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。     

基于GIS和CA-Markov模型的库伦旗土地利用变化分析

以内蒙古通辽市库伦旗2009年Langsat-TM、2016年Landsat-ETM遥感影像为数据源,利用GIS软件解译提取该时期的土地利用现状数据,分析2009~2016年土地利用结构变化和转移特征,在此基础上借助CA-Markov模型,以2009~2016年土地利用转移概率矩阵为转移条件,构建土地利用适宜性图集,预测2016~2020年土地利用变化趋势。结果表明,2009~2016年,库伦旗土地利用变化明显,耕地和未利用地面积大量增加,主要来自草地和林地的转化。2016~2020年,库伦旗耕地和未利用地面积呈持续增加趋势,建设用地增长缓慢,草地、林地、水域面积呈减少趋势。需要优化调整土地利用结构,加强草地和林地保护,加大未利用地整治力度,促进区域生态环境可持续发展。     

基于改进CA-Markov模型的滹沱河流域山区段土地利用变化模拟及预测

以滹沱河流域山区段为研究区域,基于2000、2005、2010年Landsat ETM影像和2015年Landsat OLI影像数据,获取土地利用类型空间分布数据,应用Logistic方法改进的CA-Markov模型对2020、2025年研究区的土地利用格局进行预测和模拟。结果表明:1）2000-2015年,整个研究区以草地为主,而且面积占比呈现不断下降趋势,由41.31%下降至41.07%;建设用地面积增加最快且增速呈现先上升后下降的趋势,土地利用动态度由1.33%增至1.84%后又降至1.64%;耕地和林地面积减少;而未利用地和水域基本保持稳定的趋势;2）2020、2025年耕地面积较2010-2015年有持续增加趋势,土地利用动态度由0.01%上升到0.05%,建设用地面积持续增加但速率下降,林地、草地面积继续减少,林地存在一定程度的退化现象,水域和未利用地面积会出现小幅上升趋势。林业部门应加强对林地资源的管理和保护,政府应加大对废弃工矿用地及村庄的整理复垦力度,补充耕地和林、草地数量,统筹推进山水田林湖草的综合治理,实现区域的可持续发展。     

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CLUE-S模型的别拉洪河流域土地利用变化模拟

以别拉洪河流域为研究区,根据3期(1986年、2000年和2005年)土地利用数据,结合道路、河流、居民点、湖泊、沟渠、海拔、坡度、坡向、人口等驱动因子,运用Logistic逐步回归分析,筛选出具有决定作用的驱动因子,然后构建了模拟别拉洪河流域土地利用变化的CLUE-S模型,动态模拟了该流域土地利用变化的时空模式。结果表明,人口密度、坡度和海拔是影响土地利用空间分布的重要因素。经检验,CLUE-S模型模拟取得了较为理想的结果,在基本单元(300 m×300 m栅格)的水平上,模型对研究区2000年和2005年土地利用分布格局模拟的总体精度分别达到78.45%、90.93%,Kappa指数分别为0.74、0.89。这说明模型具有成功模拟区域土地利用时空动态变化的能力。     

基于CA-Markov模型的天津市土地利用预测研究

CA-Markov模型在土地利用研究领域得到了越来越广泛的应用。为了研究天津市土地利用变化规律,以1999、2007两年的同时相ETM/TM遥感影像为数据基础,采用CA-Markov模型,对天津市2015和2023年土地利用空间格局进行动态模拟和预测。结果表明：1999-2007年间,人工湿地和建设用地呈现增加趋势;自然湿地和耕地面积逐年减少,主要是工业、建设用地占用;其余土地类型面积变化不大。CA-Markov模型预测结果表明2007-2015年,2015-2023年土地利用变化保持1999-2007年间的变化趋势,自然景观逐步向人为景观转变。根据预测结果可以合理调整各类型土地格局,为该区土地管理规划提供科学依据。     

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。     

东江流域土地利用与土地覆被变化分析

以1985、2000年两期LandsatTM/ETM＋遥感图像和基础地理信息数据为基础,利用RS和GIS信息技术、空间分析技术和景观生态学方法,对东江流域15年来的土地利用/覆被变化进行了分析。结果表明,该流域土地利用以耕地和林地为主;15年来,林地大幅度减少,建设用地面积显著增加,耕地有所增加,水域和未利用地相对变化幅度不大;土地利用类型转移的主要方向是林地转化为耕地和建设用地、耕地转化为建设用地;流域土地利用变化存在明显的区域差异;流域景观多样性增加,破碎度加大,人类活动对流域土地利用格局的影响越来越大。     

辽河流域土地利用/覆被变化

[目的]研究辽河流域土地利用/覆被变化特征对分析辽河流域生态环境变化及其驱动力因素具有重要意义。[方法]基于2000~2010年辽河流域16期土地利用遥感数据,对辽河流域10年间土地利用/覆被变化进行定量分析。[结果]耕地、草地和建设用地面积增加,林地、水域和其他用地面积减少;土地利用信息熵与均衡度均呈现减少趋势,土地利用系统混乱度增加,均衡性减弱;土地利用程度变化量及变化幅度均大于0。[结论]该流域土地利用处于发展时期。     

CA-Markov模型在土地利用模拟研究中的应用

土地利用变化模拟研究是土地利用变化研究的热点。研究土地利用变化模拟的方法很多,将各个模型相互结合逐渐成为土地利用变化模拟的研究前沿。该文简要回顾了马尔科夫链模型和元胞自动机模型在土地利用模拟中的研究进展,探讨了这2种模型在研究中的优缺点,并对其今后在土地利用变化模拟中的发展趋势提出了展望,以为土地利用变化模拟研究提供参考。     

基于CA-Markov模型的青海湖流域土地利用变化模拟

[目的]利用遥感影像在定量描述土地覆盖和环境变化方面具有的优越性,以青海湖流域为研究区,研究土地利用时空变化,以便对该地区的环境治理和生态恢复提供理论依据和技术支持.[方法]选取2001、2006、2011年3期TM遥感影像数据,利用支持向量机分类器分别对遥感影像进行分类得到每期的土地覆盖图,建立CA-Markov预测模型,经模型验证后,应用该模型对2016年青海湖流域土地利用结构进行预测.[结果]预测结果与实际解译结果接近.[结论]利用CA-MARKOV预测模型预测土地覆盖变化是可行的,能够有效揭示土地覆盖变化趋势,对决策规划、分析该地区土地荒漠化、生态环境变化规律及其成因具有重要意义.     

新疆孔雀河流域平原区土地利用/覆盖变化分析

在对新疆孔雀河流域1973年（MSS）、1990年（TM）、1999年（ETM）3个时期遥感数据进行解译的基础上，得到了研究区3个时期土地利用／覆盖类型变化的基础数据。根据这些数据，进行了土地利用／覆盖类型构成比重、单一土地利用动态度、综合土地利用动态度、以及土地利用程度变化分析。结果表明，1973～1999年间，研究区内土地利用／覆盖类型结构的重心，由草地、林地、盐碱地，转向草地、耕地、盐碱地，草地始终是研究区内面积比重最大的土地利用／覆盖类型；耕地、城乡工矿居民用地、革地面积大幅度增加，林地、水域、盐碱地面积大幅度减少；戈壁、沼泽面积减少幅度相对较小，沙地、裸岩石砾地的面积基本不变；区内各种土地利用／覆盖类型的变化及其相互转化程度非常剧烈；区内土地利用程度逐年提高，土地的开发利用处于发展期。     

岷江上游藏区聚落土地利用演变及预测

【目的】探究岷江上游藏区聚落土地利用类型、数量演变规律及空间分布。【方法】利用岷江上 游 1995、2005、2015 年 3 期土地利用数据,运用 CA-Markov 模型模拟预测了 2025 年岷江上游的土地利用情况。 在此基础上,对岷江上游藏区聚落 4 期土地进行对比分析。【结果】前期只有林地面积大幅减少,其他用地增加, 建设用地的动态度波动最大,总面积增加 139.52 hm2,而建设用地和裸地的增幅分别为 92.16% 和 25.72%;中期 只有建设用地面积大幅度增加,动态度波动最大,总面积增加 1 943.03 hm2,其他用地面积虽然减少,但动态度 变化不大;而近期裸地和旱地扭转减少的趋势变为增加,林地和草地分别减少 1 735.45、1 367.14 hm2,减少的 部分主要去向为建设用地和裸地。从整个研究期来看,研究区各类型土地所占比例变化很小,建设用地、裸地 以及旱地数量都有所增加。【结论】模拟结果具有一定可行性,较好地体现了岷江上游藏区聚落土地利用动态 变化的趋势,可对该地区土地资源优化配置提供一定程度的指导。