基于土地利用变化的松原市生态系统服务价值预测

以典型农牧交错区的吉林西部松原市为研究区,利用2000、2010、2015年TM/OLI遥感影像,解译得到研究区3期土地利用变化信息图谱,运用GIS空间分析和数值统计分析方法研究该区土地利用变化情况,对2020年土地利用信息进行预测,并由此评估该区未来生态系统服务价值变化特征。结果表明:近15 a,松原市地区水田面积增加最多,年均8.41%;生态系统服务价值增加33.86×108元。模拟预测结果为,到2020年,松原市土地利用类型的旱田、水田、水域、湿地和建筑用地面积呈增加趋势,其中旱田面积增加最多,达49 596.37 hm2;林地、草地和未利用地面积呈减少趋势;生态系统服务价值增加不显著,由2010年的357.14×108元增加到2020年的362.36×108元,年均增长率为0.1%;精度检验及敏感性分析表明,研究结果可信。     

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模型的乌江下游地区土地利用变化情景分析

以乌江下游的涪陵等6个区县为研究区,基于1995年、2005年、2015年的Landsat影像解译数据,综合运用GIS空间分析技术、CA-Markov模型和MCE模型,实现研究区土地利用时空格局模拟。结合情景分析方法,探讨在"快速城镇化情景"、"现状延续情景"和"生态保护情景"三种模式下研究区2020年、2035年、2050年的土地利用格局。结果表明:(1)在"快速城镇化情景"下,建设用地急剧扩张,35年间其面积增加了一倍,达到1 390.46km2,且主要来源为耕地,约占转出耕地面积的一半;林地增长十分缓慢,草地和未利用地持续减少,到2050年分别减少了186.58km~2和69.40km~2,未利用地减少了一半。(2)在"现状延续情景"下,建设用地增长仍然较快,2050年增加了347.92km~2,增幅达37.92%;耕地减幅有所下降,林地增加也比"快速城镇化情景"要快,但草地和未利用地仍在持续减少,35年间分别减少了25.9%和44.3%。(3)在"生态保护情景"下,林地、草地、未利用地等生态用地不断恢复和增加,到2050年,生态用地总面积占研究区的64%;建设用地无序扩张得到限制,到2050年其总面积为1 171.42km~2,比同期"快速城镇化情景"减少了219.04km~2;耕地虽有减少,但逐渐趋于平衡,始终保持在6 000km~2以上。因此,"生态保护情景"是研究区未来经济、社会和环境协调发展较为理想的模式。研究结果可为该地区土地规划、区域可持续发展提供科学参考。     

基于MAS-LCM的沙漠化空间模拟方法研究

以干旱区典型城市磴口县为研究区,利用1995—2015年每隔5年的Landsat TM影像通过遥感解译获取研究区20年的各等级沙漠化空间分布,利用GIS空间分析和重心迁移模型分析沙漠化景观时空变化趋势。并以2010年沙漠化分类数据为基期年数据,利用Logistic元胞自动机(Cellular automata-Markov,CA-Markov)模型(简称LCM)并引入多智能体系统(Multi-agent system,MAS)模型修正转移规则,预测2015年沙漠化分类情况及其空间分布格局。研究结果表明:磴口县20年间重度及极重度沙漠化面积减小,轻度沙漠化景观面积逐渐增大,其中2015年的非沙漠化景观达到37.09%,各类型沙漠化重心远离磴口县城,呈现良好态势。引入MAS模型的CA-Markov预测模型能够显著提升模型的模拟精度,所预测的2015年数据结果 Kappa系数达到0.62,高于CA-Markov模型模拟结果,能较好预测干旱区沙漠化分布情况,为沙漠化监管与治理提供了技术支持。     

基于CA—Markov模型的细河流域土地利用变化动态模拟

为探讨细河流域的土地利用变化情况,利用1991,2001和2011年3期遥感影像解译得到的土地利用数据．采用CA—Markov模型模拟2011年的土地利用情景,确定模型可靠。以2011年数据为基础,预测20a后的土地用情况。结果表明：2031年细河流域的土地利用格局基本不变,与2011年相比,林地、草地、水域和建设用地处于增加状态,而耕地与未利用地则相对减少。     

辽宁省未来土地利用情景模拟及玉米生产潜力预测

为了探究未来耕地变化对粮食生产潜力的影响,进而保障未来粮食安全,本研究利用CA-Markov模型模拟了辽宁省2050年的土地利用情景,并利用全球农业生态区划（GAEZ）模型对2050年的玉米生产潜力进行预测,进而对2020—2050年辽宁省玉米生产潜力的时空变化特征进行预判。预测结果表明,未来30年辽宁省土地利用类型的变化以旱地和林地的减少（分别为29.78万hm²和25.05万hm²）以及城乡工矿用地的增加（55.55万hm²）为主,地类的相互转化主要表现为其他地类向旱地转化,以及旱地和水田向城乡工矿用地的转化。基于2050年的耕地情景,预测辽宁省玉米潜在总产量和平均潜在单产分别为393.38万t和7 830.56 kg·hm^-2,其中北部和南部地区玉米平均潜在单产大部分在8 000 kg·hm^-2以上,远高于西部和东部部分地区。2020—2050年,受耕地变化影响,玉米潜在总产量和平均潜在单产分别减少630.52万t和679.57 kg·hm^-2,但在空间上大约近一半旱地的平均潜在单产仍有所增加。未来辽宁省应制定更多的生态环境保护政策,防止过度开垦及建设用地扩张现象的发生,进而在保证耕地资源数量和质量的前提下确保未来粮食安全。     

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。     

黑龙江省土地利用/覆被变化及生境质量特征变化分析

土地利用/覆被变化(Land use and land cover change,LUCC)是全球环境变化重要驱动因素,高纬度寒温带大陆性季风气候地区土地利用/覆被及生境质量特征变化研究较少.文章以1980～2018年黑龙江省为例,通过土地利用动态度及区域土地利用程度综合指数,分析1980～2018年土地利用时间变化特征,运用CA-Markov和InVEST模型分别模拟黑龙江省土地利用空间格局和生境质量变化,预测2030年黑龙江省土地利用情况和生态环境质量.结果表明,研究区土地利用格局以林地和耕地为主,分别占研究区总面积42.37％和38.57％;多年来除建设用地和未利用地面积呈增加趋势,其余土地利用类型面积均有不同程度减少;预测2030年土地利用格局,除草地和水域外其他土地利用类型仍与原变化趋势相同;生境退化度高的区域多集中在生态脆弱带,如城市边缘和河流附近等;研究时段内黑龙江省生境质量整体呈下降趋势,具有区域差异性.黑龙江省未来生态环境质量整体上有所提高.研究结果旨在为东北季节性冻土地区土地资源合理利用、生态环境保护及黑龙江省经济发展策略提供可靠的理论依据.     

基于CA-Markov的土地利用时空变化与生境质量预测——以宁夏中部干旱区为例

探究干旱半干旱区土地利用结构动态变化特征，评估并预测生境质量，可为区域生态规划和恢复提供决策性依据。本研究以搭载OLI和ETM+传感器遥感影像和气象数据、社会经济数据等为基础，采用土地利用转移流概念、InVEST模型和CA-Markov模型研究2000-2030年宁夏中部干旱区土地利用和生境质量时空变化特征及规律，对未来情境进行模拟和预测。研究结果表明：宁夏中部干旱区土地系统结构变化与生态建设规划高度一致，具有黄河流域两侧集中分布的特征，土地系统综合动态度逐期减小，活跃度具有稳中有变、部分较活跃的特征。土地系统信息熵特征值呈逐年降低趋势。随着时间变化土地系统受人类活动干扰强度低，自我调整程度高，修复能力强，系统向稳定状态转化。2000-2015年研究区生态环境质量呈“U”型特征，以优秀等级为主。2015-2030年土地系统结构将发生显著变化，生境质量优秀、差和良好等级面积逐渐扩大，生态系统呈现稳定向好的趋势。本研究的多模型集成应用可为区域土地规划和生态恢复建设提供理论依据和支撑。     

基于InVEST和CA-Markov模型的黄河流域碳储量时空变化研究

区域土地利用/覆被变化是导致生态系统碳储量变化的主要原因,预测未来土地利用/覆盖变化及其对碳储量的影响对区域陆地生态系统的认识具有重要意义。本研究基于黄河流域2005—2018年土地利用/覆被变化规律,运用CA-Markov模型分别预测了生态保护情景(EVC)和自然变化情景(NVC)下的土地利用/覆被空间格局,采用修正后的碳密度,运用InVEST模型评估黄河流域2005—2030年6期碳储量。结果表明:2005—2018年黄河流域林地、水域和建设用地面积持续增加,耕地、草地和未利用土地面积减少, 13 a间全流域碳储量减少28.734×10~6 t。与自然变化情景相比,在生态保护情景下2030年草地和耕地相比2018年减少幅度较小,建设用地规模扩大得到了限制,产生了生态效应。2030年,自然变化情景和生态保护情景下的碳储量较2018年分别减少258.863×10~6 t和30.813×10~6 t,生态保护情景下土地利用覆被格局固碳能力高于自然变化情景,该研究可为黄河流域土地利用结构调整和土地利用管理决策提供科学依据。