不同空间约束条件下的城镇土地利用变化多预案模拟

为研究不同预案下辛庄镇未来几十年的土地利用变化情况,基于高分辨率遥感影像获取辛庄镇四期土地利用历史数据,结合GIS空间分析技术,从城镇土地利用发展趋势、耕地保护和生态安全角度设计了目前趋势发展、城镇规划和基本农田保护、生态环境保护3种预案,对研究区土地利用变化进行相应约束,利用CLUE-S模型模拟不同预案下辛庄镇未来20 a土地利用变化过程,并从时空特征、空间格局和生态风险等方面对不同预案下的土地利用预测结果进行比较分析。结果表明,在设计的3种预案下,未来的村镇建设用地均将持续增加,其中目前趋势发展预案尤为显著,并以消耗大量的耕地资源为代价。不同预案下的土地利用变化特征、景观格局和生态安全存在明显的分异特征,综合比较结果表明城镇规划和基本农田保护预案是辛庄镇未来土地利用变化的推荐预案。CLUE-S模型模拟结果能较好地反映不同约束条件下的未来土地利用变化以及潜在生态风险,基于该模型的预案设计和空间模拟方法可很好地辅助土地利用规划决策。     

基于CLUE-S和Dinamica EGO模型的土地利用变化及驱动力分析

为了探究中国土地利用变化驱动机制和未来土地利用状况,该文利用中国科学院资源环境科学数据库中的2000年和2005年土地利用数据,结合区域土地利用变化与影响模型CLUE-S(the conversion of land use and its effects at small regional extent)和面向地理过程动态环境模型Dinamica EGO(environment for geoprocessing objects)模拟2000-2020年中国土地利用状况,并借助于Logistic回归结果和贝叶斯估计结果,探讨了中国2000-2005年土地利用适宜性和土地利用变化的驱动力空间特征。以2005年土地利用数据对模拟结果进行验证表明,CLUE-S模型和Dinamica EGO模型在LUCC预测上与实际结果一致性较好,并且CLUE-S模型在预测总体精度上优于Dinamica EGO模型。但在土地利用变化类型的数量预测上,Dinamica EGO模型的Markov过程可以准确预测,并且Dinamica EGO模拟的土地利用变化在空间分布上与经验结果较一致。从2020年中国土地利用预测结果来看,耕地、林地、水域和建设用地将会增加,草地会出现大面积的缩减,未利用地在CLUE-S模型预测中出现增加,而在Dinamica EGO模型中减少。该文可为国土资源规划和耕地资源保护政策的制定提供科学依据。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用变化情景模拟

为了对矿业城市的土地利用情景进行预测,该文以典型矿业城市武安市为例,将 GIS 技术和 CLUE-S （conversion of land use and its effects at small regional extent）模型应用到武安市土地利用变化情景模拟研究中,通过土地利用结构变化、矿业城市土地利用空间分布和驱动因子的定量关系对武安市土地利用变化进行相应约束,设计了趋势发展情景、耕地保护情景、生态安全情景3种模式,生成2020年不同情景方案下土地利用预测图,并对预测结果进行比较分析。研究结果表明：在趋势发展情景下,林地、建筑用地呈现上升趋势,体现了经济发展和环境保护双管齐下的成效,这也与实际情况相吻合;耕地保护情景下,耕地分布制约了建设用地的适度扩张;生态安全情景下,受生态环境政策影响,林地增长趋势明显,工矿用地急剧减少。综合考虑到武安市社会、经济、生态以及耕地保护等多方面的协调发展,研究认为趋势发展情景更为合理,其他2种情景可为趋势发展情景进行适度的修正和补充。该研究为区域土地资源的优化配置提供决策依据,同时研究结果也进一步验证了CLUE-S模型能够较好地模拟预测不同约束条件下矿业城市土地利用空间变化。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

基于生态敏感性分析的江川区土地利用空间格局优化配置

为优化江川区土地利用空间格局,促进土地可持续发展,该文以云南省玉溪市江川区为研究区,将CLUE-S（conversion of land use and its effects at small region extent）模型和生态敏感性分析应用于江川区土地利用空间格局优化配置。以高度敏感区为CLUE-S模型中区域约束文件,突出研究区生态保护重点区域,并以综合生态敏感性分区为影响研究区土地利用变化的驱动力因子,提出一种将生态敏感性融入土地利用空间格局优化配置的过程和结果中的土地利用情景模拟方法,并借助2006年和2016年土地利用数据对江川区自然发展情景和土地生态优化情景2种模式下2025年的土地利用空间格局进行优化配置,并基于生态敏感性分区对优化配置模拟结果进行对比分析。结果表明：2种情景下2025年江川区土地利用格局既有共同特征也存在差异。在2种情景下均有效的保护了原有林地、耕地、未利用地和建设用地格局,但新增林地、草地等空间分布格局不同。根据2025年2种情景与2016年土地利用现状在不同敏感性区内主要土地利用类型分布情况表明,情景二土地利用空间格局优于自然发展情景和2016年土地利用现状。研究结果认为土地生态优化情景更为合理,该结果可为江川区生态保护和城镇发展提供参考。     

邻域距离对细胞自动机模型模拟土地利用变化精度的影响

细胞自动机原理广泛应用于土地利用变化空间模拟。邻域距离是细胞自动机模型的主要参数,但在以往研究中讨论较少。该研究利用土地利用变化模型（CLUE-S）邻域模拟模块,以北京市密云县1991－2004年的土地利用变化模拟为例,研究了模型中不同邻域距离参数对土地利用空间变化模拟精度的影响。基于1991年真实土地利用数据,选择200、400、600、1 000和1 200 m的邻域距离在两种邻域形状下分别模拟了2004年土地利用空间分布。通过2004年实际土地利用空间数据和模拟数据比较,利用kappa系数评价模拟结果精度。结果表明,在两种邻域形状下,邻域距离的变化对模拟结果精度都有较大影响。环状邻域距离的增大会导致模拟精度的降低,面状邻域距离的增大则导致模拟精度先增后降。不同土地类型对邻域距离变化的敏感程度和反应皆不相同。今后在土地利用变化模型应用中,对细胞自动机模型的验证过程中需考虑对邻域距离的研究和讨论。     

基于IPAT-S脚本语言的土地利用情景分析及其应用

建立一种土地利用情景分析方法，该方法以土地利用转换系统最小变动为原则，对不同土地利用的情景设置，利用线性目标优化的Markov链方法生成逐年土地利用面积转换矩阵和各土地利用类型面积。IPAT-S脚本语言实现了上述方法，并提供了上述方法与土地利用空间格局模拟进行耦合的接口。应用上述方法对海淀区2002～2015年土地利用变化进行了多情景分析，结果表明不同的土地利用情景设置对土地利用结构具有明显影响，城镇和工矿用地的集约度对耕地和园地面积的缩减速度具有决定性的作用。     

青海高原东部土地利用变化模拟与景观生态风险评价

为了研究西部大开发和退耕还林等生态工程对未来土地利用变化趋势的影响,将Gray-Markov模型和CLUE-S模型相结合,模拟自然情景、耕地保护情景和土地规划情景下青海高原东部农业区2020年土地利用覆盖状况,并分析3种情景下土地利用变化特征,采用景观格局指数和景观生态风险指数比较3种情景模拟结果。自然情景延续1999-2009年的发展模式,至2020年退耕还林/草633.98 km2,其他未利用地造林/草117.66 km2;耕地保护情景严格保护耕地,至2020年退耕还林/草142.00 km2,未利用地造林/草130.71km2;土地规划情景经济发展与环境保护并重,退耕还林/草444.18 km2,未利用地造林/草333.75 km2。景观格局指数和景观生态风险指数均表明土地规划情景下的模拟结果布局较合理。研究表明,新增建设用地扩张的同时加强生态保护,仍可以保证区域景观生态安全。该研究可为中国西部的土地利用规划和政策制定提供参考。     

基于马尔科夫模型的武功县土地利用/覆被动态变化研究

基于对武功县2006年、2009年两期Lansat 5-TM遥感影像解译获得的土地利用/覆被图,求得该区土地利用类型面积转移概率矩阵。应用马尔科夫模型对武功县未来12 a土地利用动态变化趋势进行模拟分析和预测。结果表明:引入模型效应系数检验该模型,模型效应系数值为99.99%,用该模型预测土地利用动态变化是可靠的;人类活动是武功县土地利用/覆被变化的主要驱动力;武功县未来土地利用的变化趋势是农业用地逐年减少,其中耕地面积和菜地面积分别减少5.74%,0.74%;而建设用地和交通用地则逐年增加,分别增加6.29%,0.57%;水域和特殊用地面积变化不大。研究结果明晰了农用地和建设用地之间的矛盾及其发展趋势,可为区域土地利用规划管理提供相关科学依据。     

基于CLUE-S模型的矿业城市土地利用格局情景模拟

运用CLUE-S模型对典型矿业城市——双鸭山市辖区进行未来土地利用模拟,基于遥感和地理信息系统技术,通过设定趋势发展、耕地保护、经济建设和生态保护4种情景,模拟了2025年当地不同情景下土地利用变化情况,结果表明:各土地利用类型均通过ROC检验,回归方程拟合程度高。1995年和2005年模拟正确比例分别为88.15%和92.10%,Kappa系数均超过0.75,准确率达到可信的效果。各情景土地利用模拟结果差异明显,在趋势发展下,耕地和其他用地面积持续较少,建设用地增长幅度最大;耕地保护情景下,耕地仍保持下降态势,但速度明显下降,建设用地和工矿用地的扩张趋势有所抑制;经济发展情景下,建设用地面积增长速度显著上升,将大量侵占其周边的耕地和园林地,工矿用地面积增长幅度最大;生态保护情景下,耕地、其他用地和工矿用地面积以不同程度趋势下降,园林地和水域用地面积显著增加。研究结果为当地相关规划的合理编制及土地资源保护提供了参考依据。     

喀斯特山区土地利用/覆被变化情景模拟

该文运用CLUE-S模型模拟研究了贵州中部猫跳河流域在不同情景模式下未来十年内土地覆被的空间变化情况。根据研究区土地覆被结构的现状以及影响土地覆被变化的宏观因素，作者设计了生态安全目标、粮食安全目标、经济发展目标以及综合发展目标等4种可能出现的情景。结果表明，在不同土地利用情景下，猫跳河流域未来十年的土地覆被格局及其效应存在明显的差别。生态安全目标情景能在较大程度上改善流域的生态环境，但会对流域的粮食安全构成较大的威胁。粮食安全目标情景能够保障流域的粮食安全，但会导致区域生态环境质量下降。经济发展目标模式可充分保障经济建设用地的需求，但会威胁到流域的粮食安全。综合发展目标情景比较全面地考虑到了流域经济发展、生态保护以及粮食安全等需要，是研究区未来较为可取的土地利用模式。     

喀什市生态系统服务价值对土地利用变化的响应及预测

[目的]通过研究喀什市土地利用变化对生态系统服务价值的影响,为土地科学利用管理决策提供参考。[方法]参考Costanza(1997)和谢高地(2008)等人的研究成果,结合喀什市的实际情况,采用生态系统服务价值计算公式和敏感度分析,通过研究喀什市1997—2010年生态系统服务价值对土地利用变化的响应,并针对喀什市土地利用总体规划(2010—2020年)中土地利用类型的变化,对生态系统服务价值进行预测分析。[结果]按规划发展,1997—2020年,喀什市土地利用结构变化较大。土地利用程度呈加大趋势,生态系统服务总价值则逐年减少,其中耕地、水域的生态服务价值持续下降。敏感性指数分析表明,喀什市生态系统服务价值对生态服务价值系数是缺乏弹性的,研究结果可信。[结论]在喀什市土地利用总体规划实施过程中,应注重提升土地节约和集约利用水平,优化土地利用结构,保持生态系统的平衡和稳定。     

基于Markov模型的长沙市和泉州市土地利用变化预测及对比研究

为探索中国中部地区和东部沿海地区典型代表城市的土地利用程度变化特征和未来演变趋势,采用地理比较分析方法,基于地理信息技术（GIS）、遥感技术和Markov模型对长沙市和泉州市未来土地利用进行模拟预测,结合土地利用程度指数分析1990—2020年期间土地利用的变化情况及其变化趋势异同,试揭示不同时期、不同区域内土地利用程度变化差异性。研究结果表明:1995—2020年期间,长沙市数量结构变化较泉州市更为稳定,耕地和建设用地所占比例结构变化具有较大差异性;土地利用程度指数的对比研究表明,两市综合程度指数均呈现一定增长,且泉州市土地利用综合程度指数变化趋势较长沙市更为显著,其土地利用程度变化量和变化率均大于长沙市。研究结果可为两市区域土地利用规划提供参考,并将有利于我国东南沿海和中部城市土地利用的可持续发展和生态环境保护。     

基于Logistic-CA-Markov耦合模型的彬州市LUCC多情景模拟

土地利用变化多情景模拟可为区域的土地规划、生态城市建设和区域生态环境保护提供科学的参考依据。基于彬州市2009年和2019年土地利用数据,运用GIS软件空间分析功能和土地利用动态模型对研究区土地利用变化进行时空分析,从自然因素和社会经济因素中选取7种驱动因子,用Logistic模型进行回归分析,再运用Logistic-CA-Markov耦合模型,以研究区2009年土地利用为基期,模拟2019年土地利用变化并对预测结果精度验证。最后以2019年为基期数据,在自然发展、生态保护和限制城市过度开发3种情景下,预测了2029年研究区土地利用类型的空间格局。结果表明:研究区10年间的土地利用综合动态度为5.57%,土地利用变化显著; 驱动因子的回归分析通过有效性检验,预测2019年土地利用变化的Kappa系数值为0.761 2,预测结果可信。在自然发展情景下,2029年彬州市建设用地面积增长40.54%,耕地和水域面积分别减少27.31%,3.84%,或对研究区的生态平衡造成威胁; 在生态保护和限制城市过度开发两种情景下,建设用地面积得到控制,水域、耕地等生态用地得到保护,有利于彬州市的可持续发展。     

近20年厦门市土地利用动态变化及预测

基于RS与GIS技术,提取1994,2000,2006和2013年4期遥感影像土地利用信息,利用土地利用转移矩阵、动态度模型、概率转移矩阵及马尔可夫模型,研究了近20 a厦门市土地利用动态变化特征,并预测其未来10 a的土地利用变化趋势。结果表明,近20 a厦门市土地利用变化速度前期较快,后期趋缓,变化面积高达46.75%;土地利用变化的总体特征与建设海峡西岸经济区龙头及加强海洋经济的城市发展战略相符;建设用地变化仍为该区域未来10 a土地利用变化的主导类型,需加强对耕地和林地的保护以促进土地利用可持续性发展。