城市扩张驱动下植被净第一性生产力动态模拟研究——以广东省为例

城市间相互作用对城市扩张时空演变及其植被碳循环效应具有重要影响。本文将城市相互作用因子引入到元胞自动机(CA)的城市扩张模拟中,使用极限学习机(ELM)来自动获取CA的转换规则,并提出了ELM-CA模型;结合Biome-BGC模型,以广东省为例,对未来城市扩张及其植被净第一性生产力(NPP)效应进行耦合研究。结果表明:ELM-CA模型无需人工确定各变量权重大小,在不同类型变量的参数获取方面具有优势。通过嵌入城市间相互作用,ELM-CA模型能较好地模拟广东省城市用地扩张过程和格局。另外,广东省城市用地扩张对植被NPP具有重要影响,主要表现为城市用地的增加显著地降低植被NPP。按2000-2005年间城市扩张趋势,到2020年,由城市用地扩张导致的植被NPP降低约占广东省植被NPP的1.79%。引导城市合理扩张,对于维持生态系统碳平衡、促进社会经济的可持续发展具有重要意义。     

基于CA的城市人口密度分布动态模拟——以长沙市人口密度变化为例

利用元胞自动机(CA)进行模拟可以帮助认识城市人口密度分布的演变过程,并为相关的调控提供决策依据.以长沙市为例,由元胞自动机层构建了精确到街道的长沙市人口密度分布仿真模型,对2000～2005年人口密度分布进行重建,与实际情况对比,整体预测精确度达76%以上;并对2010年,2015年人口密度分布进行了预测,结果表明,长沙市仍处于城市发展的初期阶段,市区人口密度分布受交通通达度、距市中心距离、公共设施便利性、环境、政府主导等多因子影响,总体呈现典型的Clark分布.     

城市快速扩张驱动下的耕地演化模拟与预测——以广东省东莞市为例

在快速城市化进程中,有效地保护耕地数量和质量是一个重要的科学命题。本文以广东省东莞市为例,通过构建Logistic-CA城市扩张模型,试图探明城市快速扩张主导下的耕地演化特征和机制,对耕地演化进行模拟与预测,为城市的可持续发展规划和耕地保护提供科学的参考依据。首先,分析了1998-2013年东莞市各用地类型间的转换关系,对城市扩张与耕地演化的机制进行了探究;其次,综合考虑地理、经济与政策因子,通过对地理因子模拟和地理与经济结合模拟2种结果的比较分析,选取最优因子组合定义了CA转换规则,构建Logistic-CA模型;最后,基于该模型,依据2006-2020年东莞市土地利用总体规划图,对耕地演化进行预测,并进行数量、质量和空间形态上的分析。模拟结果表明,在耕地演化机制上,东莞市在2003-2008年和2008-2013年2个时段中新增城市用地分别有71.96%和80.86%直接或间接来源于耕地,且相应时段内的耕地补给量远小于耕地流失量;在空间形态上,呈现大块耕地边缘破碎化,细碎耕地逐步消亡的空间演化模式。模型的预测结果表明,至2020年耕地将会减少8205.4 hm²,且优等耕地和高等耕地的减少比重分别达到5.16%和5.27%。     

基于Agent和CA的城市土地利用变化研究

分析了元胞自动机在土地利用变化研究的基础上,将Agent引进元胞自动机模型中,在元胞自动机模拟土地利用变化自然性、连续性规律的基础上,将Agent的人为性、不确定性加入到模型模拟中,对CA模型中以随机数体现的不确定性通过Agent给予地理意义的解释,并以城市郊区--樟木头镇为例,对1988-1993年间城市用地变化进行了模拟研究,得到了良好的模拟精度,模拟结果符合土地利用变化的自然性、人文性特征。     

福州城市用地变化的CA模型动态模拟研究

城市用地变化是一种时空动态变化的复杂地理过程,如何有效地模拟这一过程是该研究领域的一个重要问题,在诸多模拟模型中元胞自动机具有明显优越性。本研究根据福州市1988年TM影像和2001、2004年ASTER影像提取城市用地信息,运用元胞自动机对未来20年城市用地变化进行模拟,并用2004年ASTER影像进行验证,结果表明:用元胞自动机对福州城市用地扩展的模拟达到较高的精度,未来20年内扩展平均速度将达7km²/年,远大于规划速度,扩展的主导方向为南部的南台岛,另一个重要扩展因素是乡村城市化加强,与此同时城市绿地不断被蚕食而减少。     

生态约束性城市扩展模型构建与应用分析——以南宁市区为例

以生态安全理论与方法为基础,地理信息系统（G IS）和元胞自动机（CA）为技术支持,集成宏观的生态经济学Tietenberg资源分配模型和微观的GEOMOD模型,构建一种生态约束性城市扩展优化模型（Ecological Re-straintUrban Expansion Model,ERUEM）,进行了广西南宁市2005～2020年城市空间扩展情景模拟研究。通过Tietenberg模型完成未来各个时段内城市用地数量的最优分配;从满足局部土地生态适宜性、土地利用继承性和邻域影响的角度,利用GEOMOD模型结合城市用地生态适宜性评价,完成城市用地的空间分配,最终实现城市空间扩展优化模拟。模拟结果表明,该模型在生态安全约束下,南宁城市空间扩展主要占用农村居民地、工矿用地、未利用土地和园地,减少对林地、水田和旱地的占用,增加和保育了城市生态系统服务功能,优化了城市空间的扩展;该模型方法可为南宁市土地利用规划和城市规划管理提供参考依据。     

基于GECM的花都区土地利用优化配置研究

一、研究背景土地利用空间结构优化配置是土地利用规划的重要内容,也是土地利用规划编制的一个难点。加强土地利用结构的优化配置,既可实现土地供需平衡。又能在土地利用效率最大化的约束下实现最佳土地利用决策方案,对促进我国土地资源的集约、高效和持续利用有着特殊意义和实践价值。     

古城保护与土地合理利用研究——以凤凰县为例

为深入研究古城保护与土地合理利用的相关关系,本文以湖南省凤凰县为例,在调查凤凰县古城保护与土地利用现状的基础上,深入分析凤凰县古城保护与土地利用使用过程中存在的问题,并针对上述问题提出相应的对策建议。     

全域城市化背景下大连市土地利用模式创新研究

正2010年大连市委、市政府提出了全域城市化发展战略,这一战略正迎合了党的十八大提出的新型城镇化战略要求。发展目标主要是进一步完善城镇体系结构,大幅度提高城市化水平,基本消除二元经济结构,实现基本公共服务均等化,全市形成经济转型、社会和谐、环境友好、功能优化、城乡统筹的发展格局。土地资源是全域城市化的空间载体和物质基础,土地资源的保护和合理利用是实现全域城市化的重要保障。第一,建设用地利用总体效率不高,节约集约土地利用存在的问题     

城市形态演化的粒子群智能随机元胞模型与应用——以上海市嘉定区为例

城市形态演化是一个非线性的复杂时空动态过程,认识、理解和模拟此变化过程,有助于探索城市扩展的机理。地理元胞自动机(CA)因其较强的复杂系统模拟和预测能力,越来越多地应用于城市形态的演变研究。CA自下而上的结构特性,与粒子群智能(PSO)由底层单元交互而呈现系统全局的自组织性,本质上是一致的。本研究将两者结合,以模拟结果和真实形态的差异最小化为基础,利用粒子群智能,以快速随机搜索的方式,获取CA参数的优化组合和模型结构,从而建立了一种粒子群智能地理元胞自动机模型(PSO-CA)。以上海市嘉定区为案例,通过较长时段的历史数据对PSO-CA模型进行校正,成功模拟了该区域1989-2006年的城市形态演化过程,并进行了2010年发展预测。与传统地理CA模型比较,PSO-CA模型模拟结果的精度更高。     

基于GIS的土地利用生态保护度评价——以长沙市为例

土地利用生态保护度评价是对土地资源需要保护的优先级别进行评价。以长沙市为例,利用GIS技术的空间分析和数据管理功能,采用栅格数据作为主要数据源,针对研究区域主要土地利用和生态保护问题,建立土地利用生态保护度评价模型,实现土地利用生态保护度评价,评价结果为统筹区域土地利用提供决策支持。     

县域土地利用动态变化与趋势预测——以阿城市为例

土地利用及其变化是一个相当复杂的现象与过程。20世纪90年代以来，土地利用和土地覆被变化研究已成为全球环境变化研究的重点领域和我国土地资源科学、地理学、遥感信息科学等多学科的研究热点。土地利用未来如何变化，当属目前土地利用变化研究的核心问题。有不少类似的研究着力于通过建立模型来模拟并探讨土地利用的变化。本文以黑龙江省阿城市土地利用详查及变更资料为数据源，定量分析了阿城市土地利用动态变化过程及土地利用类型的转化情况，在此基础上应用马尔可夫模型对阿城市的土地利用过程进行了模拟并对未来土地利用做了预测，从而达到全面把握阿城市土地利用变化规律的目的。     

顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

城市化背景下的北京市通州区土地利用遥感监测

以北京市通州区为例,基于Landsat-TM影像等基本数据源,提取了研究区土地利用的类型、位置和面积.采用RS和GIS相结合的方法,从数量特征和空间布局的角度出发,对研究区内各土地利用类型的用地规模和空间分布特征进行动态监测,揭示了不同阶段下通州区土地利用的转移规律和总体特点.结果表明:研究区土地利用类型受城市化影响在...     

煤炭资源型城市转型时期土地可持续利用对策研究——以鸡西市为例

土地是一切经济活动的载体,土地利用也是资源型城市最为直接和最为敏感的因素。为促进资源型市健康和可持续发展,优化城市土地利用结构,进行土地利用结构的调整,从根本上化解资源型城市存在的矛盾和问题,转变经济增长方式,实现土地利用模式的根本转变,     

新一轮土地利用总体规划修编的思考与探索--以济南市土地利用总体规划修编为例

我国土地利用总体规划编制的历史较短,经验尚不丰富,有关基础理论和编制方法还处于探索阶段。结合新一轮规划修编情况,认为应该注意基础数据的准确性,要有对上一轮规划实施情况的科学评价、对社会经济发展战略的科学定位和对各类用地规模的科学预测,要注意与城市规划等其他规划之间的协调与衔接,还要注重规划修编的开放性等问题。济南市在规划修编过程中总结以往规划存在的问题,提出了动态规划方案的新思路、控制指标的弹性管理方法及规划实施的机制创新途径。     

顾及土地生态安全的环鄱阳湖城市群土地利用情景模拟

在国家大力推进新型城镇化和落实城市群空间规划的背景下,评价城市群土地生态安全水平,并以此为限制条件预测城市群未来土地利用格局,对城市群可持续发展具有重要意义。本文以环鄱阳湖城市群为研究对象,对城市群土地生态安全格局和变化进行分析,根据土地生态安全评价结果设置自然发展情景和生态保护情景,结合多分类Logistic回归和多标准评价方法(MCE),构建CA-Markov模型,预测2种情景下2030年土地利用格局并进行对比分析。研究结果表明:①2005、2010和2015年,环鄱阳湖城市群网格平均生态安全值分别为0.574、0.573和0.571,空间布局上呈现"中部低、东西高"的特征;②预测2030年,自然发展情景下新增城镇用地主要位于九江市、上饶市和南昌市,生态保护情景下限制城镇用地和其他建设用地向土地生态安全高值区扩展,使得城镇用地和其他建设用地扩展更加集中;③预测生态保护情景下,高生态安全区面积比自然发展情景下多39.39%且分布更加均匀,包括鄱阳湖周边区域、九江市中部以及新余市和吉安市,城市群生态安全得到有效保护。该研究可为环鄱阳湖城市群土地利用规划及生态保护提供参考。     

基于熵值法的土地利用效益评价——以咸宁市为例

土地利用效益是衡量土地利用水平的一项重要指标。本文从经济效益、社会效益和生态效益3个方面进行分析,建立土地利用效益评价指标体系,利用熵值法来确定各指标权重,构建协调度评价模型。研究表明:咸宁市2003~2012年土地利用效益呈现增长的趋势,10年间的协调度发展趋势大致分为3个阶段:(1)2003~2005年处于下降阶段,此阶段协调度从0.139下降到0.133;(2)2006~2008年协调度处于低速增长阶段,协调度从0.144增长至的0.285,增长速度较为缓慢;(3)2009~2012年属于高速增长阶段,土地利用协调度从0.425增长至0.956。     

基于ISO14000环境管理体系的土地利用行为约束研究——以烟台开发区为例

介绍了ISO14000环境管理体系的标准内涵,以PDCA模式为基础,从土地规划、土地保障、土地经营、土地执法4个方面构建出土地利用行为约束体系;分析烟台开发区基于PDCA模式的土地利用行为,结论表明:该模式可有效指导并约束土地利用行为,有利于区域生态环境建设。     

基于土地利用现状数据库的土地利用遥感分类本底数据库建设——以山东省泰安市泰山区为例

遥感分类本底数据库和土地利用现状数据库在地类判别标准、精度要求、数据格式和原始底图等方面存在诸多一致性。基于土地利用现状数据库进行遥感分类本底库的建设,大大减少了数据矢量化和外业调查的工作量。由于大部分工作都可以通过计算机来完成,因此作业时间和人力物力投入相应减少,同时确保了遥感分类本底数据库的精度。