多情景视角下云南省“三生”空间变化模拟与效应评价

[目的]优化国土空间开发格局和统筹协调“三生”空间格局配置,是实现未来可持续发展的重点任务和根本途径。[方法]以云南省土地利用为基础,结合自然和社会发展因素,采用MOP-PLUS耦合模型模拟2030年经济优先、生态优先和协同发展3种情景下“三生”空间及效应变化。[结果](1)3种情景下经济效益分别增长40.29%,32.10%,34.79%,生态效益分别减少0.89%,0(未变),0.06%,生境质量均值分别下降0.78%,0.38%,0.43%,空间冲突强度均值分别增长2.79%,下降1.21%,下降2.32%;(2)3种情景生活空间均呈上升、生态空间呈下降趋势,生产空间仅在经济优先情景有较小增长;均存在生活空间侵占生产空间、生产空间再掠夺生态空间的情况,生活空间扩张呈中心向四周蚕食趋势;(3)不同发展情景下均伴随一定程度的生境质量下降,通过优化空间布局可平衡空间冲突;相较于其他情景,协同发展情景经济效益增幅适中,生境质量变化幅度相对均衡,空间冲突强度下降最多,符合兼顾生态保护、经济发展、社会进步的多重目标。[结论]形成的模拟-效应-优化的反馈调控机制,可与不同尺度、不同目标结合开展...     

三峡库区县域"三生空间"时空演变特征与情景模拟

探究区域"三生空间"时空演化规律和未来发展态势是进行国土空间规划和治理的重要基础，可为区域国土空间有序利用和整治修复指明方向。该研究运用转移矩阵、动态度模型分析1990－2020年三峡库区重庆市石柱县"三生空间"规模、结构及格局的动态演变特征，基于FLUS模型模拟在自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下石柱县2035年的国土空间格局。结果表明：1）石柱县以生态空间为主，生产空间次之，生活空间占比最小，总体呈现出西部以生产空间为主，东部以生态空间为主的空间特征。2）研究期内，石柱县生产空间小幅减少，生态空间略有增加，生活空间增幅显著。"三生空间"转移呈现出"整体分散、局部集中"的空间特征。3）3种情景模拟下，石柱县"三生空间"变化显著。自然发展情景下，农业生产空间向其他空间均有转出，但转出转入面积基本平衡，其他空间均呈现出不同程度的扩张，而绿被生态空间呈现大幅度萎缩趋势。耕地保护情景下，农业生产空间的转出得到严格控制，耕地得到有效保护，但绿被生态空间成为最大的转出空间。生态保护情景下，生态空间格局得到有效保护，其面积有所增加，但农业生产空间萎缩明显，其他类型空间面积均有所增加。总体而言，研究结果与研究区社会经济发展趋势和区域发展格局形成较好的对应关系，可为研究区国土空间治理和优化提供理论支撑。     

基于Markov-DLS模型的江西省多情景下土地利用时空演变分析

[目的] 研究不同情景下未来土地利用结构数量和空间格局变化特征,为实现区域国土空间格局优化和生态环境保护提供决策参考。[方法] 基于Markov-DLS模型,在土地利用转移参数设置过程引入土地利用生产、生活和生态功能评价结果,分析江西省2030年均衡发展情景、粮食安全情景和生态优先情景下国土空间结构和格局变化特征。[结果] ①利用Markov-DLS模型模拟预测的2015年土地利用结构精度在90%以上,空间布局模拟精度达到了96%,kappa系数高达92%以上;②耕地仅在粮食安全情景下有所增长,增幅为0.48%。建设用地在3类情景下均处于增长态势,均衡发展情景下增长最快,增速为1.15%。林地、草地、水域和未利用地等生态用地在3类情景中整体上呈现下降趋势,生态优先情景下降速最慢,仅为-0.36%;③东、南、西部山区林地、草地空间格局相对稳定,而建设用地均呈现出沿江岸线,沿湖岸线发展的趋势,尤其是赣江沿岸和鄱阳湖北岸以及长江沿岸区域最为显著;④整体而言,生态优先情景下以林地、草地、水域和未利用地为核心的生态空间用地面积占比最大,相对下降速度最小。[结论] ①Markov-DLS模型对省级尺度未来土地利用变化预测模拟方面具有较好的适用性。②江西省2030年国土空间土地利用结构变化在均衡发展情景,粮食安全情景和生态优先情景下呈现出明显的差异性。③江西省2030年3类发展情景下国土空间格局呈现出明显的整体一致性和局部差异性特征。     

环滇池地区2000-2020年“三生”空间格局演变及其驱动力

[目的] 研究环滇池地区“三生”空间格局演变及驱动力,为研究区国土空间优化和滇池保护提供支撑。[方法] 基于环滇池地区2000,2005,2010,2015和2020年5个时期土地利用和社会经济数据,采用空间分析、动态度、转移矩阵、景观格局指数和地理探测器等方法,分析环滇池地区2000—2020年“三生”空间格局演变及驱动力。[结果] ①环滇池地区生态空间和生产空间持续缩减,生活空间逐渐增加;“三生”空间综合动态度波动上升,但生产空间和生态空间单一动态度持续下降;生态空间和生产空间缩减区域与生活空间扩张区域均主要位于滇池周边;官渡区、安宁市和呈贡区“三生”空间变化最为剧烈。②空间转移特征表现为：生态空间和生产空间主要转向生活空间,生活空间主要转向生产空间;生态空间主要来源于生产空间,生产空间主要来源于生态空间,生活空间来源于生产空间和生态空间。③景观格局指数显示,“三生”空间破碎化有所降低,但仍处于较高水平,斑块形状先复杂后简单,凝聚程度先下降后紧实,“三生”空间中斑块呈现均匀化分布趋势,景观多样性增强。④自然地理因素是“三生”空间格局演变的基础性决定条件,社会经济因子是“三生”空间格局演变的直接推动力,政策规划因子是“三生”空间格局演变的间接推动力。[结论] 环滇池地区“三生”空间动态变化显著,空间差异明显,格局演变受到自然地理、社会经济和政策规划因子多重作用。     

基于“三生”功能的福建省国土空间特征及优化研究

[目的] 探究福建省国土空间特征,为解决城镇化快速推进导致的国土空间开发无序和推动其优化布局提供科学依据。[方法] 基于“三生”功能视角,以福建省为研究对象,运用综合评价法、探索性空间数据分析、障碍度模型和比较优势指数分析等方法,开展“三生”功能评价,分析其空间分布特征和障碍因素,找出优势功能区并提出优化对策。[结果] ①福建省2018年生产功能、生活功能和生态功能均值分别为0.061 8,0.093 6,0.030 6,三者空间分布特征整体呈现东高西低。②“三生”功能空间分布上均呈正相关性,三者的热点区和冷点区空间分布特点总体表现为东高西低,区域上存在一定重合。③影响“三生”功能的障碍因素主要有经济密度、生态价值服务总量、交通用地密度和城镇化率。④福建省国土空间可划分为4个功能利用区。[结论] 福建省“三生”功能发展差异大,应均衡区域发展,优化国土空间布局。     

黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划（multi-objective programming, MOP）和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明：1）4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2）均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.01亿元,与生态保护情景相比其经济效益（12223.88亿元）增长了4.03%,与经济优先情景相比其生态价值（77257.12亿元）增长了2.32%;3）经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。     

“三区”视角下山东省国土空间演变特征及均衡性研究

  目的  国土空间“三区”包含农业空间、城镇空间、生态空间,在“三区”视角下探讨山东省国土空间时空演变特征及均衡性差异,为优化区域国土空间开发保护格局提供有益的借鉴。  方法  选取1980 ~ 2020年8期土地利用数据,在土地利用转型图谱与转移矩阵、土地利用动态度、空间自相关、基尼系数与空间洛伦兹曲线等模型方法的支持下,从不同尺度对山东省国土空间时空演变特征及均衡性进行研究。  结果  ①山东省国土空间格局以农业空间为主,占国土空间的75%,城镇空间与生态空间的比重约为1∶2。国土空间演变总体上表现为农业空间、生态空间缩减,城镇空间扩容。②农业生产空间缩减,源自农村生活空间和城镇空间的侵占,且城镇空间侵占的时段更长;农村生活空间呈弱增态势,均衡性较为稳定。③城镇生活空间转入幅度较高,分布趋于均衡;工矿生产空间以外延增长为主。④生态空间受农业空间与城镇空间的挤压,规模不断缩减,不同类型生态空间的演变速度显著不同,空间分布异质性强,均衡性差。  结论  山东省“三区”矛盾较为突出,城镇空间的发展侵占农业空间、生态空间,导致农业空间破碎化、生态空间不断缩减,未来应在满足城镇空间合理需求的同时,促使农业空间提质,生态空间优化。     

基于“三生”空间的广西边境地区土地利用格局及多功能演变

分析边境地区土地利用变化对优化国土空间开发保护格局和实现兴边富民具有现实意义。该研究以广西边境地区为研究对象,在推演基于"三生"空间的"要素-结构-空间-功能"的土地利用多功能机制基础上,构建评价指标体系,运用动态度、转移矩阵模型分析该地区2000-2018年"三生"空间格局演变特征,采用TOPSIS和障碍度模型测度其多功能水平并诊断主要障碍因素。结果表明:1)2000-2018年广西边境地区"三生"空间格局演变速度由平缓转向加速波动,生产空间和生活空间扩张,生态空间收缩,城镇化水平较高和边境贸易活动频繁的中部-东南部沿线的县市区土地利用格局演变更为剧烈;2)2000-2018年广西边境地区土地利用"三生"功能稳速上升,生活功能评分最高,生产功能和生态功能波动式变化明显,土地利用多功能呈现"双核双副"的格局特征,各县市区土地利用多功能由低水平高差距阶段迈向较高水平的相对均衡状态,土地利用格局演化与多功能变化特征一致;3)广西边境地区土地利用多功能的障碍因素主要包括资源要素布局、经济发展水平、生态环境质量和边境贸易活动。需在新一轮国土空间规划指引下,优化旅游资源布局,推动区域经济一体化发展和加快推进生态文明建设,促进广西边境地区土地利用"三生"功能协调发展以提升多功能整体效应。     

黄河流域上游城市群三生空间时空演化特征及其变化稳定性分析

识别三生空间迁移演化规律并掌握其引发的空间性状改变情况,对优化国土空间布局、提高利用水平影响深远。以黄河流域上游城市群为研究对象,基于转移矩阵对研究区2000—2020年三生空间时空演化规律进行分析,并以此为基础,利用强度分析模型,从三生空间一、二级分类双重视角,就空间演化带来的变化稳定性问题进行讨论。结果表明:(1)20年间,研究区三生空间转移变化活跃但发生数量和规模均呈缩减态势,空间转移以呼包鄂榆和宁夏沿黄城市群两地为主,呈东多西少分布特征,但以生态为主、生产和生活空间为辅的整体格局未发生改变。(2)20年间,流域三生空间变化先强后弱,整体不稳定。生产和生活空间稳定活跃增加,减少趋于平缓,生态空间增加趋于平缓,但减少趋向活跃,前二者对生态空间的胁迫趋向常态。同时,流域三生空间内部彼此转移频繁,存在生产—生活及生活—生态2种稳定地系统性转变模式。(3)三生空间二级子类此消彼长的改变是生产、生活、生态空间变化的显性原因,而经济发展驱动、城市引力影响以及宏观政策指引则是引发流域三生空间演替变化的内在作用机制。(4)转移矩阵与强度分析模型的联合研究框架,有助于实现区域三生空间变化及其性状改变情况的一体化监测。提高空间利用效率,控制城市规模,坚持耕地保护,推行有效的空间退出机制,发挥宏观政策对空间流转的导引作用,将对研究区国土空间高质量利用产生积极影响。     

环鄱阳湖城市群“三生”用地转型的生态环境效应及其地形梯度分析

[目的]准确评估“三生”用地转型对生态环境质量的影响，可为国土空间优化和区域高质量发展提供科学依据。[方法]基于环鄱阳湖城市群2000年、2010年、2020年的土地利用数据，使用土地转移矩阵、生态环境质量指数、地形分布指数等方法，分析了“三生”用地转型过程、生态环境效应及其梯度分异特征。[结果](1) 2000—2020年环鄱阳湖城市群生活用地大幅增长(1 063.45 km²),生态用地持续减少(997.41 km²),生产用地总体上保持稳定，主要的用地转型模式为城镇生活用地和工矿生产用地对农业生产用地和林地生态用地的侵占。(2)时序变化上，2000—2010年，随着工矿生产用地和城乡生活用地的扩张，生态环境质量指数由1.428下降至1.424;2010—2020年，伴随着生态用地的恢复以及城镇生活用地和工矿生产用地内部格局的不断优化，生态环境质量指数由1.424升至1.447。(3)空间分布上，整体上呈现“东西高、中部低”的空间分布格局，形成了以南昌大都市圈为中心的中部生态环境质量低值区和以宜春市、景德镇市、上饶市为中心的东西部生态环境...     

耦合MOP与FLUS模型的杭州市土地利用格局优化及权衡分析

调整优化城市土地利用结构与布局,实现社会经济发展和生态保护的协同优化是城市土地利用规划管理和决策的关键。该研究使用多目标规划(multiple objective planning,MOP)模型和未来土地利用模拟(future land use simulation model,FLUS)模型相结合的方法,运用权衡分析制定多目标权衡下的土地利用优化配置情景方案,以期为杭州市土地利用优化配置规划和管理提供科学参考。结果表明:1)通过耦合MOP模型和FLUS模型,从土地利用生态-经济转化效率视角可以有效实现土地利用结构和布局的优化配置情景模拟。2)通过比较单位经济效益的减少比例可产生的生态效益增加比例,确定土地利用经济与生态效益权重比例为4:6的发展情景是权衡土地利用社会、经济和生态效益下的杭州市土地利用结构最优方案。3)最优土地利用结构方案的建设用地扩张规模介于经济发展优化和生态保护优先情景方案间,耕地规模较其他情景方案减少幅度放缓,在空间上减少对生态用地的侵占,土地利用景观格局破碎度和复杂性降低。该研究的方法和结果可为区域土地利用规划决策和可持续发展提供理论与应用参考。     

生态-经济权衡下国家中心城市土地利用优化配置——以武汉市为例

因国家中心城市的建设,武汉市在经济迅速发展的同时,生态环境面临严峻挑战。如何权衡生态保护与经济发展是区域土地利用优化配置的关键。以生态-经济综合效益最大化为目标,设置了经济优先情景、生态优先情景和综合发展情景,对比和分析了土地利用优化配置结果。结果表明:(1)2000—2018年耕地、林地大量减少而建设用地迅速扩张。经济优先情景下该趋势更加明显,水域也持续萎缩。而生态优先情景下林地和水域实现增长,建设用地扩张受到约束。(2)从土地利用结构优化上看,相较于其他情景单方面地偏于生态或经济,综合发展情景下武汉市生态-经济效益均能得到提升,其耦合协调度高于其他情景,新城区普遍优于中心城区。(3)从土地利用布局上看,综合发展情景下武汉市建设用地的适度扩张保障了城市经济的稳定发展,同时注重对林地和水域等生态用地的保护,景观破碎化程度较低且布局较为规则。因此,综合发展情景能兼顾生态-经济目标,促进区域高质量发展,同时也能为其他国家中心城市的发展提供借鉴。     

基于FLUS-InVEST模型的北部湾城市群生态空间碳汇演变模拟及驱动因素研究

[目的] 探究未来湾区城市群生态空间变化对碳汇的影响,找出变化背后的主要驱动因素,为城市群制定未来生态空间发展方向与策略提供参考,促进陆海新通道的科学开发。[方法] 以北部湾城市群为例,基于2010,2015与2020年土地利用数据,使用GeoSOS-FLUS模型预测生态优先、耕地优先及城镇优先3种不同预设情境下2035年的北部湾城市群生态空间土地利用格局,使用InVEST模型对2020—2035年各情景下生态空间碳汇变化情况进行分析,使用地理加权回归找出影响土地碳汇变化的主要驱动因素。[结果] 生态优先导向下2020—2035年北部湾城市群碳储量有所增加;城镇优先导向下碳储量降低较多,达到3.12×10⁶ t。坡度、人口密度和高程是城市群生态空间碳汇格局最重要的影响因素,城镇空间扩张是变化的主因。生态优先情景下,生态空间的土地将有所增加。[结论] 生态优先导向能兼顾城镇发展与生态空间的环境保护需求,城镇优先导向和农业优先导向会大幅降低碳汇。另外政策措施也需尽早制定以抑制城镇空间扩张。     

基于生态适宜度模型的城乡土地利用分区与优化布局——以鄱阳湖生态经济区为例

开展城乡土地利用功能分区和空间布局优化,是促进城乡一体化发展的有效途径。以鄱阳湖生态经济区为例,通过构建城乡土地利用生态位适宜度模型,对鄱阳湖生态经济区土地利用生态位适宜度进行了分区,并在此基础上提出了优化布局策略。结果表明:(1)鄱阳湖生态经济区布局优化为商业发展主导区、工业发展主导区和农业发展主导区以及环境保护主导区;(2)鄱阳湖生态经济区城乡土地利用空间布局可划分为核心增长极、区域中心城市、一级扩散圈、二级扩散圈和二级扩散带;(3)应从发展高新技术产业、提升都市圈核心竞争力、保障城乡用地需求、加快农田水利建设和优化生态开发利用模式等方面优化城乡土地利用空间布局。基于生态适宜度模型探讨城乡土地利用布局,为实现区域城乡均衡发展提供了新视角。     

城镇-农业-生态协调的高原湖泊流域土地利用优化

为了解高原湖泊流域土地利用布局现状,探究在"城镇-农业-生态"协调下的高原湖泊流域土地利用空间优化配置方案,该文以抚仙湖流域为例,基于3S技术,运用MCR-CLUE-S模型,研究流域城镇建设情景、农业开发情景、生态保护情景和综合优化情景4种模式下2030年国土空间的结构和布局,最终提出抚仙湖流域"城镇-农业-生态空间"协调下的土地利用空间优化分区。结果表明:1)2005、2010和2015年抚仙湖流域城镇空间呈上升趋势,农业空间呈下降趋势,生态空间先升后降,10 a间空间分布格局基本一致;2)以重要水源地、湖滨湿地和大面积自然林地为保护源,选取高程和坡度等8个阻力因子,采用最小累积阻力模型和累积耗费距离模型构建抚仙湖流域生态安全格局,以及有利于生态保护的"源"核心区、生态保护区、生态边缘区、农业开发区、农业边缘区和城镇建设区;3)以生态功能分区面积为约束条件,通过Markov模型结合CLUE-S模型模拟抚仙湖流域2030年城镇建设、农业开发和生态保护情景下"城镇-农业-生态空间"的优化布局。城镇建设情景综合考虑生活需要以及政策指导下以开发城镇空间为主导的"城镇-农业-生态空间"数量及空间结构的发展方向;农业开发情景控制城镇空间规模,开发部分生态空间潜力;生态保护情景下农业空间面积有所减少,城镇空间面积少量增加;4)抚仙湖流域2030年综合优化情景模式下,根据土地功能的不同,划为城镇空间、农业空间、生态空间、城镇-农业空间、城镇-生态空间、农业-生态空间和城镇-农业-生态空间,其中农业-生态空间最小,生态空间最大;5)通过分析4种情景下区域发展的特点,结合抚仙湖流域耕地保护、生态保护和经济社会发展等多种因素,认为综合情景方案更合理并更适合当地的发展,其他3种单要素情景方案可为综合情景方案的实施进行相关的补充和调整。研究结果可为抚仙湖流域国土空间规划和生态保护战略决策提供参考依据。     

基于土地利用功能测度的"三生"空间识别与优化调控

三生空间的科学划分是国土空间规划与治理体系的基础，而划分的关键在于定量识别与测度土地利用功能。该研究基于土地利用多功能价值评估方法体系，提出"三生"空间表达模式，并以张家口市为例进行"三生"空间识别与分区调控。结果表明：1）张家口市"三生"空间共涵盖9种功能组合模式，其中生态-生产-生活均衡空间比例最大，且超过80%的空间存在三重功能；2）张家口市不同功能组合模式在空间分布上呈现"局部集聚，全局分散"特征。生产功能主导空间与生活功能主导空间主要分布在洋河、桑干河和壶流河谷地，而生态功能主导空间则主要分布于东部的燕山余脉和南部太行山脉附近；3）张家口市"三生"空间优化分区可划为5种类型，生产和生活功能为主的空间分区要在强化主导功能的基础上，实现"三生"功能的协调发展，而生态功能为主的空间分区则以生态保育为首要目标。     

基于改进CoMOLA模型的镇域土地利用优化

全域土地综合整治是实施乡村振兴战略的重要抓手,也是提升农村土地整治效果的有效途径。为探索服务全域整治目标的土地利用优化配置方法,借助非优势排序遗传算法在进化模拟、全局搜索等多目标决策优化中的优势,从转型条件、面积约束、效益测算等方面构建约束多目标土地利用优化配置模型(Constrained Multi-objective Optimization of Land-use Allocation,CoMOLA),同时借鉴首位度理论改进模型并选取典型研究区进行案例分析。通过设置经济优先、生态优先及生产优先3种不同发展情景优化土地利用土地管理配置,利用中间结果识别未来发展可能的冲突,为规划制定提供依据。研究结果表明:1)经济优先情景下,研究区2030年经济效益较基期年(2018年)增长了12.33%,生态效益和生产产量分别减少了11.41%和3.73%;生态优先和生产优先情景下,生态效益和生产产量分别提高了51.68%、11.63%;2)土地利用数量结构与空间结构在3种情景中均存在一定的极化趋势,绝对冲突地块面积分别为1.98%、3.12%和1.71%。需结合发展目标等多重因素,参考冲突识别结果,因地制宜制定发展方案。综合而言,运用改进约束多目标土地利用优化配置模型进行研究,能同时满足土地利用的时空特征,得到较为客观的土地利用土地管理优化方案,且其中间结果可作为地类发展冲突识别依据,可为多目标优化问题提供新的方法借鉴。