基于元胞自动机模型的土地利用情景模拟与驱动力分析

土地利用格局的形成过程比其最终形成的结果更为重要。本文以哈尔滨市双城区为例,利用不同时期的土地利用数据,在土地利用变化关键驱动因素分析的基础上,选取了对土地利用变化影响较大的距离变量、邻近土地利用类型数量、单元自然属性、社会经济因素等4方面14个驱动力因子,建立了基于元胞自动机(CA)与人工神经网络(ANN)相结合的土地利用空间格局模拟模型。在此基础上,对研究区自然禀赋、社会经济快速发展、基本农田保护及土地利用规划等不同情景驱动机制下的土地利用空间格局进行了时空模拟,以此解析土地利用变化过程与驱动力因素的响应关系。模拟结果显示：自然禀赋情景下,各地类变化趋势与现在保持一致;在社会经济快速发展情景下,建设用地面积增加明显,主要由旱地和其他用地转入;在基本农田保护情景下,耕地面积比较稳定,各地类变化趋势较为缓和;在土地利用规划情景下,各地类变化较为合理,兼顾耕地保护和经济发展。研究结果显示,该方法对哈尔滨市双城区土地利用格局变化的驱动机制具有较好的解释作用。     

基于EES-PSR的土地生态安全物元模型评价方法实证研究

土地生态安全是资源环境生态系统健康的基础。鉴于土地生态系统安全各项评价指标的不相容性,借助经典 EES-PSR模型在土地生态安全评价指标体系方面的优势,采用物元模型分析方法,构建了土地生态安全评价物元模型。以黑龙江省哈尔滨市的土地生态安全评价为例,利用物元评价模型,在GIS技术支持下,实现了研究区土地生态安全评价与评价结果的可视化表达与分析。研究结果表明：2011—2015年哈尔滨市土地生态安全水平从“不安全”向“安全”水平不断转化,2013年后变化最为突出。造林面积、第一产业占GDP比例、万元GDP能耗标准煤、工业废水处理率、人均占有公共绿地面积连续多年处于“不安全”水平,是哈尔滨市土地生态安全水平的制约因素。2015年哈尔滨市中部、西南部地区土地生态安全水平较差,北部、东南部地区水平较高。研究表明物元模型分析对于地区土地生态安全评价工作具有一定的理论价值。     

基于时序植被指数的县域作物遥感分类方法研究

准确地获取农作物种植面积信息是农业管理部门及时掌握农作物生产信息的基础。基于时序植被指数的作物遥感分类方法,可以充分发挥遥感技术周期短、速度快和宏观性强的特点,克服单时相遥感数据的“同物异谱”和“异物同谱”导致的混分问题。以河北省曲周县作物遥感分类为例,在研究待分类作物的最佳NDVI阈值区间的基础上,探讨了基于时序植被指数的农作物分类知识规则建立方法。分类结果显示研究区2014年各类作物的种植面积分别为：冬小麦27 776.61 hm 2、夏玉米27 776.61 hm 2、春玉米2 582.73 hm 2、棉花6 485.94 hm 2、谷子 277.65 hm 2。 用总体分类精度、Kappa系数和统计数据对分类精度进行了验证,总体分类精度为89.166 7%,Kappa系数为0.857 4,与统计数据的相对误差分别为冬小麦-0.80%、夏玉米-0.32%、春玉米-3.15%、棉花-2.71%、谷子4.12%。研究结果表明该方法可为县域农作物种植面积遥感调查提供技术依据。     

基于生态位和"反规划"思想的城市土地开发适宜性评价

为深入了解城市土地开发适宜性情况并为城市土地合理利用提供依据,该研究以生态位理论为基础,根据城市土地现实生态位与最适宜生态位的贴近程度,构建出城市土地生态位适宜度模型,借鉴反规划思想构建出该模型的评价因子体系。以北京市房山区为研究区,根据城市土地生态适宜度对房山区土地综合开发适宜性进行分区,从平原区、浅山区和深山区3方面进行评价分析。结果表明:研究区城市土地生态适宜度整体呈阶梯状,土地开发适宜性由西到东逐渐升高;平原区城市土地开发最适区最多,深山区和浅山区多为不适宜区和特别不适宜区;深山区和浅山区受生态管控、采空塌陷等限制因素影响较大。利用生态位适宜度模型和反规划思想进行城市土地综合开发适宜性评价,丰富了反规划和生态位理论的应用领域。     

基本农田保护区共同体活力评价研究

当前,中国进行基本农田保护区建设时较多关注基本农田自身的功能质量,而忽略基本农田与配套基础设施、生态用地之间的关系,缺乏"共治共建、同管同护"的意识,为实现基本农田保护区的效率最大化,该文将基本农田保护区看作一个生命共同体,从概念内涵、理论框架、生命活力评价、生命体征识别和措施建议等方面开展研究,并以河北省曲周县进行实证研究。主要结论如下:1)针对当前基本农田保护存在的问题,在国内外研究的基础上,将基本农田保护区共同体的内涵界定为以基本农田保护区为主体,对基本农田、基础配套设施以及小块生态用地进行共同保护的生命共同体;2)通过构建共同体活力评价体系,从生存力、发展力、稳定力和环境压力4个方面进行评价,得出2009—2017年曲周县基本农田保护区共同体活力状态较为稳定,在Ⅱ级与Ⅲ级状态之间波动;3)从乡镇的空间分布来看,年际间呈现出活力水平先上升后下降的趋势,2013年活力评价水平处于Ⅱ级状态的乡镇最多,并呈现活力水平较高的乡镇沿路网分布的规律。研究结果可为加强基本农田保护区生命共同体建设,保持基本农田可持续发展提供有力支撑。     

农作物种植格局对遥感分类精度的影响

研究不同作物种植成数、田块形状和田块破碎度对作物遥感分类精度的影响,是科学评价作物遥感分类精度的基础。采用GF-1遥感数据,以时序植被指数的主要农作物分类结果为基础,对研究区冬小麦-夏玉米作物种植区的分类精度与种植成分、田块形状和破碎度的关系进行了研究。结果表明,种植成数与分类精度呈正相关,田块破碎度、田块形状指数与分类精度呈负相关。     

基于监测信息可视化方法的土地覆被变化分析

在土地覆被变化动态监测中,经典的土地利用转移矩阵可以反映出一段时期内各地类面积之间的相互转化关系,但无法实现变化信息的定位分析与可视化表达,该文运用地学信息图谱的分析理念,提出了土地覆被变化监测信息的可视化分析方法。首先,通过遥感制图获取了土地覆被变化监测时段内的2期土地覆被分类图,利用GIS空间叠加分析功能,提取了土地覆被类型转移矩阵和土地覆被类型转移信息图谱;然后,在土地覆被类型转移信息图谱的基础上,依据地统计学模型原理,对图谱中的空间数据进行网格处理和Kriging插值分析,获取了研究区土地覆被变化强度信息图谱,用直观的图谱形式展示了土地覆被变化监测信息的空间变化强度规律。该文以黑龙江省哈尔滨市双城区为研究区,利用2002年Landsat7 ETM+和2013年Landsat8 OLI遥感影像,在土地覆被类型遥感制图的基础上,通过GIS叠加分析方法和地统计学模型,获取了2002－2013年时段的土地覆被类型转移图谱和变化强度信息图谱,实现了土地覆被变化监测信息的可视化定位分析,为土地覆被类型变化信息的定位表达及其变化规律的图谱分析提供了一种途径。