近30a城市土地利用变化模拟研究进展

城市土地利用变化模拟研究是当前土地科学领域的热点,基于文献综合法、归纳总结法和逻辑推理法,梳理国内外城市土地利用变化模拟的理论研究与实践进展方面的文献,论述研究中取得的成果、不足及未来研究趋势,以期为城市土地利用变化研究及城市土地管理制度的制定和科学决策提供参考.结果表明,城市土地利用变化模拟研究已从单一的数量或空间预测,向多情景、多模型的耦合方式发展;城市土地利用变化模拟的理论体系和模拟方式逐步完善,利益相关者在情景设置、情景模拟和结果验证等过程中的参与度逐步提升;城市土地利用变化模拟研究仍存在局限性,即缺乏全球和局地尺度方面的研究,模拟方式相对单一,模拟结果验证方法尚未成熟,存在过度依赖历史验证的问题.城市土地利用变化研究应聚焦增强模拟模型的可扩展性和可靠性,从而进一步预测和解释土地利用变化的格局和过程,推进情景模拟在决策支持系统中的应用.     

基于GIS和人工神经网络预测土地利用变化

土地利用变化预测是土地管理工作中的重要课题。随着社会的发展与进步，土地资源的合理和有效利用变得越来越重要。进行土地利用变化预测时，数据采集和综合分析是重要的工作。介绍了基于地理信息系统(Geographic Information Systems，GIS)技术建立的土地转换模型(LandTransformation Model，LTM)在经过人工神经网络(Artificial Neural Netwoks，ANNs)技术的分析后对土地利用变化预测的基本原理。这种方法充分结合了GIS的空间分析功能和ANNs的信息处理功能，在综合分析影响土地利用变化因素后可以得出较为准确的结论。利用GIS和ANNs技术进行土地利用变化预测不但可以充分利用原有的历史数据，得到清楚的预报因子，还可以综合相关因素分析后得出新的空间数据层作为ANNs的输入数据，通过ANNs的近似人脑的分析能力很好的预测未来土地利用的发展趋势，有利于土地管理和城市规划部门合理安置和有效利用土地资源。     

基于DA的土地利用时空特征研究——重庆市北部新区为例

在3S（GIS，RS，GPS）技术的支持下，通过建立数学模型对城市土地利用时空特征进行研究，并以重庆市北 部新城为试验区域，对该区域土地利用类型、土地利用程度、城市扩展等时空特征进行了动态分析，取得了良好的 效果，为定性定量研究区域土地利用、土地覆盖的时空演变提供了一种新思路和新方法。     

基于3S的土地利用时空特征研究——重庆市北部新区为例

在3S（GIS，RS，GPS）技术的支持下，通过建立数学模型对城市土地利用时空特征进行研究，并以重庆市北部新城为试验区域，对该区域土地利用类型、土地利用程度、城市扩展等时空特征进行了动态分析，取得了良好的效果，为定性定量研究区域土地利用、土地覆盖的时空演变提供了一种新思路和新方法。     

银川市2000—2020年土地利用时空变化特征及预测

为探究银川市土地利用的时空变化特征,基于2000、2010、2020年3期土地利用数据,通过土地利用变化、景观生态学和元胞自动机(cellular automata, CA)-Markov模型,定量研究了20年间银川市土地利用景观格局变化特征,并对土地利用变化进行模拟预测。结果表明:耕地、林地、水域和未利用土地面积减小,草地和城乡工矿居民用地面积增加,各土地利用类型之间转换较为强烈,土地利用变化结构的主体为草地和城乡工矿居民用地,土地利用程度不断加深但具有区域差异性特征;土地利用景观形状的复杂程度增加,城市空间不断扩张,整体景观都趋于平均,景观异质程度增强,景观向多样化方向发展趋势;CA-Markov模型能有效模拟银川市土地利用变化情况且具有较高精度,Kappa系数为0.828 5;2030年耕地、林地和未利用土地面积减少,草地和城乡工矿居民用地面积增加。人口数量与结构、国内生产总值(gross domestic product, GDP)、经济增长以及区域宏观政策是研究区各类土地利用类型变化的主要驱动因素。     

基于GIS与遥感的土地利用变化及区域比较研究

研究区域内不同土地利用类型转移速率及转移原因,并通过与其它典型区域的比较分析,可为区域土地持续合理利用提供决策依据.提出了一种基于遥感和地理信息系统并借用常规的土地科学时空演化模型来研究区域土地利用变化的方法.利用该方法,对长株潭地区土地利用变化进行了研究,并与典型区域六盘山区和厦门进行了比较.结果表明:长株潭地区土地利用变化表现为耕地减少而城镇工矿用地增加,这种变化以长沙最大,株洲次之,湘潭最小;区域内三市的土地利用综合动态度和土地利用转移速率大小依次为长沙、株洲和湘潭.结合对长株潭地区与典型区域六盘山区和厦门土地利用变化综合动态度的比较分析发现,土地利用变化与区域经济发展水平及其阶段有关,同时还受其它因素的影响.     

草海湿地区域土地利用/覆被变化与预测研究

针对草海湿地区域典型性、特殊性,以1990、2000和2010年三期遥感影像为数据源,综合运用3S技术方法,从时间和空间两方面对研究区土地利用/覆被变化进行分析,继而利用MARKOV和CA-MARKOV模型预测研究区2020年土地利用情况.结果表明:草海湿地区域林地面积最大,耕地、草地面积变化较大,水域和建设用地的变化幅度和变化率明显且持续增加;从土地利用程度综合指数、变化量和变化率来看,土地利用集约化程度提高,土地利用正处于发展时期;从空间变化来看,1990-2000年土地利用/覆被类型间转化不大,2000—2010年转化较为复杂.通过对2020年预测分析结果可知,随着城镇化进程的加快,建设用地增加明显,水域面积持续增加,草海湿地继续得以保护.     

基于遥感影像分割单元的土地利用变化快速检测方法

针对土地利用变化动态监测的实际业务需求,提出一种土地利用变化快速检测方法,即基于同一区域土地利用现状图与高分辨率遥感影像进行叠加分析,通过土地利用现状图图斑边界对高分辨率遥感影像进行分割,并对分割单元的像素灰度值进行统计分析,以此判断图斑内对应的土地利用是否发生变化,从而提取影像发生变化区域范围。以某城市局部区域土地利用变化监测为例,通过对该区域2013年高精度遥感影像与2012年土地利用现状图叠加分析,对938个图斑进行土地利用变化检测,发现变化图斑12个。其中,8个为实际发生变化图斑,4个为错判,无漏判。实验结果表明:该方法能快速、有效地实现土地利用变化信息的检测和提取,并适用于识别提取新增建设用地占用农林用地的情况。     

基于年度变更平衡表的土地利用结构演变预测——以苏州市为例

目前,基于年度变更平衡表对土地利用演变进行预测的研究较少.本文利用苏州市1998~2008年土地利用变更平衡表,运用Markov预测模型对全市土地利用结构变化进行模拟、检验和预测,并对苏州市土地利用结构何时达到稳定状态进行了探究.结果表明:基于变更平衡表,运用马尔科夫模型预测土地利用结构的方法是切实可行的;至2020年,苏州市农用地、农村居民点用地、未利用地面积逐年减少,且耕地面积减少最明显;城镇建设用地、独立工矿用地、交通运输用地面积逐年增加;到2042年,苏州市的土地利用结构将逐步趋于稳定.本文的研究对于土地利用年度变更平衡表的深入应用有一定的借鉴意义.     

基于Markov模型的渭河干流陕西段土地利用动态变化研究

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是人类赖以生存的地球环境系统与人类活动之间相互作用的基本过程,流域尺度LUCC研究对于河流生态环境保护有着重要意义。采用土地利用变化幅度、变化速度及转移矩阵等方法对渭河干流陕西段1990年至2015年的土地利用变化情况进行分析,以15a为步长,运用马尔科夫(Markov)模型对渭河干流陕西段土地利用格局进行预测。结果表明,1990—2015年的25年间,渭河干流陕西段土地利用格局表现出较为明显的时空差异,土地利用变化过程中耕地与其他土地利用类型的相互转化,尤其是"耕、林、草"三种类型的互相转化是土地变化的主要类型。研究区域土地利用格局主要以耕地、林地和草地为主,2015年三者面积总和为341.23万hm~2,占比高达90%以上,其中耕地面积最大,说明农业经济是该地区的主要经济来源。通过Markov模型预测结果可以看出,未来15a研究区域土地利用格局变化明显。     

城市土地利用系统动态分析模型

以定性分析与定量分析相结合的方法，综合运用各种定量分析技术，在系统分析测试土地利用的基础上，建立了以系统动力学方法的主体的城市土地利用动态分析的模型，该模型包含有城市人口，城市经济，土地需求和土地供应等四大子块，该模型应用于杭州城市土地利用总体规划中，运行结果表明它能曾真实全面反映杭州城市土地利用的实际情况，因而可用于大中城市土地利用问题的研究和政策分析。     

基于PSR模型的小城镇用地生态安全评价——以潼南县22个小城镇为例

为了测试小城镇用地生态安全状况,诊断小城镇用地生态安全隐患,为小城镇持续、健康发展提供科学借鉴,采用实地考察与统计分析相结合的方法,建立小城镇用地生态安全评价基础数据库,运用压力(P)—状态(S)—响应(R)概念模型构建小城镇用地生态安全评价指标体系,结合熵权法和综合指数法计算小城镇用地生态安全综合指数.结果显示:潼南县22个小城镇用地生态安全压力大,生态安全状态较差,生态响应微弱,生态安全综合指数低.提出了加强小城镇用地规划选址生态安全评价、开展小城镇用地生态安全治理、在生态脆弱地区实施生态移民等提高小城镇用地生态安全水平的建议.     

基于TOPSIS法的开发区土地集约利用评价模型

针对当前开发区土地集约利用评价结果横向对比性差的问题,提出TOPSIS开发区土地集约评价模型。该模型从评价对象、指标体系、评价方法3个方面考虑进行构建,为了验证该模型的科学性,选取了4个省开发区进行实例研究,证明了TOPSIS模型应用在多个同级别开发区集约利用程度对比研究上的优势,以及其可操作性强、对样本大小无严格限制的优点,能够客观、有效的反映出评价对象的土地集约利用程度。通过构建该评价模型,以期完善当前开发区土地集约利用评价体系,满足评价实践的需要。     

基于SD-CA模型的快速城市化地区土地利用空间格局变化预测

利用未来用地模拟(FLUS)模型预测土地利用变化,探讨深圳市在快速城市化进程中土地利用格局的时空演变特征.首先,基于2004-2018年的历史数据,用系统动力学(SD)模型预测未来用地需求.然后,使用元胞自动机(CA)模型,基于2014年土地利用图,预测2025年的耕地、园地、林地、草地、城镇用地、交通用地、水域和其他...     

元胞自动机时空数据模型与预测方法

对标准元胞自动机(cellular automata,CA)模型进行扩展以满足具体行业地理信息系统(GIS)平台上时空动态模拟和预测应用要求。然后以电力行业配电网空间负荷预测为具体应用,建立起了土地利用演化动态模型与电力负荷空间预测之间关系,解决了时空数据管理中空间数据离散如何与属性数据进行交互问题。模拟出城市土地利用动态发展变化过程,预测出规划区域中的各划分小区土地的未来使用类型,建立起配电网空间负荷预测时空数据模型,突破了传统时空分离电力预测的预测方法的局限。最后通过一个配电网空间负荷预测实例验证了该方法有效性。     

土地利用规划耕地预测方法对比研究——以甘肃省临夏市为例

以甘肃省临夏市1998-2008年耕地面积的土地利用变更调查数据为基础,采用头脑风暴法、趋势分析法、一元线性回归法、移动平均法、GM(1,1)模型法对临夏市历年的拼地面积的变化情况进行分析,并得出移动平均法更适用于临夏市周边其有相似地貌特征地域的耕地量的预测,为临夏市未来耕地的变化提供了一种较为可靠的预测模型.     

基于GIS和计量地理模型的河南省土地利用现状分析

利用河南省2008年土地利用类型数据,运用多个计量地理学模型,主要包括多样化、集中化、组合类型、区位意义和土地利用程度等模型来进行计算,得出相应数据,再用ArcGIS软件对数据做进一步处理,最后对河南省的土地利用进行空间分析.通过分析河南省的土地利用空间格局,可以得到以下结论:1)河南省土地利用类型多样化呈现由东向西增加的趋势,集中化程度与多样化相反,受地形影响,农用地分布规律明显.2)从土地利用结构来看,耕地是河南省土地中比重最大的土地类型.3)从土地组合类型分析结果来看,河南省土地的组合类型仅为4种:耕地、林地、未利用地、居民点及工矿用地,整体功能较差.4)耕地、居民点及工矿用地和交通运输用地在全省多数地区具有区位意义,但河南省耕地后备资源不足,开发利用制约因素较多.     

基于Patch-Dynamics模式的土地覆被变化预测——以北京市为例

利用北京市土地利用变化数据建立了Patch-dynamics 动力模型.模拟结果表明了在不同的时间尺度上耕地所占比例都持续下降,城镇建设用地、林地所占比例继续上升.由于该模式考虑了模拟对象的变化过程以及不同土地利用类型之间的相互影响,其模拟结果比一般的简单动力模型模拟效果好.通过与实际情况的比较检验,用1996年数据对2001年的模拟结果与实际差别不大,误差在0～0.05之间,对于面积较小地类的模拟误差较小,说明这个方法可以用来对未来的土地利用变化状况进行模拟、预测.然而,这个模型只适应于十年尺度的预测,模拟时间越长,误差越大.在此基础上,提出协调土地利用矛盾,维持一定规模的城市绿色空间,实现首都城市定位目标的建议.     

土地利用/土地覆被变化模型方法分析

土地利用／土地覆被变化(LUCC)是研究全球变化问题中的一个热点，模型方法作为研究土地利用／土地覆被变化的重要方法之一．在区域土地利用变化规律总结上发挥了重要作用．本文对LUCC模型的发展趋势、模型构成和模型分类作了系统的介绍．并将当前广泛使用的模型从变化的程度、变化的方向和变化的空间形式分析等角度加以分析．最后指出了LUCC模型存在的问题，提出了相应的建议。     

土地利用协调度压力-状态-响应评价模型

【目的】为科学、定量地评价土地利用协调度,为政府加大宏观调控力度和土地高效利用提供科学依据。【方法】从人地关系的角度入手,采用层次分析法和熵值法结合计算指标权重,建立一个评判指标体系———土地利用协调度的"压力-状态-响应"(Pressure-State-Response,PSR)评价模型,再根据柳州市2008～2012年土地利用数据评价柳州市土地利用协调度。【结果】模型的评价结果与柳州市的发展趋势相一致。【结论】PSR模型可科学、定量地评价研究区域的土地利用协调度。