以生产—生活空间引领的建设用地混合利用度较低;产业园区的生活—生态空间在网络中处于边缘位置,加强园区内部规划与周边区域形成互补的生活、生态空间,是实现园区土地可持续利用的关键。关联规则的分析结果表明,科学的生产空间规划是优化混合利用的重要抓手,而合理的生态空间布局对带动区域建设用地混合利用起着关键作用。研究基于POI数据,从行为空间互动理论视角探究建设用地多功能混合规律,丰富了现有土地混合利用理论与方法体系,也为土地利用政策制定及城市空间格局优化提供了科学依据。     

青海高原东部土地利用的低碳优化模拟——以海东市为例

人类活动导致的土地利用变化及其碳效应在区域及全球碳循环研究中具有举足轻重的作用。以位于青海高原东部的海东市为研究区,在探讨土地利用碳循环系数的基础上,预测海东市2020年低碳情景下的土地利用结构,并运用CLUE-S模型模拟了海东市土地利用低碳优化空间格局,然后对比分析低碳情景与规划情景下,海东市2020年土地利用格局的差异。研究表明:1尽管低碳情景下研究区域水浇地和旱地持续减少,但相对于规划情景,优质耕地的流失量减少。2有林地稳定增加,疏林草地缓慢增加,区域固碳能力逐步提升。3建设用地适度扩张,增加幅度小于规划情景,其中城镇用地相对于规划情景碳排放减少14.03万t。低碳视角的区域土地利用结构调整与空间布局优化,为区域土地利用科学规划与管理提供决策支持。     

交互式多目标土地利用规划模型研究

为限制城市建设用地过度扩张并实现土地利用的多重目标,从土地利用效益和土地利用规模角度,构建基于多目标的土地利用规划模型,基于模糊决策理论,采用模糊折衷算法进行模型求解得到最优方案,融入决策者意愿,体现交互式特点.以2010年为规划基期,2020年为目标年,对滁州市进行实证研究,通过敏感性分析探讨模型应用的地域差异性.结果表明:1)滁州市现状土地利用效益较低,通过模型优化可使目标年土地利用得到明显改善.2)目标年,滁州市土地利用经济和社会效益的提高主要体现在耕地减少和城镇用地增加较多;生态效益的提高主要体现在耕地与林地面积较大,城镇用地增加较少.3)模糊折衷参数λ*是模型构建的核心内容之一,λ*取值不同决定不同土地利用方向.同时,λ*取值具有地域差异,应根据区域实际情况作出判断.该模型较以往规划整合更多重要信息,可有效指导土地利用规划,为城市土地利用提供科学依据.     

基于主体功能区规划的中国城乡建设用地扩张时空特征遥感分析

21世纪以来,随着中国社会经济的快速发展,城乡建设用地不断扩张,对社会经济和生态环境造成了一系列影响.为了国家可持续发展目标的实现,必须对国土开发空间布局做出科学的规划.为此,一些学者开展了国家主体功能区规划方案研究,其研究成果支持了国家主体功能区规划的制定,该规划于2010年底颁布实施.为分析各类主体功能区在规划颁布前后城乡建设用地变化的特征,评估规划对区域开发的指导作用,及时发现规划实施中的问题,有必要采取有效手段对不同类型主体功能区的国土开发活动进行监测和评估.为此,本研究团队在已完成的2000年和2010年两期全国土地利用变化数据库的基础上,更新了2013年全国土地利用数据库,生成分期的城乡建设用地空间数据集;并对国家尺度各类主体功能区,以及东部,中部,西部,东北4大区域在主体功能区规划颁布前10年间(2000-2010年)和后3年内(2010-2013年)城乡建设用地扩张特征与差异进行了对比分析.结果表明:① 总体而言,2013年优化开发区,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区城乡建设用地在该类主体功能区国土面积中的占比明显不同,体现了国土开发按照不同主体功能布局的梯级特征.② 与2000-2010年相比,2010-2013年优化开发区城乡建设用地年增长率明显降低,重点开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地年增长率均大幅增加;其中重点开发区和农产品主产区的城乡建设用地年均扩张面积已经超过了优化开发区;重点生态功能区城乡建设用地年均扩张面积和动态度仍处于最低的水平.③ 在区域尺度,优化开发区中,长江三角洲地区建设用地年均增量明显高于其他优化开发区;重点开发区中,西部地区在年增加面积和增加速率两方面均高于其他区域;农产品主产区中,东部,中部和西部地区内城乡建设用地年增加面积均超过前10年的2倍,西部地区的年增加速率更是达到前10年的3倍以上;重点生态功能区中,中部地区城乡建设用地的年变化率和动态度的增长均最为显著.④ 2010-2013年中国城乡建设用地扩张的空间格局和变化特征,在总体上体现了主体功能区规划的梯级开发特征.但是,局部优化开发区,农产品主产区和重点生态功能区建设用地的扩张速度过快,必须切实加强空间管控.研究表明,采用空间格局变化的分析方法,开展主体功能区规划颁布前后两个时期城乡建设用地扩张特征与分阶段区域差异的分析,清晰刻画出不同功能区和不同地区建设用地变化规律及其与主体功能区规划的契合程度,证明了该分析方法的有效性,可据此为未来国土开发空间格局的优化和城乡建设发展提供科学依据.     

湘江新区土地利用结构多目标规划及决策偏好分析

土地利用规划需要综合考虑经济效益和生态效益。构建了经济最大化和生态效益最大化2个目标,并运用基于模糊集理论的最大(小)算子法求得兼顾经济效益和生态效益的土地利用模糊最优规划方案。随后重点探讨了不同决策偏好情景下的土地利用优化方案和综合效益的变化。研究结果表明:(1)对经济效益和生态效益的偏好程度不同,主要会导致林地、城镇建设用地和水域面积发生变化;(2)随着决策者对生态效益偏好程度的增加,城镇建设用地面积逐渐减少,林地和水域面积逐渐增加;(3)当经济效益比生态效益重要时,最优的用地规划方案主要是在城镇用地和水域面积之间进行权衡;当生态效益比经济效益重要时,最优的用地规划方案主要是在林地和城镇建设用地之间进行权衡。研究结果对湘江新区进行"资源节约型和环境友好型社会"建设中的多目标土地利用规划具有一定的决策参考价值。     

基于GIS的城市用地布局多情景模拟与方案评价——以江苏省太仓市为例

用地布局一直是城市总体规划中的关键难题,以往的规划方案多凭借规划师的经验判断、简单的图层叠加和有限的公众参与生成。然而新的城乡规划法要求从多角度综合考虑城乡用地布局问题,更加注重规划过程的科学性和准确性,也就特别需要有一种适应多情景分析下的城市用地布局模拟与方案评价方法。文章以江苏省太仓市为例,借助GIS技术的强大空间分析功能,探讨了这种方法的技术流程：① 参考已有的大尺度城市未来模型,结合我国特别是研究区的区域特点,构建一个实用的城市未来模型(Urban Future Model,UFM);② 通过用地评价、战略归纳、情景模拟等步骤,生成若干个可选的用地布局模拟方案;③ 应用多目标达成矩阵法从粮食、生态、灾害等多个角度对这些方案进行综合评价,并根据评价结果选择一个最佳方案作为本轮总规用地布局的规划参考方案。     

内蒙古牙克石市区域用地状况定性评价分析

牙克石市区域用地状况评价主要围绕土地利用结构及动态变化、建设用地节约集约利用规划目标实现状况分析、人口发展与城乡建设用地变化匹配程度、经济发展与建设用地变化匹配程度等四个方面进行定性分析,最终得出,基于人口发展与城乡建设用地变化匹配程度分析,判定牙克石市土地利用趋势类型为粗放趋势型;通过经济发展与建设用地变化的匹配程度分析,判定牙克石市土地利用趋势类型为集约趋势型。     

新疆建设用地适宜性分析及空间配置优化策略

采用ArcGIS 10.2对新疆维吾尔自治区土地建设开发适宜性、建设用地开发程度、布局匹配度以及压力状态进行测算分析,结合自治区主体功能区规划,利用"木桶原理",进行宏观上的优化配置。结果表明:2018年新疆适宜建设区仅有33万km~2,占总土地面积的20.3%,适宜建设面积较少,建设开发可供选择的地域空间受到约束。94.3%的县市建设用地压力较小,建设开发格局与土地资源趋于协调。建设用地在压力大、中、小状态下得出8种优化配置方案,在建设用地指标供给及是否占用耕地指标等提出对策建议。     

基于暴雨内涝灾害情景推演的北京市应急救援方案评估与决策优化

城市自然灾害的情景推演与应急方案的动态预评估是优化应急决策的重要支撑。然而,传统的应急救援方案评估往往基于有限信息进行时间片段式的情景推演并采用应急方案的灾后评估。本文在构建基于内涝水淹模型和多智能体城市路况模型的全链条、多维度灾害情景推演方案的基础上,实施不同应急救援目标导向下多时间刻度的应急救援方案预评估,重点从受损车辆规模和遭受安全威胁人数定量评估基于救援人数、救援时间和救援空间布局原则的应急方案优劣,为灾害情景推演方案和应急决策优化提供了一种新的思路与解决方案。基于救援人数规模的应急方案表明,救援力量将优先布局在风险指数高企的区域,包括北蜂窝路、南蜂窝路、广莲路以及莲花桥等路段。在现实情况中及时参加的救援力量往往有限,此类根据不同救援力量数量的空间指向将对最优的救援决策起到关键作用。同时,研究也应证了救援力量多寡在应急事件处置中的基础性地位。基于救援启动时间的应急方案中得出,最优的救援启动时间在45 min到75 min之间,适时的救援启动可以有效规避过早启动导致的救援空间配置不当和过晚启动导致的救援失效两类问题。不同救援空间布局原则有着迥异的救援力量空间配置特点和最优运用条件。     

关于锡林郭勒盟土地利用总体规划中期评估

本文通过对《锡林郭勒盟土地利用总体规划(2006-2020)年》土地利用规划主要指标实现程度、土地利用变化与经济增长速度适应程度、规划空间布局等进行综合分析和全面评价,确定锡林郭勒盟耕地保有量可实现规划控制目标,基本农田、城乡建设用地和交通水利用地均与规划目标产生不同程度偏离,并针对规划实施过程中存在的问题,提出完善规划顺利实施的相关措施和建议.     

湖南湘江新区建设用地适宜性评价研究

建设用地适宜性评价对城市规划和土地利用规划具有重要意义。将GIS和模糊综合评价方法相结合,对湖南湘江新区进行了栅格尺度的建设用地适宜性评价,并通过对现状用地和评价结果的对比,详细探讨了湘江新区今后城镇建设扩张的主要潜在区域。研究结果表明:(1)评价结果较客观地反映了研究区域建设用地适宜性的分布情况,并有效划分出了适建区、限建区和禁建区;(2)基于GIS的模糊综合评价法不但能克服多准则评价中各指标分类的不确定性,还能根据模糊集理论有效划分出不同的评价类别,是建设用地适宜性评价的有效方法。     

模拟退火算法用于产生城市土地空间布局方案

本文发展了一种模拟退火算法辅助产生城市土地空间布局方案。首先建立了城市土地空间配置问题的数学模型 ,目标函数是最小化土地开发费用、最大化不同功能地块间的空间协调性。由于问题存在的诸多空间约束条件使得可行的土地利用布局方案的搜寻过程变得十分缓慢 ,采用了将一些空间约束条件结合到目标函数中的方法 ,如结合了距离约束、方向约束、相同土地利用单元的邻近约束和地块形状的紧凑约束等约束条件。应用于湖南省长沙市暮云工业区用地规划的结果表明 ,模拟退火算法是一种辅助城市土地利用规划的有用的、有潜力的优化方法     

土地利用冲突权衡的理论与方法

在对已有文献分析的基础上,提出土地利用冲突的权衡理论基础、框架和模型方法.利用数理模型方法,建立区域土地生态系统的功能价值评估体系,分析、评估不同尺度土地生态系统的功能及其价值水平,构建基于遗传算法的土地利用数量结构模型,获取区域土地利用数量结构的Pareto解集,并根据利益相关者的意愿和偏好做出权衡,确定解决土地利用冲突的有效方案,为缓解冲突并尽可能减少冲突提供一定的参考依据.