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.     

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CLUE-S模型的洞庭湖区土地利用变化模拟研究

利用ETM+影像解译了湖南省洞庭湖区2001、2007和2011年三年的土地利用历史数据,运用CLUE-S模型,基于2001年的土地利用数据对2007和2011年土地利用格局进行了模拟,将模拟结果与2007年和2011年的土地利用解译数据进行了比较分析,并进一步分析了导致模拟结果误差的原因。结果表明:在(300m×300m)基本单元水平上,两期模拟的空间总体精度分别为82.45%和77.5%,Kappa系数分别是0.79和0.73,表明CLUE-S模型在洞庭湖区具有土地利用变化模拟能力,可用于洞庭湖区土地利用变化的预测模拟;精度分析发现,随着时间尺度增大模拟精度逐渐降低,要实现长时期、高精度的土地变化预测,可将CLUE-S模型与其他模型结合使用,并适当的加入动态驱动因子。     

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InVEST模型的横断山区产水量模拟

[目的]掌握横断山区产水量及水源分布空间。[方法]利用In VEST模型评估计算2005—2014年横断山区年均产水量,分析产水量的空间分布特征及其原因。[结果]横断山区年均产水量为1 723.3亿m3,与自然径流量较为接近;产水量的空间分布总体呈现出自西北向东南递增的趋势;年均产水量及其空间分布特征与研究区土地利用/覆被类型、土壤深度、地势等因素存在密切关系。[结论]该研究可为横断山区水文过程进一步研究提供基础资料,同时为区域水资源管理提供科学依据。     

基于马尔柯夫模型的火地塘林区景观格局变化研究

利用火地塘林区1958、1988年两期森林资源二类调查资料,获取该地区景观格局转化数据,应用马尔柯夫转移矩阵模拟该地区景观的动态变化过程。结果显示:火地塘土地利用格局变化和主要林分的土地利用格局变化与实际值均无明显差异(p>0.05),可以用该模型模拟火地塘景观未来的变化情况,但是对火地塘土地利用格局变化的模拟结果要明显好于对主要林分的土地利用格局变化的模拟。     

基于CA-Markov模型的陕西省植被覆盖模拟及预测

以陕西省作为研究区域,首先基于MODIS NDVI中国月合成数据计算研究区2000、2005、2010和2015年度的植被覆盖度并进行等级划分;而后利用CA-Markov模型,以植被覆盖度等级作为元胞类型,计算不同时期各植被覆盖度等级的转移矩阵,由此模拟2010和2015年的NDVI值;对比模拟NDVI结果和原始影像数据,评价模拟精度,并预测2020年NDVI的空间分布状况。结果表明,利用CA-Markov模型进行植被覆盖空间分布的模拟,得到2010和2015年模拟结果的Kappa系数分别为0.797 5、0.853 2,符合精度要求,可以用于植被覆盖空间分布的预测。陕西省植被覆盖存在明显的空间差异性,呈现出陕北—关中—陕南地区植被覆盖度逐渐递增的纬度地带性规律。2000—2020年各级植被覆盖区均有向更高一级植被覆盖区变化的趋势。总体上植被覆盖度上升趋势明显,尤以陕北地区北部变化最为显著,关中地区和陕南秦巴山区植被覆盖度增幅较小。     

基于Markov模型的东北过伐林区森林景观格局变化

以吉林汪清林业局金沟岭实验林场为例,在划分森林景观要素类型的基础上,用1987,1997年森林资源二类调查资料,通过图形叠加,以获取该地区景观格局转化数据,并试用马尔柯夫模型模拟该地区森林景观格局的动态变化过程.结果显示:汪清过伐林区主要森林景观类型格局变化与实际值无明显差异,可用该模型模拟汪清金沟岭景观未来的变化情况.     

基于生态环境的贵州喀斯特山区现代农业发展模式探讨

贵州是全国典型的喀斯特分布区域,喀斯特地貌分布面积占全省面积的73％,其独特的生态环境和丰富的生态资源,为该地区现代农业发展提供了客观条件和物质基础.分析了贵州喀斯特山区发展现代农业的生态环境优势和劣势,阐述了贵州喀斯特山区的特色农业、立体农业、观光农业、城郊型农业和循环农业等发展现代农业的主要模式,提出了对策建议.     

基于Landsat ETM影像的贵州镇宁景观格局分析

利用Landsat 7的ETM影像,以贵州省镇宁县作为研究区域,在RS及GIS软件的支持下,对遥感图像进行几何精纠正、直方图均衡化处理等图像预处理。选用432波段进行标准假色彩合成,并结合数字高程数据、土地利用现状图等背景数据进行图像辨读解译,完成7种地类的景观斑块图,并运用Fragstat景观指标计算程序,对数据进行景观指数上的分析,为当地土地规划及生态保护提供参考。     

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。     

基于景观生态学理念的贵州城镇景观的生态规划探讨

贵州的自然生态资源非常丰富,在城镇建设过程中受特殊的生态环境因素影响,形成独具特色的自然景观。在分析贵州城镇生态景观特点的基础上,探讨如何利用有利的生态资源优势,为打造具有贵州特色的城镇景观提供理论依据。