基于综合多尺度特征决策树模型的土地利用变化分析

针对当前土地利用变化模型研究中较少考虑多尺度融合的问题,尝试构建综合空间多尺度特征的决策树模型(decision tree model,DTM),并与典型数据挖掘方法模拟效果进行对比。选取1995年、2000年和2005年的南京市土地利用现状为数据源,并以1995年和2000年两期数据为训练样本,以空间剖分的土地利用单位(9.5km2大小的格网单元)为模拟单元,构建综合模拟单元内部特征、邻域特征和全局特征的空间多尺度DTM,利用此模型对2000-2005年南京市土地利用变化进行模拟与分析,同时将该模型与朴素贝叶斯(naive Bayes,NB)、BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)和支持向量机(support vector machine,SVM)模型进行模拟精度的对比。结果表明:DTM模拟精度为88.97%,高于NB、BPNN和SVM模型的模拟精度(分别为84.44%、87.13%和83.46%)。本文提出的综合多尺度特征的DTM具有与典型数据挖掘方法相类似或更好的精度,而且还具有运算效率高、可解释性强以及简单易扩展等突出特点,有利于LUCC模型的异地复用和决策支持。     

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。     

基于多层感知器神经网络对遥感融合图像和TM影像进行土地覆盖分类的研究

８０年代以来,人工神经元网络（ＡＮＮ）技术的应用不断向广度和深度发展．用不同空间分辨率的ＴＭ和ＩＲＳ遥感图像进行融合,综合了不同传感器数据所提供的信息,增强了图像的清晰度,改善了解译效果。用多层感知器神经网络对遥感融合图像进行分类,分类精度达９５％,比用多层感知器神经网络对ＴＭ图像进行分类（分类精度达７３％）效果要好．     

基于区间优化模型的土地利用结构弹性区间测算

土地利用规划忽视未来不确定性,而令规划束缚过紧,导致规划失效。虽然目前规划编制规程与规划理论界较重视规划弹性研究,而对弹性空间大小一直未有科学测算,于是该文基于区间优化模型计量土地利用结构弹性区间,以为土地规划中弹性空间大小划定提供参考借鉴。该文首先介绍区间优化模型的一般概况与用到的标准形式,以及模型中区间数大小确定的根据;其次以江苏扬州为例计算最好最优值与最差最优值对应的土地利用结构区间,以该区间为基础用计算机程序求取当区间中有效向量的密度达一定要求时的土地利用结构弹性区间。结果表明,2020年扬州土地利用最好最优值是1.72×108万元,最差最优值是6.77×107万元。不同土地类型中,对不确定性承纳贡献最大的是水域、林地、交通水利用地,而最小是未利用地。不同用地中对不确定因素变化敏感性最大的是林地、交通水利用地,而敏感性最小是耕地。该研究成果为土地利用规划中不同用地弹性空间大小划定提供了理论支撑与科学方法。     

Markov和灰色模型在土地利用预测中的应用

马尔柯夫和灰色模型都适用于土地利用变化预测,根据同一套土地利用数据分别用两种模型预测．将所得结果相互验证、对比分析,提高预测可信度。以江西省新建县为例．两种预测方法的预测结果都表明,若继续保持1996-2000年的变化速度．耕地和未利用地将持续减少,林地和建设用地呈增长趋势,而草地和水域相对较稳定,草地有下降趋势,水域呈缓慢上升趋向。预测结果可为土地利用规划管理及政策的制定提供科学依据,研究方法为土地利用变化预测研究提供一种思路。     

基于Gash修正模型与神经网络优化模型的刺槐冠层截留模拟

[目的]对比分析Gash修正模型和神经网络模型在模拟和预测人工林冠层截留的适用性,揭示干旱区刺槐冠层截留及其响应过程,为深入了解森林生态水文过程及其调控机制提供科学依据。[方法]于2019年5—10月,以宁夏河东地区刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林为研究对象,定位观测了树干茎流和穿透雨并计算得到冠层截留,采用修正后的Gash模型与神经网络模型对刺槐林林冠截留量进行了模拟。[结果](1)研究区刺槐人工林的穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为154.19,5.61,16.5 mm,产生穿透雨和树干茎流的阈值分别为1.37,2.17 mm。(2)Gash修正模型和优化后的神经网络模型均能较好地模拟刺槐冠层截留量,Gash修正模型的绝对误差、均方误差、均方根误差、平均绝对百分比误差分别为0.20%,0.06%,0.24%,52.43%,模拟结果拟合精度达到83%; 与Gash修正模型相比,采用麻雀搜索算法优化后的BP神经网络算法模型(SSA-BP),均方误差降低了61.48%,平均绝对误差降低了40.39%,均方根误差降低了37.93%,平均绝对百分比误差降低了50.52%,决定系数提高了1.2%。[结论]在林木冠层截留模拟研究方面,加入麻雀搜索算法后的BP神经网络模型具有较好的可靠性,可以有效降低模拟误差,提高模型的预测精度。     

基于熵权TOPSIS模型的土地利用绩效评价及关联分析

为深入了解区域土地利用的综合效果和发展能力,把握土地资源利用的发展方向,该文从经济效益、社会效应和生态安全3个方面选取了16个指标构建了土地利用绩效评价框架,采用基于熵权的TOPSIS(technique for order preference by similarity to ideal solution)模型,评价了北京市顺义区在1996-2010年的土地利用绩效状态,并运用灰色关联方法分析了影响土地利用绩效的重点因素。研究结果:1996-2000年,顺义区处于向工业化转变的过程中,土地利用综合绩效变化稳定并表现出略微下降的趋势;2001-2010年,在城镇化和新型工业化的推动下,土地利用综合绩效快速上升,并保持良好的增长态势。土地利用经济绩效在1996-2002年上升缓慢,自2003年开始大幅度提升;土地社会绩效在1996-2000年变化相对稳定,之后呈现整体上升趋势;土地生态绩效在1996-2000年变化平稳,2000-2005年表现为急速下降,之后有所起伏,至研究期末开始抬升。土地利用绩效变化较好地印证了3个\"五年\"计划下的土地利用重点,表明各个阶段的土地利用政策得到了有效地执行。土地利用社会效应与生态安全因素对土地利用整体质量的影响更加显著,而工业发展对经济绩效的推动作用明显,导致人均土地资源享有水平迅速变化的城镇化因素,成为反映土地利用社会效应的重点,生态用地则成为影响土地利用生态安全绩效变化的主导因素。     

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]...     

基于CA_Markov模型多情景模拟的三峡库区土地利用变化及其生态环境效应

[目的]探究三峡库区土地利用与生态环境质量时空演变特征,揭示土地利用变化引起的生态环境效应,为研究区土地资源整合和生态环境保护提供依据。[方法]选取2000年、2010年、2020年土地利用遥感监测数据,采用CA_Markov模型分别预测自然变化情景(NCS)和生态保护情景(EPS)下2030年土地利用空间格局,并通过转移矩阵、生态环境质量指数、地统计分析、生态贡献率等方法,对三峡库区长时间序列土地利用变化及生态环境效应进行定量分析。[结果](1)2000—2020年,三峡库区土地利用类型间转化明显,其中耕地转向建设用地,草地转向林地和耕地,建设用地面积增长量1 321.56 km²,增长率达275.02%。(2)模拟结果显示2030年生态保护情景下林地、草地面积比例均高于自然变化情景,而建设用地扩大规模相比自然变化情景显著减少。(3)三峡库区生态环境质量呈现出自西向东逐渐升高的阶梯式分布格局,2000—2030年其生态环境质量略微下降,由2000年的0.547 9降低至2030年的0.533 6。(4)2000—2030年,降低三峡库区生态环境质量的两大主导因素是林、草地转为耕地,提高其生态环境质量的主要有利因素是耕地转为林地,生态贡献率比重超过70%。[结论]退耕还林还草和城市快速发展使三峡库区同时存在生态改善与生态恶化,但总的来看,研究区生态环境质量表现为改善略小于恶化的态势,建设用地、林地、耕地、草地之间的转化是其主要原因。     

土地利用数据综合中图斑多边形决策推理

针对土地利用数据综合中图斑的化简处理,将智能体技术引入到图斑的综合处理过程中,建立了顾及多种条件的图斑重要性判断的决策机制,将可操作的几何、语义控制指标融入到推理中,实现了从图斑重要性判断到尺度变换算子选择的自动化过程,最后通过实际生产进行检验,结果显示该过程能够大幅度地提高生产效率,并能够很好地维护土地利用数据的面积平衡性以及全覆盖、无重叠、无缝隙的特征.该研究可为多比例尺国土资源数据库提供技术支持.     

土地利用变化分析与决策系统的设计与实现

为了快速准确地提取出土地利用数据的变化信息,该文采用增量变化提取方法,对同一地区2个不同时间的土地利用数据进行变化检测,并自动提取出土地利用空间及属性变化信息,设计并实现土地利用变化检测分析系统,能定量分析土地信息的变化,并成功应用于实际土地利用分析案例中,结果表明从技术上已解决土地利用规划上一些“定时,定位,定量”的问题。     

中国土地整治资金在省际间分配及土地整治效果

为研究不同资金分配目标下中央分成新增建设用地土地有偿使用费(简称中央分成\"新增费\")省际分配方案对土地整治效果的影响,该文在分析\"新增费\"分配使用目标的基础上,对中央分成\"新增费\"省际分配方案进行了优化设计,建立了反映中央分成\"新增费\"分配数额与土地整治效益动态变化关系的BP神经网络模型,对不同中央分成\"新增费\"分配方案下的土地整治效益进行预期分析。研究结果表明:在不同分配目标下,相关因素对中央分成\"新增费\"分配效率的影响有显著差异,因素选取及权重确定应按照不同分配目标进行灵活设定。研究结果表明,同一中央分成\"新增费\"分配目标下,中央分成\"新增费\"产生的土地整治效益中,社会效益最高,经济效益次之,生态效益最弱;同一类型的土地整治效益由高到低依次为综合效率目标、土地利用效率目标、耕地保护目标、资源优化配置与公平目标;不同省份的土地整治效果根据不同的分配目标和土地整治的效益变化各异,但经优化设计后,整体上效益值呈现增长的比例较高,显示出中央分成\"新增费\"分配方案经优化设计后,土地整治效益得到增强。     

基于3S技术的塔里木河干流土地利用动态监测

本文根据塔里木河干流2002年ETM、2004年的ASTER遥感影像及基础背景数据,采用数据仓库技术、空间数据和属性数据一体化、多源数据无缝集成的建库思想,实现了干流地区基础背景、遥感、专题及属性数据的入库管理;在RS,GIS及GPS等技术支撑下,通过对干流2002年和2004年的土地利用信息的提取及分析,揭示了应急输水工程实施后塔里木河干流地区各土地利用类型面积的变化幅度、速度和年变化率、以及耕地的时空变化趋势。结果表明：近两年干流上中游地区耕地、天然草地、苇地等土地利用类型面积急剧增长,林地、水域、荒草地等土地类型面积均有所降低;耕地面积剧增是建立在植被破坏、水域面积减少的基础上的,研究区的整体生态环境仍不容乐观。     

基于3S技术的塔里木河干流土地利用动态监测

本文根据塔里木河干流2002年ETM、2004年的ASTER遥感影像及基础背景数据,采用数据仓库技术、空间数据和属性数据一体化、多源数据无缝集成的建库思想,实现了干流地区基础背景、遥感、专题及属性数据的入库管理;在RS,GIS及GPS等技术支撑下,通过对干流2002年和2004年的土地利用信息的提取及分析,揭示了应急输水工程实施后塔里木河干流地区各土地利用类型面积的变化幅度、速度和年变化率、以及耕地的时空变化趋势.结果表明:近两年干流上中游地区耕地、天然草地、苇地等土地利用类型面积急剧增长,林地、水域、荒草地等土地类型面积均有所降低;耕地面积剧增是建立在植被破坏、水域面积减少的基础上的,研究区的整体生态环境仍不容乐观.     

基于BP-MC网络的张家港市耕地安全定量化分析

近年来城市用地大量侵占农业用地,不断威胁到城市的粮食安全问题,利用遥感快速准确地监测土地利用覆盖变化和城市扩张对保护耕地意义重大。运用BP人工神经网络,结合广义蒙特卡罗思想,利用多年的张家港市TM遥感影像、土地利用图和年鉴,对耕地、道路、城市扩张、GDP及产业经济结构之间的关系进行了深入的分析。研究结果表明：张家港市10 a来耕地面积以每年约2.5%的幅度减少,但在2002年后农业总产值有小幅回升,这与该市落实土地优化政策、农业结构和产业结构调整息息相关。城市扩张主要方式为多核心蔓延式扩展,距主要道路和已建城区2 km内的农业用地最有可能在4 a内转变为城镇用地,并且道路和城区附近500 m内是转化高峰,而且间隔年限越长,道路和已建城区对其缓冲区的影响范围越广、辐射强度越大。经济的快速发展使得耕地大量被占用,导致了农转非概率升高,但随着城市用地与耕地数量逐渐达到平衡,农转非概率降低,使得GDP与非农转化率呈现倒“U”曲线;BP-MC网络通过在图像中采集大量像素点进行训练,有效地避免了人工神经网络陷入局部极小点,是一种定量研究城市扩张驱动力的有效途径。     

基于计量经济模型的中国耕地数量变化政策与资产因素分析(简报)

耕地保护是中国土地管理科学中的难点之一,科学辨识其驱动因子具有重要的现实意义。该文在假设其他影响因子不变的情况下,构建了基于资源－资产－政策理念的土地利用概念模型,采用计量经济面板数据方法,以中国国家尺度及东中西部区域尺度上1998～2002年耕地变化过程为例证,重点对土地资产－政策因子进行研究。结果表明：1)在国家尺度上,增强土地政策管理力度、降低农用地增值收益倍数（提升失地农民保障水平）,增加耕地投入水平有助于耕地保护;化肥施用量的增加将会造成耕地减少;农业总产值比重、种植业生产水平及农户经营耕地面积没有显著的解释效用;2)在区域尺度上,提升耕地保护政策贯彻力度、提高被征地农户补偿水平、增加耕地投入均有利于耕地保护;东部地区农业总产值比重的降低、西部地区灌溉面积适量减少对耕地保护起到了积极的作用。综合“资源－资产－政策”三方面因素可以更好地解释耕地保护的行为,并有针对性地改进和加强耕地保护工作。     

县级土地利用数据库建设初探

要使土地利用数据库的成果在土地资源管理的模式优化方面取得显著成就,必须定期革新数据源。以靖边县为对象,对县级土地利用数据库数据的收集、数据源的确定、数据处理和数据库的建设,采用地理信息系统技术进行设计和评价。对土地利用现状调查成果转换成土地利用数据库数据过程中信息损耗最小的技术方法和工作流程进行了探索。     

区域土地利用信息系统的建立与应用

根据土地利用现状数据库建设标准和目标,利用GIS技术,以川南山区长宁县为例,建立了区域土地利用信息系统,该系统采用地星GIS为平台,对空间数据和属性数据进行一体化管理,并运用计算机数据库语言Visu-al Foxpro进行二次开发,建立相关应用模型数据库,通过空间数据库、属性数据库和相关应用模型数据库的集成,能有效地组织不同时空的各类型相关数据,较好地实现土地利用的变更。在此基础上对不同时空的数据进行处理和分析,能反映长宁县的土地利用状况及动态变化过程。     

聊城市面向土地利用现状的GIS空间数据库建设构想

土地利用数据具有空间特性,利用地理信息系统技术与空间数据库管理技术实现土地数据的科学高效管理是必然的发展趋势。文章阐述了数据收集与采集规范的制定、数据预处理、数据采集、数据处理、数据库建立的建库技术流程,空间数据质量控制,空间数据的组织管理及数据库的功能实现。