基于CA-Markov模型的巴南区土地利用变化模拟预测研究

土地利用/覆被变化的模拟预测研究对于探索土地利用变化的规律与方向,实现区域可持续发展具有十分重要的意义.该研究以重庆市典型的城乡二元结构巴南区为例,将2005年、2010年、2015年TM影像解译数据作为数据源,在对巴南区土地利用现状进行分析的基础上,构建了CA-Markov模型模拟预测巴南区未来土地利用的变化情况.结果表明:(1)对2015年土地利用模拟结果与实际土地利用现状交叉验证,Kappa系数为0.9145,表明CA-Markov模型进行土地利用格局模拟可行;(2)2005—2015年间,巴南区土地利用类型面积总体上呈现出耕地和林地不断减少,建设用地持续增加,草地和水域变化不明显的变化趋势,究其原因是巴南区近年来城市扩建占用了部分耕地和林地;(3)预测结果显示,2015—2035年间巴南区建设用地面积变化最为明显,将由94.54km2增加到481.75km2,耕地和林地面积依然在持续减少.因此,应严格控制建设用地占用耕地和林地,尽量改造老城区以及提高土地利用集约度来缓解日益加剧的土地压力.     

基于CA-Markov模型的自然保护区土地利用变化分析

以广西山口红树林自然保护区为研究区,1999和2005年SPOT4影像作为土地利用信息源,采用CA-Markov模型预测2011年和2017年研究区土地利用空间变化,在此基础上利用11个景观指数分析1999-2017年研究区整体景观格局演变情况。结果显示,CA-Markov模型模拟的2005年土地利用空间分布的面积和空间精度分别为93.13%和87.57%,具有较高可靠度;1999-2005年各用地类型的相互转化较为复杂;2005-2011年,红树林和养殖区增长最为显著;1999-2017年间,斑块数呈下降趋势,景观破碎化程度在减轻,受人类活动的影响在减弱,各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布,但景观稳定性和抗干扰性下降。研究表明CA-Markov模型是模拟与预测自然保护区土地利用变化的有力工具,能为土地规划与管理提供一定的决策信息。     

典型岩溶湖泊湿地流域土地利用动态及模拟预测

为了掌握和揭示普者黑流域土地利用动态的变化特征,以TM影像数据为基础,采用GIS、数理统计等技术手段,对1990—2015年6期(每5年1期)的普者黑岩溶湖泊湿地流域影像进行解译,分别从土地利用动态度和土地利用结构方面分析该研究区25 a的土地利用变化特征,并基于CA-Markov模型对研究区未来30 a土地利用结构变化进行预测.结果表明:(1)1990—2015年普者黑流域土地利用结构变化表现出明显的差异,从土地利用动态度来看,未利用地利用动态度变化最大,其次是建筑用地、湿地和农地,林地和园地利用动态度变化最缓慢;从各土地利用类型间相互转化来看,转出面积以农地和林地为主,转入面积以农地、林地和湿地为主.(2)未来30 a研究区土地利用格局变化总体上体现了以农地为主,以林地、建筑用地和湿地为辅的特征,土地利用变化趋势与前25 a的演变规律基本保持一致.(3)与1990—2015年相比,2015—2045年普者黑岩溶湖泊流域土地利用格局出现了一些新特征,原有建筑用地增长率明显提高,湿地增长率降低,农地和林地面积先增加后减少.     

基于CA-Markov的农林交错区土地利用变化分析及预测

基于2000和2007年TM影像和2015年OLI影像,借助于地学信息图谱理论,分析东北山地丘陵地带农林交错区实施退耕还林15年间的土地利用变化,在此基础上利用CA-Markov模型对2023年研究区的土地利用类型进行预测和模拟。结果表明:1)不同研究时期内,研究区林地面积比例均过65%,耕地面积均占总面积20%以上;2)稳定型图谱所占比例最大,散布于整个研究区,其中"林地-林地-林地"是其最大演变类型,"旱地-旱地-旱地"次之;"旱地-林地-林地"是前期变化型的最大变化类型,"草地-草地-林地"是后期变化型的主要变化模式,"林地-旱地-林地"是反复变化型面积最大的变化模式,持续变化型所占面积最小;3)运用CA-Markov预测的2015年土地利用类型,其精度为0.94,模型可用,由此模拟了2023年土地利用数量和空间分布,结果显示土地利用结构仍以林地为主,林地-旱地是其最主要的转移轨迹。平衡生态环境保护、建设用地需求与耕地保护三者之间的矛盾是研究区土地利用的焦点。     

基于CA-Markov模型的黄河流域土地利用模拟预测研究

【目的】分析黄河流域现有的土地利用数据，揭示黄河流域未来30年土地利用时空格局的演变趋势。【方法】基于黄河流域1980，1990，2000，2010和2015年5期土地利用数据，采用元胞自动机-马尔可夫模型（CA-Markov）对2000和2010年的土地利用格局进行模拟，在满足精度要求的基础上，对2020，2030，2040和2050年的土地利用变化情景进行预测，并借助GIS空间分析功能，剖析黄河流域2020－2050年的土地利用时空格局演变趋势。【结果】基于CA-Markov模型的黄河流域2000和2010年土地利用模拟误差均小于10%，Kappa指数高达0.872 8和0.897 0，证实了CA-Markov模型在黄河流域土地利用模拟上的可行性及精度的可靠性；未来30年间，黄河流域主要土地利用类型为耕地、林地和草地；耕地和草地将减少约10%，林地将增加约5%，建设用地将增加约150%，且主要集中于宁蒙河段以及中下游地区。【结论】CA-Markov模型可较好地模拟预测黄河流域土地利用的时空演变格局，模拟结果可为黄河流域未来土地利用规划和管理及生态修复提供科学依据。     

基于CA-Markov模型的锡林河流域土地利用变化及预测分析

研究土地利用变化特征及预测未来土地利用变化的趋势，对经济平衡发展、提高生态环境质量、实现土地资源合理利用具有重要意义。以锡林河流域为研究区，对Landsat 2000、2005、2010年和2015年4期遥感数据进行目视解译，采用土地利用结构分析方法、重心迁移模型和CA-Markov模型，分析研究区16 a间土地利用演变特征，并对2030年土地利用情况进行预测。结果表明:1)2000-2015年，草地、林地和耕地呈波动变化，水域面积缓慢增加，建设用地不断扩张，未利用地面积在不断减少。建设用地、耕地和未利用地重心具有明显的方向性移动，耕地先向南后向北移动，建设用地主要向西北方向扩张，未利用土地重心持续向北移动。2)研究区综合土地利用动态度为5.70％，变化速率较快；锡林浩特市和各苏木土地利用变化速率差异较大，总体表现为中游＞下游＞上游；不同土地利用类型动态度为建设用地＞水域＞林地＞耕地＞未利用土地＞草地，即建设用地变化最快。3)研究区土地利用变化的主要方向为草地和未利用地的相互转换、耕地和草地的互相转换以及建设用地的不断扩张。4)2030年预测结果表明，耕地面积继续增加，速率有所下降，重心向西南方向移动；林地延续之前变化趋势，稳中有升；草地和未利用地面积继续减少，且未利用地重心持续向北移动；建设用地扩张明显，重心向锡林浩特市中心移动，速度减缓；水域有少量增加。CA-Markov模型与土地利用重心迁移模型相结合，实现了对未来耕地、建设用地和未利用土地的迁移方向的预测，可以为研究区提高草地退化防治效果、土地管理政策的制定和实施、城乡建设、土地利用规划等提供理论指导。     

基于CA-Markov模型的楚雄市土地利用动态监测及预测研究

运用RS、GIS等技术手段对楚雄市2002、2010、2018年3期的遥感影像进行分类,将土地利用类型划分为建设用地、耕地、林地、水体和未利用地,并根据土地利用现状图对楚雄市的用地结构变化进行分析;在此基础上运用IDRISI软件构建基于人工神经网络的CA-Markov模型,以2002、2010年土地利用状况为基础数据模拟2018年的土地利用情况,在精度检验符合要求后最终模拟2026年的土地利用情况.结果表明,楚雄市2002—2018年土地利用变化中耕地和建设用地是主导地类,但在不同研究时段变化具有差异性.林地转移到耕地和建设用地是楚雄市主要土地利用转移类型.2010年后政府出台政策支持乡镇耕地发展,个别乡镇在此期间耕地与建设用地得到了大力发展.CA-Markov模型对楚雄市2018年的土地利用情况模拟预测精度验证的Kappa系数为0.71.根据预测结果2026年楚雄市土地利用变化中耕地和建设用地仍是主导地类.     

基于Landsat影像的抚仙湖流域土地利用变化及预测研究

以云南抚仙湖流域1974年、1988年、1996年、2001年、2005年、2010年和2015年7期Landsat遥感影像为基础数据,通过目视解译和支持向量机相结合的方法进行土地利用类型分类,并采用土地利用动态度、综合程度指数、转移矩阵等模型,定量分析抚仙湖流域土地利用类型的变化过程,最后基于CA-Markov模型对未来土地利用情况进行预测模拟。结果表明:1974—2015年乔木林、灌草丛和水域面积呈持续下降趋势,主要的转出方向为农田,建设用地面积增加主要来源于农田,湿地和裸地呈逐年增加趋势,上述变化趋势与当地社会经济快速发展有关;总体分类精度为90.29%,满足精度要求;土地利用预测趋势为乔木林、水域面积保持减少态势,灌草丛、湿地面积呈增加趋势,农田扩张现象依然存在。本研究可为抚仙湖流域土地及水资源的科学规划、保护和合理利用提供参考。     

基于CA-Markov模型的石河子垦区土地利用变化及预测

【目的】研究新疆石河子垦区绿洲人工化进程中土地利用时空演变规律以及驱动机制。【方法】以1990年、2000年、2010年和2020年的TM/ETM影像为基础数据,运用RS和GIS技术分析近30年垦区土地利用时空变化特征,利用CA-Markov模型和土地利用重心迁移模型,模拟预测2030年和2040年研究区的土地利用/覆被格局。【结果】(1)1990-2020年石河子垦区土地利用/覆被格局以未利用地为主,占总面积的41.18%以上,呈小幅波动变化状态;(2) 林地的重心迁移最显著,由北向南迁移了0.6°,耕地动态度变化最活跃,30年间平均每年增加2.72%,林地次之;(3) Kappa系数的一致性检验结果均高于80.36%。【结论】CA-Markov模型可信度较高,适合石河子垦区土地利用/覆被变化及空间格局预测。     

基于CA-Markov模型的乌梁素海地区苗八流域土地利用变化及预测

以乌梁素海苗八流域为研究区,基于1986—2008年的土地利用数据,利用时间加权数学平均法构建土地利用空间转移概率矩阵,应用CA-Markov模型探索流域土地利用空间格局变化规律。结果表明,CA-Markov模型在苗八流域的最佳模拟尺度为5 m,模拟精度较高。时间加权数学平均方法运用于土地利用变化转移矩阵的构建能够帮助CA-Markov模型准确模拟流域的土地利用空间格局变化。在此基础上,还对本流域未来40年的土地利用空间格局进行了模拟预测。结果显示,苗八流域未来40年内土地利用空间格局变化趋势与研究期间相同。     

基于CA-Markov景观格局预测模型的建构研究

为预测景观格局变化,将CA模型与Markov模型相结合,构建具有空间和数量双重优势的CA—Markov预测模型,并以黑龙江省宝清县1996—2004年土地利用类型图为基础,建立转移概率矩阵和土地利用适宜性图像集,预测2012年该县的景观分布状态。将预测结果与真实值比较,Kappa系数迭0．89,符合精度要求。最终预测该县2020年景观格局的变化情况。通过预测结果及对比表明该区域湿地面积明显减少,景观破碎度正不断加深,望有关部门加以重视并采取相应补救措施。     

基于CA-Markov模型的永春县景观格局动态模拟

根据景观类型划分出3期永春县景观格局图;并利用IDRISI软件构建CA-Markov模型,对永春县2010年景观格局进行模拟.模拟结果与实际景观格局的Kappa指数为0.8415,具有较高的可信度.再利用该模型对永春县2015年景观格局进行模拟,结果表明:2010-2015年永春县耕地、林地面积趋于减小,建设用地面积增大,其余景观类型略有变化;与2000-2010年相比,永春县耕地和林地面积下降速度没有明显减缓.因此,迫切需要发挥土地利用总体规划的控制作用,加强对耕地和林地的保护.     

基于CA-Markov模型和MCE约束的白洋淀流域景观动态研究

CA-Markov模型对景观动态分析的精度受到环境因素的影响,本研究以添加约束条件的MCE-CA-Markov模型为对比,基于白洋淀流域2008、2013年和2018年的景观数据对2023年景观进行预测,比较CA-Markov模型和MCE-CA-Markov模型模拟结果差异。结果表明： 2008、2013、2018年三个时点的耕地和林地面积合计均超过白洋淀流域总面积的75%,始终为基质景观。各景观类型斑块2008—2018年破碎且分散,耕地、林地的优势度逐渐降低,全流域格局多样性和复杂程度明显增强。2018—2023年,白洋淀流域耕地、林地面积减少,其他景观面积增加,各景观斑块主要呈紧实且聚集状态,建设用地优势度逐渐升高,全流域格局趋于多样化和均匀化。经验证,MCE-CA-Markov模拟精度（0.900 7）优于CA-Markov模型,2023年白洋淀景观结构和格局变化幅度整体小于CA-Markov模拟结果,且各景观转化特征更符合社会发展实际。     

基于RS、GIS生态景观格局动态变化及其驱动力的研究——以扎龙湿地为例

基于遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS)平台,以1995和2004年两期LandsatTM遥感图像为基础数据源,运用景观生态学理论和方法研究生态景观格局动态变化,并定性、定量分析了土地利用和土地覆盖的时空演变,从自然因素和人文因素上探讨扎龙湿地区域的土地利用驱动力,研究结果表明:该区域呈现以沼泽地景观为基质的草地、耕地和盐碱地景观等相对为主体的交错湿地景观格局;各类生态景观斑块的数量、面积及空间位置都发生不同程度的变化,其中高盖度草地景观和盐碱地景观的景观面积和斑块数变化量远大于其它景观类型;自然环境是土地覆盖与土地利用分布的基础条件,土地覆盖格局指导人类对区域土地的利用;人文因素是土地利用变化的诱导因素,直接体现在人口数目的增加和土地利用类型和利用程度的改变;发展经济的同时,按照一定的规划原则对土地进行利用,做到土地的合理开发与保护并重,实现土地资源的永续利用和区域的发展。     

兴凯湖国家级自然保护区景观格局变化分析

根据2001、2004和2007年3期的兴凯湖自然保护区TM影像、1∶5万地形图及2007年的50个外业实测点数据,采用景观指数的研究方法,分析了2001—2007年兴凯湖国家级自然保护区景观格局的变化及驱动因素。利用马尔科夫模型对该地区2007—2016年的景观格局变化进行预测,并对预测精度进行检验,得到的2007年模拟结果与实测结果均无显著差异。结果表明:2001—2007年间,兴凯湖地区林地和未利用地受人为干扰逐渐增加;草甸景观的破碎化程度开始变大;沼泽景观变得更加简单、规则;水域景观完整、异质性低,在兴凯湖地区占有绝对的优势地位。从预测结果看,兴凯湖地区天然湿地和林地面积在未来7年内(2010—2016年)将逐渐减少,耕地面积将逐渐增加,居民地、未利用地和水域趋于平稳。这一变化主要是由于人类对湿地的开发、经济驱动和气候变化等自然因素共同作用的结果。     

城市扩张对景观格局变化影响研究

以沈阳市为例,对四期遥感影像进行了景观类型分类提取,并分析了城市扩张、景观指数变化以及两者之间的相关性。结果表明:1979～2007年沈阳市城市用地快速增长,耕地逐年减少;景观类型趋于多样化;景观破碎化程度日趋复杂;城市扩张与景观格局变化相关性明显。     

福建泉州湾河口湿地时空动态及其驱动机理

  目的   为探究福建泉州湾河口湿地生态系统环境破坏及景观结构变化的原因,   方法   以泉州湾河口湿地为研究区域,基于Landsat TM遥感影像提取地物信息,构建土地利用动态度模型,运用景观格局指数分析景观空间结构特征;建立不同时期土地利用转移概率矩阵,确定土地类型间数量转移关系;应用灰色关联度模型分析红树林湿地面积变化驱动力。   结果   （1）1990—2018年天然湿地面积占比呈减少趋势,人工湿地呈增加趋势;从景观水平看,湿地斑块分布呈规则化,聚拢程度减少,景观类型丰富。（2）红树林、互花米草群落动态度波动大,红树林面积比例以2000年为分界点,呈先减后增趋势;1990—2000年红树林主要向水域、养殖池转出,2010—2018年滩涂和互花米草群落转出为红树林。（3）2000年来,红树林面积大小与其他土地类型面积变化关联性强,尤其受到国内生产总值、园林绿地面积影响较大。   结论   泉州湾河口湿地红树林呈恢复趋势,互花米草群落蔓延速率减缓,生态环境逐步改善。该研究为湿地保护与生态恢复提供科学实践依据。      

内蒙古卓资县土地利用与植被覆盖动态变化及其预测

本文以内蒙古退耕还林典型县卓资县为研究对象,根据1999年和2007年2期TM影像资料和其他辅助资料,分析了卓资县土地利用变化、区域差异特征和各类型之间的转化情况,并利用马尔可夫模型对2015年土地利用动态变化趋势进行预测研究.结果表明:内蒙古卓资县1999-2007年,因为退耕还林工程的实施,林地和草地的面积有较大幅...