基于信息熵和灰关联的建三江分局土地利用结构驱动力分析

在GIS技术支持下,基于建三江分局1999—2009年土地利用变更调查数据及相关经济社会统计数据,利用Shannon熵函数分析土地利用结构的熵值特征和土地利用类型的演变规律,同时运用灰色关联度分析法对1999—2009年信息熵变化的驱动力进行分析与探讨。结果表明:1999—2004年建三江分局土地利用结构信息熵持续增长,土地利用结构均衡度持续增加;2005—2009年土地利用结构信息熵持续下降,土地利用结构均衡度下降,优势度上升;2009年各农场土地利用结构信息熵低值区扩大;说明建三江分局土地利用结构较单一,土地利用结构的有序性高。灰色关联分析结果表明:人口因素对信息熵变化驱动更为明显。     

山东省土地利用结构时空变化及其驱动机制分析

基于山东省1987~2003年统计资料和土地详查与变更调查数据,研究揭示了山东省近17年来土地利用结构信息熵和均衡度的时空变化,并在此基础上进一步探讨了土地利用结构信息熵和均衡度动态变化的驱动机制。结果表明:17年来,山东省土地利用结构信息熵和均衡度的变化经历了增加→减少→缓慢增加的变化过程,总体趋势是各土地利用类型的面积占土地总面积的比例差别逐渐缩小,土地利用结构的均质性逐渐增强;土地利用结构的信息熵和均衡度具有空间分异规律,从东部沿海向西部内陆递减,总体而言,东部半岛丘陵区的信息熵和均衡度值>中南部山地丘陵区>西部、北部平原区;自然因素、人口变化、经济因素和政策调控等是影响土地利用结构信息熵和均衡度时空变化的主要驱动因子。     

基于IE-GC-VAR方法的河流城市土地利用变化及其驱动因素分析——以江西省德兴市为例

[目的]对快速城市化的河流城市——江西省德兴市的土地利用结构变化及其影响因素进行研究,为河流城市土地利用结构的调整和我国正在经历快速城市化的河流城市发展提供科学依据。[方法]基于德兴市2000—2014年遥感影像的土地利用数据,应用信息熵模型和灰色关联方法分析其土地利用结构信息熵变化与各相关因素之间的关联度,并以此为基础进一步运用向量自回归模型,以脉冲响应函数和方差分解解释了德兴市土地利用结构信息熵变化与主要因素的动态相关性。[结果](1)2000—2014年德兴市耕地、林地、草地、水域、其他用地类型面积下降,建设用地面积上升;土地利用结构朝无序方向发展,土地利用类型的均衡性增强,但单一类型的优势度降低。(2)基于VAR模型的脉冲响应函数和方差分解分析还表明,长期人口总数、城市化和粮食总产量对德兴市土地利用结构信息熵变化基本呈现正向效应,且随着时间滞后期数的递增,冲击效应逐步减弱,最终趋向稳定状态;其中人口总数和城市化水平对德兴市土地利用结构信息熵变化有促进作用,但粮食总产量对其方差贡献度却随时间推移作用减弱。[结论]2000—2014年德兴市土地利用程度不高,土地利用结构朝无序方向发展;人口总数、粮食总产量和城市化水平是影响其土地利用结构信息熵的主要因素。     

甘肃省庆阳市土地集约利用与土地利用结构的耦合协调关系

[目的]探究甘肃省庆阳市土地集约利用与土地利用结构之间的协调关系,为该市土地利用结构优化和社会经济的可持续发展提供理论依据。[方法]以庆阳市为例,采用多因素综合评价法计算2007—2016年土地集约利用、土地利用结构的综合指数,应用耦合协调模型,分析二者变化特征及耦合协调关系。[结果]①庆阳市土地集约利用综合指数呈上升趋势,达到了高度集约利用水平。②庆阳市土地利用结构信息熵总体呈下降趋势,均衡度逐渐降低,优势度逐渐增强。③土地集约利用与土地利用结构耦合度呈先上升后下降的趋势,耦合协调度都呈上升趋势,二者耦合性越来越强,相对呈现出协调、稳定的发展趋势。[结论] 2007—2016年庆阳市土地集约水平总体变化呈逐年上升状态,但信息熵呈下降趋势,是由于大力开发未利用地,植树造林使得土地利用结构调整。土地集约利用和土地利用结构两系统协调度都呈上升趋势,二者耦合性越来越强。说明庆阳市在大力推动经济发展的同时,也注重提高土地利用的效率,调整土地利用结构,优化布局。     

基于信息熵与空间洛伦茨曲线的土地利用结构变化——以阿克苏地区为例

基于阿克苏地区各县（市）1996年,2013年土地利用变更数据应用信息熵、均衡度、优势度以及空间洛伦茨曲线对阿克苏地区土地利用结构进行了量化分析,研究了阿克苏地区9个县（市）两个时期7种主要地类的土地利用结构,这对于阿克苏地区土地利用结构合理化与土地利用可持续发展具有重要指导意义。结果表明:（1）阿克苏地区土地利用结构信息熵在空间尺度上差异明显,总体上可以分为信息熵高值区、信息熵中值区、信息熵低值区,三者的土地利用结构均衡度逐步降低。（2）阿克苏地区未利用地、林地和草地分布最不均衡,园地次之,城镇村及工矿用地、交通运输用地和耕地相对均衡（比较分散）;在时间尺度上,只有草地的不均衡程度有所减弱,耕地、园地、林地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、未利用地都有所增加。这说明阿克苏地区各县（市）7种主要用地类型的空间分布及其时间变化均具有不均衡性。该结论可为阿克苏地区土地利用结构优化提供参考,为国土资源的可持续发展战略提供决策依据。     

云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力

[目的]对云南省昭通市土地利用时空变化特征及其驱动力进行分析,为揭示不同尺度区域土地利用变化规律提供科学依据。[方法]基于昭通市2009—2015年土地利用变更及调查数据,结合人口和社会经济数据,采用信息熵公式计算了昭通市各类用地结构信息熵及其均衡度,采用灰色关联分析方法计算了昭通市各类用地总面积与人口数量和经济社会发展要素之间的关联度。[结果](1)2009—2015年,昭通市农用地总面积呈减少趋势变化,建设用地总面积和其他用地总面积呈上升趋势变化;(2)昭通市耕地面积减少速率最快,土地综合变化度相较其他地区变化较小;(3)昭通市及各县/区各类用地结构也逐步向均衡和稳定方向发展,鲁甸县和巧家县的各类用地结构均衡度最高;(4)第一产业值、第三产业值、人口和城镇化率为建设用地变化主要驱动力,第二产业值为各区县农用地变化驱动力,国内生产总值均影响昭通市各个区县的农用地、建设用地和其他用地变化。[结论]云南省昭通市土地利用变化受人口、社会和经济等不同因素影响,各类土地逐步向均衡和稳定方向发展。     

甘州区土地利用结构信息熵时空变化分析

分析土地利用结构时空变化是研究区域土地利用优化配置的重要途径之一。基于信息熵理论,以甘州区为例,对其1996~2005年的土地利用结构信息熵变化以及2005年各乡(镇)信息熵差异进行研究,同时运用主成分分析法对信息熵变化的驱动力进行分析。结果表明:甘州区土地利用结构信息熵持续增长,土地利用结构均衡度均较高2;005年各乡镇信息熵差异较大,可划分成4种类型区;人口增长因素和经济发展因素是信息熵变化主要驱动力。     

改进的TOPSIS法在土地利用结构合理性评价中的应用——以兰州市为例

利用兰州市1997~2006年土地利用变化调查数据,采用改进的TOPSIS方法以及灰色关联度分析,对兰州市土地利用结构进行了综合评价。结果表明:1997~2006年期间兰州市土地利用结构合理度总体上较高,均在45%以上,在时间上呈波动上升趋势;不同土地利用类型的变化对土地利用结构的合理性影响不同,林地、牧草地、居民点及工矿用地与土地利用结构合理度的关联度最高;合理加快居民点及工矿用地的增长,保护林地,调整牧草地比例,加快牧草地的增长速度,对优化兰州市土地利用结构具有决定性的作用;改进的TOPSIS法,结果令人满意,适合于土地利用结构合理性评价的研究。     

张家口市土地利用结构特征及其动态变化

以张家口市1996-2008年的土地利用变更调查数据为基础,采用土地利用变化贡献率、土地利用动态度、信息熵、优势度、均衡度、集中化、多样化等方法和模型,对张家口市土地利用结构特征及其动态变化进行了系统分析.结果表明:(1)耕地、林地、草地、未利用地4种土地利用类型占张家口市土地面积的92％左右,构成张家口市土地利用结构的基本格局.(2) 1996-2008年,张家口市耕地和未利用地大幅度减少,林地、园地、草地、居民点及工矿用地、交通用地均在增加;各土地利用类型的动态度依次为:林地＞耕地＞园地＞未利用地＞交通用地＞草地＞居民点及工矿用地＞水域.(3)土地利用结构信息熵、均衡度呈增加趋势,优势度指数呈减小趋势,土地利用结构向无序、均衡化方向演变.(4)土地利用结构集中化指数减小,多样化指数增大,表明张家口市土地利用结构趋于多样化.     

石羊河流域土地利用结构合理性评价

[目的]评价石羊河流域土地利用结构,为石羊河流域土地利用总体规划的修编、土地利用机构的优化以及土地资源的可持续利用提供依据。[方法]利用解译的石羊河流域5期(1980,1995,2000,2006,2012年)土地利用数据,基于TOPSIS方法,采用熵值法确定指标权重,结合灰色关联度分析,对石羊河流域土地利用结构的合理性进行综合评价。[结果](1)5期石羊河流域土地利用结构合理度总体上较高,均在75%以上,在时间上总体呈波动上升趋势。其中,2006到2012年上升19.54%,增幅最大;(2)不同土地利用类型变化对土地利用结构的合理性影响不同,其土地利用结构合理性关联度依次为:未利用土地(0.973 8)林地(0.961 1)草地(0.950 4)耕地(0.935 2)居民用地(0.757 6)水域(0.709 0);以石羊河流域耕地为参考数列,对影响耕地的其他土地利用结构进行了灰色关联度分析,发现对耕地影响最大的是林地(0.938 5)和未利用地(0.935 0),其次是草地(0.902 1),再次是居民用地(0.797 7)和水域(0.722 9)。[结论]限制石羊河流域未利用土地的开发,保护林地,调整草地和耕地比例,控制居民地的过快增长和严格保护水域,对优化石羊河流域土地利用结构具有决定性的作用。     

基于灰色关联度的TOPSIS模型在秦岭生态功能区水土保持治理效益评价中的应用

采用熵值法确定TOPSIS的指标权重,利用灰色系统理论,构建了灰色关联度的TOPSIS评价模型,并根据陕西省秦岭生态功能区近10 a水土流失与治理资料实例验证了该法的有效性,定量评价揭示了该区水土保持治理效益动态变化情况,并采用灰色聚类法加以验证。结果表明:秦岭实施生态环境保护措施初期,各项措施尚未完善、发挥作用相对滞后,水土流失未得到有效控制;随着各项功能措施的逐步深入,水土保持治理效益大幅度提升,与初期相比,治理效益指标增长1.24倍,生态环境逐步向良性发展,有利于秦岭生态功能的改善。该评价方法体系的提出为区域水土保持措施有效开展提供了新的思路,也可为政府决策与综合管理、宏观调控提供科学的理论依据。     

基于P-S-R模型的生态涵养发展型区域土地生态安全评价——以重庆市丰都县为例

针对生态涵养发展型区域的生态环境状况和土地资源特点,基于PSR（压力—状态—响应）概念框架模型,构建土地生态安全综合评价指标体系,采用熵权法确定权重,运用综合指数法对重庆市丰都县2006—2011年的土地生态安全状况进行评价。结果表明,丰都县土地生态安全状态2006年处于敏感级安全状态（综合指数29.72）,到2011年处于临界级安全状态（综合指数31.65）。土地生态安全状况的好转,得益于国家和地方对现有生态环境问题的治理以及对生态建设和环境保护的大力投入。2006—2011年丰都县生态涵养能力与经济社会发展水平不同步,经济的快速发展带来巨大环境压力,生态涵养和发展尚未实现良性互动。     

基于AHP和熵权法的土地利用生态效益研究

土地利用生态效益的优劣是人民日常生活和国民经济健康、良性和持续发展的根本保证。从生态条件、生态平衡性、环境质量、环境治理能力等方面,构建土地利用生态效益评价指标体系,采用综合评价法、AHP法、熵权法对黑龙江省2000—2011年的土地利用生态效益及其协调度进行了评价。结果表明:黑龙江省土地利用生态效益值总体呈波动性上升,其中2006年和2008年出现2次波动;哈尔滨市、鹤岗市、佳木斯市、伊春市和绥化市在研究期内土地利用生态效益值增长最快,2011年其土地利用生态效益值均达到了0.75以上;土地利用生态效益协调性状态先升后降,尤其2004—2006年全省及城市的协调性皆比较高,且研究期末的协调状态好于研究初期;最后,针对研究结果,提出了加强土地利用生态环境建设的对策建议。     

2004-2013年忻州市生态足迹和承载力变化

采用修正后的生态足迹模型测算了2004-2013年忻州市生态足迹和生态承载力.生态足迹模型中增加了包括废气、废水和固体废弃物科目的污染排放账户和水资源账户,重新确定了忻州各项生物账户全球平均产量与生产性土地均衡因子.测算了各帐户的生态足迹与承载力.结果显示:(1)忻州人均生态足迹增长较为明显,由2004年的2.098 8 hm2/人增长至2013年的5.388 9 hm2/人,人均生态承载力维持在1.28 hm2/人左右,人均生态盈亏全部表现为生态赤字从0.800 9 hm2/人上升至4.103 8 hm2/人.(2)生态足迹帐户上表现出差异性:近10年间均表现为生态盈余的有耕地、林地、建筑用地、水资源共4类,除水资源外,其余3类生态盈余呈下降趋势;而草地、水域、能源用地、污染消纳地均表现为生态赤字,除污染生态赤字稳定在一定范围内外,草地、水域、能源用地均表现为快速增加趋势,导致了生态赤字的增加.(3)全市生态压力指数从2004年的1.62增长到2013年的4.19,生态多样性指数从1.261减少到0.855,万元GDP生态足迹从4.355 hm2/万元降至2.563 hm2/万元,表明生态足迹分配越来越失衡,生态系统处于不稳定状态.同时资源利用率正在逐步提高,发展能力指数由2.646增加到4.609的事实也说明了全市可持续发展态势良好.     

中原经济区核心区土地资源生态安全评价

采用熵权赋权法构建了中原经济区核心区土地资源生态安全评价指标体系,综合评价了2002—2011年中原经济区核心区土地资源生态安全动态。结果表明,2004年中原经济区核心区土地生态安全指数增加到最大值0.675 5,土地安全等级为“Ⅱ”级,较安全,2011年土地安全指数下降到0.310 6,土地安全等级退化为“Ⅳ”级,较不安全。2002—2011年,郑州市、许昌市和焦作市的土地资源生态安全动态呈“单峰”型,开封市和新乡市的土地资源生态安全动态呈“双峰”型,洛阳市的土地资源生态安全动态呈“U”型。中原经济区核心区土地资源生态安全的空间变化呈现出“以郑州为中心,南北恶化、东西好转”的特点。     

基于P-S-R模型的河南省土地生态安全评价及预测

依据P-S-R框架模型构建土地生态安全评价指标体系,运用土地生态安全综合指数模型评价2002—2011年河南省土地生态安全状况,并运用灰色系统GM（1,1）模型预测其未来9 a的土地生态安全态势。结果表明:2002—2011年河南省土地生态安全值在0.45上下波动,土地生态处于临界安全水平,2012—2020年呈下降趋势,表明土地生态系统结构发生变化,土地生态环境受到一定破坏,土地生态系统服务功能已开始退化,虽尚可维持其基本功能,但受干扰后易恶化,土地生态环境脆弱,制约了区域经济的发展。该研究可为改善区域生态环境及生态安全规划管理提供依据。     

资源型城市土地利用变化及生态环境效应研究——以白银市区为例

资源型城市因“矿竭城衰”实施的产业转型可影响土地利用变化和生态环境状况,协调土地利用与生态环境的发展关系对改变传统的城市土地利用模式,促进人与自然和谐发展具有重要意义。基于ENVI软件,选取资源型城市白银市区1990年、2000年和2011年3期Landsat TM影像为主要数据源,运用土地利用动态度模型、动态转移矩阵、区域生态环境质量指数模型和区域生态环境质量贡献指数模型,定量分析了研究区域的土地利用变化特征及其生态环境效应。结果表明,21 a期间,白银市区建设用地面积一直增长趋势,耕地面积先增后减,未利用地面积一直呈减少趋势,林地、草地、水体基数小,面积变化总量不大;从整体来看,白银市区生态环境质量指数从1990年的0.087上升到2011年的0.126,生态环境质量朝着健康方向发展;耕地和未利用地对白银市区生态环境质量改善的贡献率最高,林地和水体对白银市区生态环境质量退化的贡献率最高;耕地、未利用地、林地、水体是影响区域生态环境变化的重要因素,其中耕地是主导因素。     

基于熵权TOPSIS模型的江西省土地利用多功能及其障碍因素动态分析

[目的]分析江西省2004—2017年间土地利用多功能状况,为区域土地持续利用提供支撑。[方法]构建评价指标体系,基于熵值法确定各指标权重,运用TOPSIS模型综合评价了江西省土地利用多功能变化状况,并采用障碍度模型剖析了主要限制因素。[结果] 2004—2017年江西省土地利用综合功能变化动态度为297.90%,经济功能、社会功能和生态功能变化动态度分别为224.37%,207.14%,2 021.61%;生态功能障碍度逐年下降,经济功能障碍度波动上升,2010年之后主要障碍因子有综合恩格尔系数、产业结构、经济密度、人均GDP、废水排放强度、人均水资源和城镇登记失业率等。[结论]江西省土地利用功能总体呈现增长变化趋势,但各项功能变化有所差异,其中土地利用生态功能变化最大;土地利用功能实现从经济社会型向生态社会型转变;不同阶段限制土地利用功能发挥的因素有所差异,目前主要为经济障碍因子。     

黑龙江省拜泉县水土保持新进展与效益评价

[目的]对黑龙江省拜泉县近年来的水土保持工程保土效益定量进行评价,为进一步的水土保持规划和生态环境建设提供科学参考。[方法]通过对拜泉县2008—2015年水土保持工程实施情况的调查分析,利用遥感影像解译土地利用,采用土壤侵蚀模型计算工程实施前后的土壤流失量评价拜泉县水土保持工程保土效益。[结果]2011—2015年该县土地利用变化不大,总体由耕地向居民点及工矿交通用地和林地流转,水土流失总面积减少193.8km^2,生态环境有所好转。2008—2015年,新增实施水土保持措施总面积103.49km^2,通过实施梯田、地埂植物带和改垄措施,共计保土507 338.86t,其中2008—2010年占总保土量的3.80%,2011—2015年保土量逐年递增,2015年占总保土量的34.04%。所有年份合计,梯田的保土量最多,占总保土量的40.21%,其次为改垄和地埂,分别为37.23%和22.56%。[结论]拜泉县水土流失综合防治工程效益显著,为进一步提高水土保持效益,应优化水土保持措施的分布,扩大梯田和地埂面积。     

基于能值分析的哈尔滨所辖市县土地资源生态安全评价

科学评价城市扩张冲击下所辖市县的土地资源生态安全,对合理利用土地资源,促进城市所辖市县经济、社会、生态持续稳定健康发展具有重要意义。以哈尔滨所辖市县为研究区,运用能值分析法和“压力—状态—影响—响应（PSIR）”模型构建土地资源生态安全评价体系和土地资源生态安全可持续能值指数（EULESI）,结合可持续发展能值指数（EISD）与EULESI进行相关性分析,从而对2004—2011年研究区近8 a土地资源生态安全状态进行评价。结果表明:（1）可持续发展能值指标（EISD）与EULESI二者相关性系数为0.84,具有极强相关性,相较于EISD指数,EULESI指数对土地资源生态安全评价研究更具有敏感性和代表性,同时作为评价土地资源生态安全水平指标具有科学性,可用于其他类似地区的相关研究评价指标;（2）2004—2011年城市扩张后的研究区土地资源生态安全总体呈递减趋势,土地资源生态安全水平波动较大,处于较不稳定发展阶段,总体处于较不安全水平。具体而言,2004—2006年研究区土地资源生态安全处于较安全水平;2007—2008年处于较不安全水平;2009—2010年均处于临界安全水平;2011年数值为近8 a来最低值,处于较不安全水平,土地资源生态环境受到严重威胁。总而言之,能值分析法能够客观揭示各个指标自身涵义,有效避免评价过于主观性,研究结果符合研究区实际情况。