基于BP-ANN模型的农村土地生态安全评价及影响因素分析——以重庆市丰都县为例

针对重庆市丰都县土地生态敏感特性和区域实际情况,将土地生态安全评价指标值作为输入,土地生态安全评价得分作为输出,基于多层反向传播人工神经网络（BP-ANN）构建了具有15个隐含层神经元的3层土地生态安全评价模型,通过Matlab R2012b随机选取2013年317个总样本中的200个样本,将其中的70%,30%分别作为网络的训练样本和检验样本用于训练及检验BP-ANN,将剩余117个样本测试网络,再将2014年317个村的相关指标值代入人工神经网络通过模式识别进行评价;在此基础上分析丰都县农村土地生态安全状况的空间分异现象,并使用因子分析法结合多元线性回归分析法研究影响丰都县农村土地生态安全的因素。结果表明:（1） 117个测试样本中相对误差小于5%的样本占98.21%,BP-ANN模型精度良好;（2） 2014年丰都县各村土地生态安全评分为40.47~55.73,平均得分49.19,土地生态安全状况处于中等偏下水平,空间上土地生态安全评分全局Morans’I指数为0.34,空间呈自相关性,县域内西北部的农村土地生态状况较好;（3） 影响丰都县农村土地生态安全的因素按照影响程度大小依次为:植被生物条件、土壤条件、景观多样性、生态建设与发展协调程度、降水条件、水域条件。BP-ANN模型一定程度上克服了传统评价过程中主观因素导致的误差,精确的评价结果对区域土地生态保护提供指导。     

镇域农用地集约利用评价及其影响因素分析——以重庆市王场镇为例

为探索镇域尺度农用地集约利用评价方法,找出影响农用地集约利用的主要因素,并提出镇域各村（社区）农用地集约利用的发展方向,以重庆市石柱土家族自治县王场镇7个村（社区）为例,构建农用地集约利用评价指标体系,并以2009年数据为基础,进行农用地集约利用评价。研究结果表明:（1）总体上王场镇7个村（社区）的农用地集约利用程度均较低,但各村（社区）之间存在一定的差异,集约利用度较高的村有1个,集约利用度中等的村（社区）有5个,集约利用度低的村有1个,总体上呈西北高东南低的特点。（2）影响王场镇农用地集约利用的主要因素为人地协调关系、社会经济发展、耕作条件、政策支持和耕作制度。各个村（社区）的农用地集约利用水平还有很大的提升空间,应通过建设高标准基本农田和生态屏障提高农用地经营的基础设施保障和环境支持,同时引进农业企业进行规模化经营,来提高农用地集约利用水平,促进现代农业的发展。     

我国北方农牧交错区土地生态安全评价——以白城市为例

白城市位于北方农牧交错区,生态环境脆弱。为了解其土地生态安全状况,基于压力—状态—响应（pressure-state-response简称PSR）模型,共选取21个指标构建了土地生态安全评价指标体系,对2007—2012年白城市及其所辖5个县区土地生态安全变化情况进行评价分析。结果表明:（1）各县（市、区）土地生态压力—状态—响应情况不同,镇赉县、大安县及洮北区土地生态压力安全值较高,对安全综合值贡献率在38%以上;洮南市土地生态状态安全值较高,贡献率在36%以上;通榆县土地生态压力—状态—响应安全值分布比较均衡,贡献比为35:34:31。（2）2007—2012年,白城市土地生态安全综合值由0.712 2提高至0.780 4,土地生态环境有所改善,但土地安全等级仍处于敏感级,生态环境比较脆弱。（3）白城市土地生态安全状况的改善有赖于实施有效的人口政策,控制人口规模;引进人才,鼓励农民发展新型绿色农业,减轻土地污染压力;提高环境保护意识,加大环保投资力度,促进土地生态恢复。     

土地生态安全预警系统设计与实现

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安全评价指标体系,采用投影寻踪模型对土地生态安全状况进行评价,采用主成分相关分析法诊断土地生态安全的主要影响因子,采用空间差异系数模型分析了土地生态安全的时空格局,采用马尔科夫预测模型对土地生态安全水平进行预测,通过划分土地生态安全预警等级建立了预警机制,并利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发了土地生态安全预警系统。结果表明:1)2010—2018年,河北省土地生态安全指数呈不断增长态势,由0.300上升到0.611,年均增长率为12.92%,土地生态安全状态由"恶化级"转变为"敏感级",预警等级由"巨警"转变为"中警",土地生态安全总体水平仍然较低。2)土地生态安全主要限制因子是人口密度、工业化率、单位播种面积农药负荷、单位土地工业三废负荷、城市建设用地比重、工业用地比重和GDP能耗等。3)河北省各地级市土地生态安全区域差异性不断缩小,近年趋于平稳,至2018年,空间差异系数为32.54%,各市之间的差异性仍然不容忽视,大部分地级市土地生态安全状态处于"敏感级",预警等级为"中警",土地生态安全水平有待进一步提高。4)2019—2025年,河北省土地生态安全指数呈稳步上升趋势,到2025年为0.834,达到"较安全级",预警等级为"轻警",土地生态朝着良性方向发展的潜力较大。     

宁夏限制开发生态区生态敏感性综合评价与保护对策

以乡镇为基本研究单元,针对宁夏限制开发生态区存在的主要生态环境问题,选取土壤侵蚀、土地沙漠化作为评价因子,运用GIS技术在单因子评价的基础上,采用多因子综合评价的方法,对宁夏限制开发生态区生态敏感性进行综合评价。结果表明:（1）研究区内各乡镇均存在生态敏感性问题,生态敏感程度分为轻度敏感、中度敏感、高度敏感、极敏感4个等级,且94.34%的面积属于中度以上敏感性。（2）生态敏感性的空间分布特征为:位于中部干旱半干旱风沙区的各乡镇,主要的生态问题是土地沙漠化;位于南部黄土丘陵沟壑区的各乡镇,主要的生态环境问题是土壤侵蚀。（3）以市（县）为基本空间单元所得的评价结果,没有考虑县内各区域之间的差异性,研究结果可操作性较差,以乡镇为基本空间单元所得的评价结果因均质性较好,研究结果具有较强的针对性和可操作性。     

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。     

基于模型的山东省土地生态安全评价

为山东省土地生态安全保护工作的开展提供科学依据,论文基于PSR模型,从压力、状态、响应3个方面构建山东省土地生态安全评价指标体系;运用基于熵权改进的TOPSIS法对2013年山东省各地市间的土地生态安全状况进行空间差异性研究。结果表明：（1）山东省土地生态安全评价等级包括“较安全”、“临界安全”和“较不安全”,空间差异明显,呈现从东部沿海向西部内陆逐渐递减的规律;（2）影响山东省土地生态安全空间差异的主要因素为人均耕地面积、人均水资源量、土地产出率、单位播种面积粮食产量、经济密度、环保投资占GDP比重、农业机械化水平等,是今后工作的重点。     

黄土高原山丘区土地生态安全动态评价及预测

以2001—2010年晋城市土地生态安全相关数据为基础,运用PSR框架模型构建了土地生态安全动态评价指标体系,运用主成分分析法确定指标权重,对晋城市土地生态安全状况进行了动态评价,并采用GM（1,1）模型对未来土地生态安全状况进行了预测。研究结果表明:晋城市土地生态安全综合值总体上呈上升的趋势,土地生态安全等级从2001年的Ⅲ级变成2010年的Ⅱ级,土地生态安全状态从2001年的“敏感”状态变成2010年的“较安全”状态。晋城市土地生态安全状况空间分异显著,不同区县（市）由于社会经济发展水平、自然条件状况、环保投入水平、土地利用结构和产业布局的不同,导致全市土地生态安全格局分布的差异性和空间演化的异质性。该研究为黄土高原山丘区土地生态安全动态评价提供一种思路,为制定科学有效的生态环境相关政策和土地整治提供依据。     

基于熵权物元模型的皖江城市带土地生态安全评价

针对目前生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,运用熵权物元模型对皖江城市带的土地生态安全空间差异及其影响因子进行了研究。结果表明:(1)皖江城市带土地生态安全等级可划分为"向理想安全转化"、"向临界安全转化"、"向较不安全转化"、"向极不安全转化"4个等级,其中超过88%的区域处于临界安全及以下水平,土地生态安全整体状况不容乐观;(2)皖江城市带土地生态安全状态整体稳定性较差,对于外界的干扰较为敏感;(3)皖江城市带土地生态安全空间差异明显,西部优于东部,南部优于北部;(4)单位土地工业废水负荷、自然保护区面积比重、人均水资源量、经济密度、环保支出占GDP比重、森林覆盖率是造成皖江城市带土地生态安全空间差异的主要影响因子。从而得出结论:熵权物元模型既能反映评价对象的稳定状态,也可以揭示单个评价指标的分异,评价结果较为全面客观地反映了研究区域的土地生态安全状况。     

长三角经济发达区金坛市土地生态状况评价

针对土地生态系统的结构、功能、效应和问题,从土地管理与调控的角度,构建土地生态基础性、结构性、胁迫性、效益性指标。通过信息挖掘、熵值赋权和空间叠加计算,以行政村为评价单元,对金坛市土地生态状况进行综合评价。研究区土地生态状况总体趋势：以林地为主的西部丘陵山地好于以农业种植为主的中东部平原地区;农村地区好于城市发展区,呈现出以主城区为中心向四周辐射递增的格局。土地生态综合分值最高的是西部的山蓬村（其分值为0.646）;最低的是电胜村（其分值为0.176）。进一步对各指标进行聚类,将研究区划分为5类生态区;并以各指标为自变量、生态分值为应变量进行逐步回归分析,分析出各类生态区主要存在的生态问题。最后,结合研究区地形和生态规划,提出西部丘陵山地生态控制区、中东部平原城乡生态协调区和中心城区平原生态优化区三大生态管护区,该研究为政府决策提供支持和依据。     

山地城镇化进程中土地生态安全动态评价研究——以贵阳市为例

为促进其土地资源可持续利用及其未来生态环境质量改善和生态安全规划管理提供依据,对贵阳市近20 a来的土地资源生态安全状况进行动态评价研究。基于P-S-R模型构建城市化驱动力下土地生态安全评价指标体系,采用多指标综合评价法计算土地资源生态安全水平,利用SPSS软件和GM（1,1）模型进行相关性分析与短时间序列预测。结果表明:近20 a贵阳市土地生态安全指数1992—2000年处于恶化级、2001—2009年处于风险级、2010—2011年处于敏感级,总体呈波动上升趋势,但基本处于不安全状态;人类社会经济活动的响应对土地资源生态安全的影响较大;预测在2011年后5 a内该区域压力值、状态值、响应值和综合值均呈上升趋势,土地生态环境良性循环发展潜力具大,但生态系统脆弱且敏感性显著等问题一直存在。控制人口增长,优化人口结构,加快转型发展,构建绿色经济生态体系,统筹城乡协调发展,优化合理利用土地,探索节约集约用地的新型城镇化模式,加大环境保护力度,建立生态补偿机制是保护贵阳市土地资源生态安全的合理性对策。     

脆弱草原带农牧交错区村域尺度土地利用结构定量分析

村级规划是现行土地利用规划的延伸和完善,全面揭示村域土地利用结构特征是村级土地利用规划编制必不可少的前提条件。该文以四子王旗中部乌兰察布丘陵区西南8个乡镇54个村(社区)组成的典型的脆弱草原带农牧交错区为研究区域,以其所辖村(社区)为分析单元,利用2013年遥感影像解译数据,运用计量地理方法和GIS技术,定量分析村域土地利用结构特征,为脆弱草原带农牧交错区村级土地利用规划的编制提供参考依据。结果表明:研究区土地利用多样化指数平均值为0.71,所辖各村(社区)多样化指数介于0~0.77之间,土地利用类型多样化程度总体处于中等偏上水平;各村(社区)集中化指数介于-0.33~1之间,集中化程度总体呈现为中等偏下的状态;土地组合类型相对较丰富,半数以上的村(社区)地类组合类型以耕地-林地-牧草地为主,37%的村(社区)以耕地-林地为主,空间分布上基本形成了一个集最单一和最齐全组合类型的中心区域和以此为中心的3条南北带状分布区域及最外侧对称分布的2个地段,在这些不同区域和地段内耕地、林地和牧草地呈现出相间分布的特点;土地利用程度综合指数平均值为243.05,各村(社区)综合指数值介于213.83~400之间,土地利用程度总体水平较高;受地形、海拔及人类生产投入水平的影响,各类用地在各村(社区)的区位意义不尽相同,其中耕地和林地区位意义相对较突出,而对半干旱草原地区来说,牧草地区位意义并不突出。据此,脆弱草原带农牧交错区的土地利用,在完善灌丛林生态体系的同时加强牧草地保护和农田基本建设是确保草原生态安全和经济稳定发展的必然选择。     

生态脆弱区土地生态安全动态评价——以河北省张家口市为例

[目的]通过研究河北省张家口市土地生态安全的演变趋势及时空差异特征,旨在为张家口市土地资源管理及可持续利用提供科学依据。[方法]从土地自然基础状况、土地利用状况、土地污染、退化状况、土地景观格局状况、土地生态建设状况及土地社会经济状况6个方面构建张家口市土地生态安全评价指标体系,运用综合指数法对张家口市2000和2010年土地生态安全状况进行动态评价,分析其土地生态安全动态变化趋势及其空间异质性特征。[结果]2000—2010年张家口市多数区县的土地生态安全评价综合指数呈增长趋势,且土地生态安全状况多处于安全、较安全及敏感态,土地生态安全状况处于风险态和恶劣态的区县主要集中在中部市区及其周边地区。[结论]近10a来,张家口市土地生态安全状况总体变好,这与退耕还林还草工程及其他生态建设工程的实施具有密切关系。     

聊城市土地生态安全评价

土地生态安全评价对实现区域土地生态系统的安全性和可持续性具有重要意义。以山东省聊城市作为研究区域,在综合考虑土地利用现状的基础上,从影响土地生态安全的自然因素、社会因素和经济因素3个方面选取了20个指标,构建了聊城市土地生态安全的评价指标体系,通过目标方差和变异系数求平均来确定各指标的权重,根据加权求和方法计算出分县(市)的土地生态安全综合得分,对聊城市各县(区、市)的土地生态安全进行了分级和评价。研究结果表明,除东昌府区和高唐县的土地生态安全处于良好级外,其余6县(市)均处于风险级。通过分析研究区土地生态安全存在的问题,对研究区土地资源的可持续利用具有一定的参考价值。     

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。     

金坛市土地生态质量的城乡梯度规律研究

金坛市作为长三角经济发达地区的典型地区,快速城镇化背景下其土地生态状况具有代表性。从基础、胁迫、结构、效益4个角度构建土地生态指数指标体系,以行政村为评价单元计算4个准则层分值和土地生态指数综合分值,在此基础上假设金坛市土地生态质量分布具有城乡梯度的规律。通过热点和梯度分析验证表明:（1）土地生态指数热点空间分异特征符合城乡梯度规律,城镇化是导致该规律的重要原因;（2）土地生态指数沿着金坛市“城镇—城乡结合部—近郊—远郊”环形梯度分布,总体上土地生态指数不断升高,沿城镇中心向外每增加2 400 m,土地生态指数提高1.6%;（3）城镇中心土地生态质量状况处于最低值,且城镇所在地土地生态质量比正常状态差,更精细地表明城镇化对土地生态质量的不良影响;区域土地生态结构是影响金坛市土地生态综合指数波动的最大因素。（4）该文对土地生态指数空间分异规律作了深入探究,对土地生态指数空间分异的驱动力分析和主控因子识别将在进一步研究中进行探索。该研究可引导政府在城镇化进程中实施改善土地生态质量的政策。     

基于生态足迹的土地生态安全评价研究

土地生态安全是区域生态系统健康与可持续发展的重要内容,但目前缺乏系统、有效的评价方法。采用生态足迹方法探讨了土地生态安全评价问题,提出了土地生态压力指数概念及计算方法,并以重庆市合川区为例,计算了2006—2010年这一区域的生态足迹、土地生态承载力、生态赤字与土地生态压力指数。结果表明:（1）研究区域土地生态承载力呈下降趋势,生态赤字明显,土地生态压力指数呈上升趋势;（2） 5 a间研究区域土地生态安全等级处于极不安全状态;（3）土地生态需求与生态供给矛盾日益突出。最后有针对性地提出了加强区域土地生态安全的对策。研究表明,采用生态足迹法进行区域土地生态安全评价是科学、可行的。     

南京仙林新市区景观生态质量变化研究

城市化对生态环境的影响日益显著,探讨城市景观格局变化对生态质量产生的影响成为重要的基础性问题之一。选取南京仙林新市区为研究案例,在理解与认识研究区域景观结构和格局特征的基础上,综合考虑景观干扰和稳定性,构建景观生态质量评价模型,利用RS和GIS技术构建各指标空间分异图来揭示城市化影响下景观生态质量时空变化特征。结果表明:（1）2003—2009年间,研究区景观干扰程度日益加大,干扰程度处于4级和5级的面积增加89.34%,景观空间异质性分异明显;（2）受城市化影响,景观稳定程度降低,稳定程度处于4级和5级的面积减少83.11%;（3）研究区景观生态质量总体呈降低趋势,景观生态质量处于4级和5级的面积减少82.25%,并且随着城市化影响强度加大,其景观生态质量降低程度更加明显。     

干旱区县域土地利用规划环境影响的生态安全评价——以张掖市甘州区为例

以干旱内陆河流域典型区域甘肃省张掖市甘州区为研究对象,通过构建土地利用规划环境影响评价的生态安全综合指数及其评价方法,并基于GIS对研究区进行了土地利用规划前后的环境影响评价。结果表明,土地利用规划方案实施后,研究区内没有生态极不安全区分布;甘州区平均生态安全指数为2.453,处于生态较安全等级;评价结果能反映土地利用规划方案环境影响的空间特征,便于识别空间差异和主导生态环境问题,说明构建的生态安全综合指数与评价方法是可行的。     

基于三角模型的土地生态安全动态评价——以西安市为例

土地生态安全关乎人类的生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。针对西安市的土地利用特点,选取自然、经济、社会各方面的15项评价指标,从经济可行性指数（EI）、非社会可接受性指数（NSI）和非资源环境合理性指数（NREI）三方面构建了三角模型,对西安市2005—2013年土地生态安全的状态和趋势进行了动态评价。结果表明:（1）三角模型在土地生态安全评价方面具有可行性;（2）西安市土地生态安全状态向积极方向发展。从2005年的不安全状态,演变为了2013年的一般安全转态;（3）西安市土地生态安全的变化相对有弱安全趋势→很安全趋势→一般安全趋势→很安全趋势→弱安全趋势五种变化趋势,总的来说是趋于向安全的方向发展,说明西安市土地利用日趋合理。