北京市土地利用空间格局演化模拟及预测

土地利用空间格局的演化模拟可定量地从空间尺度揭示区域土地利用变化的驱动因素,是厘清未来时期内土地变化的重要途径。基于CLUE-S模型,以北京市为研究案例,结合1985、2000和2010年三期土地利用数据,运用Logistic逐步回归方法识别了北京市各种土地利用类型演化的驱动因素,对北京市土地利用空间格局进行模拟。在此基础上,基于北京市社会经济发展、土地利用规划、资源禀赋及生态保护等不同情景,对北京市2020年土地利用空间分布格局进行模拟及预测。结果表明：①不同的时期内,驱动因子对不同土地利用类型的影响呈现差异性,其中交通因素及社会经济因素对土地利用类型的转化率影响较显著,坡度对各个土地利用类型的影响较大。②通过对2010年北京市土地利用变化的模拟结果来看,Kappa指数为87.03%,说明预测结果与实际土地利用情况有较好的一致性。③预测结果显示,北京市的城市发展均表现为继续向外扩展,且以东南、东北为主要扩展方向,但扩张的程度存在差异。     

太仆寺旗土地利用变化时空格局的动态模拟

本文以太仆寺旗为研究区 ,通过将土地利用驱动因子分解为稳定少动控制因子、年际变动影响因子与社会经济驱动因子 ,求解了太仆寺旗土地利用变化驱动因子作用系数矩阵 ,揭示了不同类型因子驱动土地利用变化的方向与强度。在此基础上 ,以CLUE S模型为框架 ,构建了太仆寺旗土地利用变化时空格局模拟模型 ,通过集成基于太仆寺旗土地利用系统动力学模型获取的土地利用变化及其社会经济驱动因子信息 ,动态模拟了太仆寺旗土地利用变化的时空模式 ,进行了参考模式、生态模式与经济模式下的情景分析。     

多智能体区域土地利用优化配置模型及其应用

土地利用优化配置对促进区域可持续土地利用具有重要意义,然而现有的土地利用优化配置模型引导可持续土地利用的能力有待提高。本文从整体考量区域土地利用优化配置数量、空间、时间三维特征的角度,定义了区域土地利用优化配置多智能体系统及其决策行为规则,构建了基于多智能体系统的区域土地利用优化配置RLUOA (Regional Land Use OptimizationAllocation) 模型,并以中部地区典型城市--长沙市为例开展了实证应用研究。研究结果表明：该模型能够将规划时间段内多目标约束的区域土地利用规模的数量结构合理配置到不同的空间单元,实现土地利用数量结构、空间布局、效益的协同优化,构建整体上经济可行、社会可接受、生态环境友好的土地利用格局,并明显提高区域整体土地利用经济、生态和社会效益,从而能够为促进区域土地资源可持续利用和制定土地利用总体规划提供参考借鉴。     

基于栅格数据的土地利用格局解释模型及应用

在一定空间分辨率的栅格上用二值型变量表征土地利用格局,是一种常见的土地利用格局表征形式。解释基于这一表征形式的土地利用格局与自然环境条件、社会经济因素之间的关系多需引入非线性模型。本文基于非线性统计方法构建了基于栅格数据的土地利用格局解释模型,不仅刻画了土地利用格局与影响因子之间的非线性统计关系,解决了分类变量引入统计模型的难题,还消除了土地利用格局解释模型中概率估计值常常超过概率值域的问题。太仆寺旗的应用研究表明,栅格尺度土地利用格局解释模型能准确表达土地利用分布格局与自然环境条件、社会经济因素间的定量关系,所得结论为太仆寺旗土地利用规划、土地资源优化利用提供了决策参考信息。     

基于LP-MCDM-CA模型的土地利用结构优化研究——以天水市为例

土地利用类型数量在地域空间上的优化配置是实现土地可持续利用,提高土地聚集效应和保持土地生态系统平衡的重要途径.针对当前土地利用优化配置模型存在的不足,构建了基于多目标线性规划与元胞自动机的土地利用优化配置模型(MCDM-CA),在定义邻域规则、转换规则和土地适宜性评价的基础上,开展了基于经济效益、生态效益最大化的土地利用空间配置,实现了土地资源数量结构优化与空间布局优化的统一;并运用该模型对天水市土地利用结构优化进行了实证研究.研究表明,该模型兼顾到区域宏观水平上的土地利用数量结构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效果.本研究可为解决土地利用规划中的资源优化配置关键问题提供新的技术方法.     

中国北方未来土地利用变化情景模拟

利用系统动力学 (SD) 的原理和方法,发展了区域土地利用情景变化SD模型。在不同系统状态下,模拟了中国北方13省未来50年不同社会经济情景下的区域土地利用结构变化,并初步评价了这些变化的可能生态影响。1990~2001年的模型结果表明该SD模型具有一定的可靠性,能在一定程度上为当前理解土地利用系统的复杂驱动行为,评估脆弱生态区土地系统变化的潜在生态效应提供帮助。2000~2050年的情景仿真结果表明,经济、人口、市场和技术等因素对中国北方13省未来土地利用变化的影响非常明显。     

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。     

哈尔滨城市土地生态安全时序评价及预测分析

基于人文社会视角,以“自然-社会-经济”协同模型为依据构建土地生态安全评价体系,运用客观赋权法和综合指数法对哈尔滨市土地生态安全进行时序性评价。研究表明：（1）哈尔滨市土地生态安全总体呈现出“敏感-良好-安全”动态变化过程,预测未来几年保持良好的发展态势。（2）影响研究区土地生态安全的主要驱动因子为土地利用结构、城镇化率、人口密度和农用化肥施用量。（3）坚持生态优先,加强土地利用适宜性和生态性的合理匹配,减小土地生态承载压力,构建稳态经济运行模式是哈尔滨市绿色发展的着力点。     

基于CLUE_S模型的矿区土地利用变化情景模拟——以徐州市贾汪矿区为例

以徐州市贾汪矿区1986、1996、2006和2016年4期遥感影像为数据源,基于CLUE-S模型,在传统Logistics回归模型的基础上引入空间自相关因子形成Autologistic回归模型,选取政策、自然环境、社会经济和空间约束等因素,对贾汪矿区2016年土地利用空间分布格局进行模拟以检验精度。在此基础上对研究区2026年趋势发展、经济发展和生态保护3种情景下的土地利用空间分布格局进行了模拟。结果表明：1）Autologistic回归模型在土地利用情景模拟过程中能够更好地反映真实的土地利用格局;2）研究区2016－2026年不同情景下,建设用地在3种情景下均呈现明显的增加趋势,未利用地面积持续减少,其中经济发展情景下建设用的增幅最大,生态保护用地情景下建设用地增幅最小,在生态保护情景下,林地、耕地等生态用地受到保护,建设用地的扩展速度被抑制。 关键词：土地利用变化;CLUE-S模型;Autologistic回归模型;情景模拟;贾汪矿区     

贵州六盘水市土地利用动态模拟研究

受经济快速发展和石漠化日益严重的影响,喀斯特区域土地利用发生了显著的变化。为探究喀斯特区域未来土地利用动态变化及空间分布,本文选取喀斯特土地退化和石漠化严重的贵州省六盘水市为研究对象,基于该区域1990年、2000年和2010年三期土地利用现状数据,借助ARCGIS和SPSS18.0软件分析了研究区土地利用动态变化和各驱动因素对土地利用变化的影响机制,结合Markov模型和DLS模型模拟了该区域2030年在自然增长、土地优化、经济发展和生态保护四种不同情景下的土地利用空间分布。结果表明:(1)2000年以后,人类对土地资源的开发利用强度和速率明显增大,对土地利用变化的影响程度也迅速增加,主要表现在林地、建设用地和水域面积大幅度增加和耕地面积减少。(2)以2000-2010年的土地利用现状数据为基础,利用Markov模型预测未来不同情景下的土地利用需求数据,然后输入DLS模型得到不同情景下土地利用空间格局变化,结果显示:林地和建设用地面积有不同幅度的增加,主要归因于耕地和草地面积的减小,这将是未来该区域土地利用变化的趋势。(3)验证Logistic回归精度的ROC曲线面积值均大于0.7,Kappa值达96.1%,说明模型对于研究区具有良好的适用性,为该区域后期土地资源的合理分配和更好的发展规划提供了一定的参考。     

基于景观生态安全格局构建的城镇空间扩展模式研究——以江苏沿海地区为例

基于景观生态学的“格局-过程”理论,对维护江苏沿海地区地形地貌、水源涵养、生物多样性、游憩景观等生态系统服务的单一安全格局进行构建;根据“最小-最大约束”准则,通过镶嵌运算进行叠加,构建综合生态安全格局。运用MCR模型,设置并比对“生态安全模式”“经济发展模式”和“生态与经济协调模式”等不同模式对城镇空间扩展的影响,识别需严格保护的低安全水平区和未来城镇空间重点开发的高安全水平区。研究得出：“生态保护与经济发展”协调型模式更好平衡“生态-社会-经济”效益,合理确定城镇建设和产业发展空间,是城镇健康有序发展的最优模式。     

基于最小阻力模型的土地整治中生态连通性变化及其优化研究

以南京市高淳区东坝镇土地整治项目为实验区,基于格局-过程-效应的视角,运用最小累积阻力模型分析土地整治对生态连通性的影响及生态格局优化途径。结果显示：① 从景观格局看,土地整治后生态景观破碎度降低,集聚度上升,较整治前更规整,但景观优势、空间连接度和多样性指数下降,不利于整个生态系统的自组织能力与可持续发展;② 从景观过程看,土地整治后原有的生态廊道被侵占和阻断,景观生态服务功能和强度均弱化。③ 从景观效应看,土地整治后生态功能连通性降低,生态流阻隔,形成明显的3个“生态孤岛”。因此,研究区在整治过程中需注意保护东-西方向生态流迁移关键通道和南-北方向、西南-东北方向辅助通道的畅通,努力优化整治区生态格局。     

银川市景观生态风险评价与生态安全格局优化构建

银川市生态保护与高质量发展已成为黄河流域可持续发展的重要组成部分,亟需优化区域生态安全格局。以银川市为研究区,综合生态风险评价模型和最小累积阻力模型,分析了银川市景观生态风险的时空分异特征,构建了生态安全格局并提出了生态安全保护策略。结果表明：（1） 银川市景观生态风险整体呈中北部高、南部低的空间分布特征,2000、2010年和2020年的景观生态风险指数平均值分别为0.2155、0.2145和0.2130,生态风险整体呈下降趋势,生态风险等级总体由高等级向低等级转移。（2） 共识别优化银川市生态廊道22条,生态节点52个,生态廊道累计长度约511.23 km,大致呈“北西—东南”方向网状分布,北部稀疏、南部密集。6条关键廊道贯穿南北,沿贺兰山国家级自然保护区—黄河—白芨滩国家级自然保护区一带分布,形成了“三纵”的空间格局分布特征。（3） 银川市优化后的生态安全格局由819.56 km²的生态源地、22条生态廊道和52个生态节点构成,并提出了针对生态源地、廊道和节点的生态安全保护策略,以期为银川市景观生态风险评价和生态安全水平的提升提供理论参考和依据。     

Evaluating the Ecological Security of Land Resources based on Multi-source Data in the Altay Region of China

As a material carrier contributing to human survival and social sustainable development, the ecological environment is declining in its integrity and overall health. With the rapid development of society and economy, it is currently very necessary to carry out ecological security evaluation research to provide scientific guidance and suggestions for the construction of ecological civilization and the harmonious co-existence between man and nature. Taking Altay region as the research area, this paper collected and integrated regional geological, geographical, cultural, socio-economic, and statistical data, as well as previous research results. Combined with DPSIR and EES framework model, the evaluation index system of land resource ecological security in Altay region was constructed by using the analytic hierarchy process, entropy method and linear weighted summation function method. Using this index system, the evaluation research work was carried out to determine the current state of the security situation and the major threats which should be addressed. (1) The overall ecological security situation of Altay region was relatively safe, while the local ecological security situation was relatively fragile. Among them, the areas with safe and safer ecological environment accounted for 38.72%, while the areas with critically safe status accounted for 30.83%, and the areas with a less safe and unsafe environment accounted for 30.45%. In terms of spatial characteristics, the areas with unsafe ecological environment were mainly distributed in the west and east of the study area, while the areas with good ecological environment were distributed in the north of the study area. (2) Large-scale mining activities, frequent geological disasters, large-scale reclamation and long-term cultivation of arable land, and long-term large-scale grazing activities resulting in the destruction of grassland and vegetation were the main factors leading to the prominent ecological security problems of land resources in the Altay region. Therefore, in the process of the continuous development of the urban economy, we should pay more attention to the harmony between man and nature, and also actively and effectively advocate and implement certain policies and measures, such as returning farmland to forest, returning grazing land to grassland and integrating the mining of mineral resources.     

Ecosystem Service Value Evolution and Security Pattern Optimization in Huaihai Economic Zone

The ecological and environmental effects caused by land use change have attracted global attention. Huaihai Economic Zone, as the core of the Huaihe River ecological economic belt, has experienced a reciprocal evolution of land use, ecological security and regional economic development. Based on multi-stage land use data extracted by Google Earth Engine (GEE), the spatio-temporal differentiation characteristics of ecosystem service value (ESV) evolution in Huaihai Economic Zone from 1998 to 2018 were analyzed with the help of ESV assessment and a minimum accumulated resistance model (MCR), and the regional ecological security pattern (ESP) was optimized. The results show that ESV intensity has obvious spatial differentiation, which is higher in northeastern China and lower in southwestern China. The median ESV area accounted for the largest proportion, while the high and low ESV areas accounted for a small proportion. The characteristics of EVS temporal and spatial differentiation show decreasing and increasing grades. From the perspective of development period, the ESV grade changes show a positive trend. In the optimization of the ecological security pattern, 26 important ecological sources, 22 main landscape ecological corridors, and 65 ecological strategic nodes were optimized and identified, and the middle-level ecological security zone accounted for the largest proportion. The main reasons for the changes in the ESV and ESP are closely related to the changes in local natural resources and the changes and adjustments in government protection policies. These research results can provide a reference for inter-provincial territorial space protection and the formulation of a sustainable development strategy.     

土地资源生态安全研究进展与展望

土地资源的生态安全问题日益突出, 土地资源生态安全研究成为当前土地资源可持续利 用研究的前沿课题。文章诠释了土地资源生态安全的概念, 并且对当前土地资源生态安全研究的 主要研究内容及研究进展进行了综述, 提出了将土地资源生态安全机理研究、土地资源生态安全 评价和土地资源生态安全设计研究整合起来进行综合研究的体系框架, 即在系统分析土地资源 生态安全影响机理的基础上, 构建土地资源生态安全评价指标体系, 进行土地资源生态安全评 价, 识别生态危机和生态安全的土地利用模式, 设计生态安全条件下的土地利用结构优化方案和 土地利用安全格局, 这种整合研究将成为区域土地资源可持续利用研究的趋势。其中土地资源生 态安全评价指标体系的构建、生态安全标准的判定以及土地资源生态安全格局构建仍是非常具 有探索性的工作, 也是未来土地资源生态安全研究的主要研究方向。     

基于RS和GIS的济宁市土地利用变化及生态安全研究

在RS/GIS技术的支持下,选择南四湖流域典型市域——济宁市为研究区,基于多源数据,揭示了研究区1987～2008年的土地利用时空变化特点,进一步构建"隐患-状态-免疫"的生态安全评价指标体系,采用组合赋权法确定指标权重,应用改进TOPSIS模型实现了100 m×100 m栅格水平上的生态安全综合评价。结果表明:研究区土地利用变化较为剧烈且具有独特的区域特色,其总体特征为耕地、林地、草地和未利用地的面积持续下降,建设用地急剧扩张,水域面积则先降后升;20 a来,研究区生态安全状况经历了先恶化后改善的变化趋势,南水北调工程的实施、环境治理和生态建设加大是2000年后研究区生态安全好转的主要驱动力;研究区生态安全状态空间差异明显,东部山地丘陵区和南四湖区最好,中部和西北部地区最差,其余区域基本处在预警状态。研究结果可为研究区生态建设和土地生态安全格局的制定提供依据。     

基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型

城市生态用地规划是城市生态系统保护的重要基础和前提。针对传统空间规划方法的不足,提出基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型。研究对蚁群优化算法的空间禁忌策略、选择策略进行改进,考虑了城市生态用地的生态效益和空间集约性,在规划目标函数中引入生态适宜性、空间紧凑度和最邻近距离指数,并设计最邻近距离指数的栅格计算方法。以广州市为例,分别模拟城市生态用地占广州市面积15%,30%和50%情景下的生态用地规划方案,取得了较好的效果。研究表明：基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型能够合理的对城市生态用地的空间布局进行配置,明显提高了城市生态用地生态效益和空间集约性。     

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。     

土地利用与生态文明:实证研究

生态文明建设的目标是实现人与自然的和谐共生。国土是生态文明建设的空间载体。土地利用的方式或行为反映土地资源集约节约利用水平,导致不同的生态环境效应,从而影响区域生态文明建设水平。本专辑"土地利用与生态文明"通过优选14篇代表性论文,从土地利用效率、土地生态演化、土地多功能权衡、土地生态系统服务和土地生态风险等方面,探讨了生态文明视域下的土地利用管理理论和方法,为形成生态文明的土地利用方式、行为和制度体系提供了实践参考。本专辑研究层次多样,文献覆盖村庄、县域、省域等多级研究尺度,山地、平原和丘陵等多种地貌类型,以及华东、华中、西北、长江经济带和日本等国内外土地利用典型地区;研究方法前沿实用,包括文献研究法、分形理论、定性比较分析、VAR模型、计量经济学方法等多学科研究方法;研究主题鲜明,聚焦当前土地利用过程中的热点话题与突出问题,对土地生态效率、空间行为特征、土地利用结构优化、生态风险评价等土地利用热点问题进行了深入探讨,其中既有对耕地撂荒、土地利用风险等当前迫切的土地利用问题的文献梳理与述评,也尝试对农村景观和生态系统的多功能进行权衡与协同分析,为破解生态文明视域下的土地利用问题提供了理论与实证依据。本专辑从现实与理念等全方面、多层次地反映了以生态文明理念指导土地利用的现实迫切性,并从方法和研究框架等方面提供了理论指导与技术支撑。最后,提出了未来生态文明视域下土地利用研究领域需重点关注的五大热点方向:土地利用结构的生态化管理、土地利用过程的生态演化机理、土地生态利用模式、土地生态安全格局预警与调控、土地利用行为的生态化管控。