大城市边缘区土地利用变化模拟研究——以北京市昌平区为例

近年来,土地利用变化模拟模型成为GLP的研究热点.大城市边缘区土地利用因变化剧烈而特殊,一直都是LUCC研究的重点领域.本研究采用国际前沿的土地利用变化及其影响空间建模方法——CLUE-S模型,基于GIS分析和统计分析,以北京市昌平区为例,运用1996年和2004年土地利用数据,构建CLUE-S模型,对2007—2015年不同土地利用政策情景下土地利用变化进行模拟,得到2010年和2015年的土地利用模拟图.结果表明:(1)专门针对中小尺度区域的CLUE-S模型能够对区域内的土地利用变化进行较好的模拟和预测,其中对分布相对集中的林地和建设用地的模拟效果相对较好,而对比较分散的园地、耕地和城市绿地的模拟效果相对较差;(2)在Markov情景下,建设用地的扩张最为明显;粮食安全情景下,山前平原区质量比较好的耕地没有转换为建设用地;而生态安全情景下,林地得到比较好的保护,并且林地的增加在靠近城区和高速公路的两侧最为明显.本研究可为研究区土地利用规划修编和土地可持续性管理提供科学依据.     

基于CA-Markov模型的天津滨海新区土地利用变化模拟

本文基于天津滨海新区2005、2010和2015年3期土地利用数据,运用动态度等模型定量化分析了研究区内土地利用的变化情况。通过CA-Markov模型合理预测了研究区未来的土地利用格局,并将2015年模拟数据与2015年实际解译数据进行精度检验,根据扩展的kappa指数可知2个图层间的一致性程度较高,说明模拟的精度较好。进而对2025年的土地利用格局进行了模拟预测,结果表明:与2005—2015年相比,2015—2025年研究区内的土地利用类型主要以水域、城乡工矿居民用地和耕地为主;其中城乡工矿居民用地在原来的基础上将继续向外扩展,水域的面积将持续增加,林地、草地和未利用地的面积将持续减少,耕地面积将持续大幅度减少;土地利用的变化幅度较大。这表明研究区未来的土地利用压力将进一步加大,应提前做好相关应对措施。本文研究可为天津滨海新区未来的土地利用规划提供相关参考。     

基于Markov-CA的莆田市涵江区土地利用时空演变研究

针对莆田市涵江区土地利用时空演变模型进行研究,将基于时间离散、状态离散的马尔可夫(Markov)模型和元胞自动机(CA)模型优点有机结合,建立涵江区土地利用Markov-CA模型。利用2005年、2010年涵江区土地利用影像数据,分析土地利用特征,对2015年、2020年、2025年、2030年土地利用时空演变进行模拟。采用Lee-Sallee形状指数作为Markov-CA模型评价指标,评定模型精度。通过实验结果分析,2012年形状指数,证实基于Markov-CA的土地利用时空演变方法精度较高,模拟结果可作为涵江区土地利用政策制定和规划提供理论参考。     

基于CLUE-S模型的博斯腾湖流域土地利用变化情景模拟

区域土地利用演变是一个复杂的多因素综合作用下的非线性变化过程,通过土地利用变化模型去深入理解这种演变过程、特点以及未来变化趋势是一种有效的技术手段。以典型干旱区绿洲——博斯腾湖流域为研究区,运用CLUE-S模型,并结合Logistic回归分析、情景分析等方法,模拟了博斯腾湖流域2030年不同情景方案下的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)以2010年土地利用数据为基准模拟的2015年土地利用格局,模拟正确比例为91. 05%,Kappa指数为0. 895,模拟效果良好,表明CLUE-S模型在博斯腾湖流域具有良好的土地利用变化模拟能力。(2)在不同模拟情景方案下,城建用地和耕地面积都将持续增长,新增城建用地和耕地主要是在现有基础上向外延伸;草地面积也有一定程度的增加,但增速明显放缓;林地和水域面积将继续萎缩。3种情景方案下的研究区土地利用空间分布格局存在较大差异。该研究可为博斯腾湖流域土地资源合理配置及生态保护提供理论参考。     

CLUE-S模型在规划环境影响评价中的应用

CLUE-S模型用于模拟土地利用空间变化,可为定量预测生态影响提供技术手段.在总结规划环境影响评价研究现状和CLUE-S模型应用实践的基础上,深入理解CLUE-S模型的模拟机制,针对规划环评特点,确定CLUE-S模型在模拟生态影响过程中的技术步骤和要求.以大兴区为例,通过Logistic回归分析该区域土地利用变化驱动力,利用Erdas、Arcgis等工具获取2001、2005、2007年三期土地利用图,对模型的模拟效果进行检验.在此基础上预测得到大兴区2010年、2015年和2020年的土地利用变化图,借助Fragstats软件计算景观格局指数,进一步分析大兴区规划年由于土地利用变化给景观格局带来的影响,将结果反馈到规划方案中,进而提出优化调整建议.     

快速城镇化地区的土地利用模拟——以德阳市为例

土地利用变化是自然、社会和政策综合作用的结果,伴随城镇化的快速发展,深入研究土地利用演变规律并预测未来变化趋势是非常重要的.本研究以德阳市2005,2010,2015年Landsat影像为数据源,运用土地利用变化图谱、标准差椭圆等方法研究德阳市土地利用变化,利用CA-Markov模型预测研究区2025年的土地利用格局.研究结果表明:①2005-2015年,全市土地利用变化表现为建设用地、水域面积增加,耕地、林地、草地及未利用地面积减少;②土地利用变化图谱面积由大到小排序为稳定变化型、前期变化型、后期变化型、反复变化型、持续变化型;③模拟得到的2015年土地利用结构与解译结果基本一致, Kappa系数达0.9166.预测到2025年,耕地和林地依然是研究区主要的土地利用类型.耕地、建设用地、水域和未利用地面积增加,林地和草地面积减少.预测结果表明,德阳市未来城镇化发展中,生态压力将进一步增大.因此,提出通过加强空间统筹、坚持生态优先和绿色发展的理念、建立健全节约集约用地制度等方式,不断缓解用地矛盾和生态压力,统筹推进新型城镇化建设,研究结果以期为德阳市可持续发展和国土空间规划提供理论支撑和依据.     

武威市土地利用变化特征及其驱动响应

本研究从土地利用转移矩阵、动态度和利用程度综合指数分析武威市2009—2018年土地利用变化特征,并应用DPSIR-PLS模型探究武威市土地利用变化的驱动响应过程。结果表明：（1）2009—2018年,武威市各类型土地利用面积均发生了较大变化,耕地、林地和水域面积减少,草地、城乡建设用地面积增加。（2）2010—2014年耕地主要转化为草地,城乡建设用地主要来源于耕地、草地和未利用地;2014—2017年耕地面积增幅较大且主要来源于草地和林地,城乡建设用地增加主要来源于城市周边和交通沿线的耕地以及未利用地的开发。（3）2009—2018年,武威市各区县土地利用程度综合指数均低于全国平均水平,2015—2018年土地利用程度综合指数较2009—2015年的变化量增大,土地利用状态总体上处于发展期。（4）结构方程模型中各准则层均有不同的驱动响应程度,更好的土地利用转变能有效实现可持续国土空间开发、土地节约集约转化和社会综合效益提升。     

基于二元逻辑斯蒂模型的桐梓河流域土地利用变化及模拟

为探明典型喀斯特流域土地利用时空变化过程,揭示流域土地利用变化主控因素,本文以桐梓河流域1980~2015年五期的遥感影像解译数据以及研究区的自然社会经济等数据为基础,综合运用土地利用转移概率矩阵以及二元逻辑斯蒂回归模型对流域的土地利用格局进行了最佳模拟尺度选择,在此基础上构建了流域不同土地利用类型空间分布概率图。研究结果表明：桐梓河流域的景观类型异质性较强,土地利用类型在研究期间内转移过程比较复杂,各种土地类型流转中“转出与转入”现象普遍存在;桐梓河流域土地利用分析及其模拟的最佳空间模拟尺度为120m×120m;喀斯特流域林地与灌木林地的发生概率与降水量的大小并没有直接的关系,降水量越大的地方流域的林地分布概率也不一定越高,其发生概率一般与气温呈现出正相关关系,温度越高,林地和灌木林地的出现概率越大;喀斯特流域草地的分布与岩性有着极大的关系,草地发生概率一般出现在喀斯特地区以及降水量高的地区,而气温越高的地区草地出现的概率越低;从逐点对比的精度来看,建设用地的模拟准确率最高(89. 62%),水体次之(86. 15%),而草地的模拟准确率最低,其值仅为62.68%。由此可见在对喀斯特流域土地利用时空数据变化及其驱动力识别时,二元逻辑斯蒂回归模型具有很好的模拟能力。     

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的土地可利用资源空间分布特征分析——以长治市为例

在主题功能区划的视角下,借助GIS空间分析技术,利用数字高程地形图(DEM)、土地利用现状图、行政区划图及国土部门的土地利用变更数据,以长治市各乡镇为基本单元,测算和评价了2010年长治市可利用土地资源的数量及其空间分布特征.结果表明:2010年,长治市可用于建设用地的可利用土地资源面积为63.19万hm2,占全市国土总面积的45.27%;全市人均可利用土地资源面积的平均值为0.199hm2/人,高于全国和全省水平,但各乡镇间差异较大,总体趋势是西北太岳山和东南太行山的丘陵低山地区较为丰富,而经济相对发达和人口较为集聚的上党盆地以及河谷地带较为缺乏.     

内蒙古鄂托克旗土地利用变化动态模拟

以内蒙古鄂托克旗为例,选取研究区1990年土地利用数据以及地貌、土壤、土壤 侵蚀、坡度、坡向、温度、降水、道路距离、城镇距离、人口、牲畜等驱动力因素,结合GIS技术与多元Logistic回归分析,确定了对不同土地利用类型空间分布及其变化具有决定作用的驱动因素,并生成相应的土地利用空间分布概率适宜图.在此基础上,采用CLUE-S模型,模拟定量分析了2006年研究区的土地利用空间格局.并用2006年的现状图进行检验,表明模拟取得了较为理想的结果,Kappa值达到0.67.     

基于优化地理模拟的长沙市城镇开发边界划定

城镇开发边界划定方法的合理性、科学性研究对未来国家国土空间优化发展具有重要意义。然而目前国内城镇开发边界划定方法的研究缺乏对建设用地驱动因子的模拟和探讨。通过1990—2018年四期土地利用数据,利用土地利用转移矩阵、地理探测器,深入探讨长沙市建设用地变化的成因,并从建设用地驱动机制视角下优化混合元胞自动机模型(mixed-cell cellular automata, MCCA),预测多情景下的长沙市2030年的土地利用结构变化,最终结合城镇用地适宜性评价划定多情景下的城镇开发边界。结果表明:(1)优化后的地理模拟比未优化的模拟结果相比,Kappa系数提高了1.44%,总体精度提高了3.00%,相对熵降低了1.11%;(2)长沙市刚性城镇开发边界面积为7 028.20 km~2,占全域土地总量的59.31%,主要分布在长沙市中心城区;(3)常规情景和一体化情景下长沙市2030年弹性城镇开发边界面积分别为1 021.23 km~2和1 158.60 km~2,且其边界差异主要分布在长沙县。基于建设用地驱动机制优化后的模拟将有助于真实的预测未来土地利用变化,为城镇开发边界的科学划定与土地决策提供技术支撑。     

基于CLUE-S模型的土地利用空间布局多情景模拟研究——以甘肃省榆中县为例

利用CLUE-S模型,以甘肃省榆中县为案例区,基于1996年土地利用现状,对2008年土地利用进行模拟,在200 m×200 m模拟尺度下,Kappa指数为0.82.在此基础上,设置耕地保护、建设发展和生态保护3种土地利用空间布局情景,模拟2020年不同情景下榆中县土地利用空间布局.结果表明:耕地保护情景下,耕地稳定性较高,分布集中连片,主要集中在榆中盆地,耕地转出主要集中在北部地区,主要转变为草地和林地;建设发展情景下,建设用地围绕榆中县城关镇扩展,主要由耕地和草地转入,耕地的稳定性较差;生态保护情景下,林地和草地得到较好保护,呈现集中连片特征,地势较高处的耕地转变为林地和草地.生态保护情景下,土地利用空间格局的聚集性最高,连通性最好.CLUE-S模型是模拟榆中县土地利用空间布局的有力工具,模拟结果可为该区土地利用规划修编和未来城市规划布局提供科学依据.     

基于CLUE-S模型的土地利用空间布局多情景模拟研究——以甘肃省榆中县为例

利用CLUE-S模型,以甘肃省榆中县为案例区,基于1996年土地利用现状,对2008年土地利用进行模拟,在200 m×200 m模拟尺度下,Kappa指数为0.82。在此基础上,设置耕地保护、建设发展和生态保护3种土地利用空间布局情景,模拟2020年不同情景下榆中县土地利用空间布局。结果表明:耕地保护情景下,耕地稳定性较高,分布集中连片,主要集中在榆中盆地,耕地转出主要集中在北部地区,主要转变为草地和林地;建设发展情景下,建设用地围绕榆中县城关镇扩展,主要由耕地和草地转入,耕地的稳定性较差;生态保护情景下,林地和草地得到较好保护,呈现集中连片特征,地势较高处的耕地转变为林地和草地。生态保护情景下,土地利用空间格局的聚集性最高,连通性最好。CLUE-S模型是模拟榆中县土地利用空间布局的有力工具,模拟结果可为该区土地利用规划修编和未来城市规划布局提供科学依据。     

土地利用动态变化定量模拟方法的适用性评价

随着土地利用变化定量模拟模型的不断增加,模型的适用性也成为土地利用变化研究的重要问题之一.本研究选取林地和草地动态变化的典型区为研究案例,分别应用CLUE模型、元胞自动机模型和DLS模型3类模型模拟了不同典型区土地利用变化过程.然后依据采用人机交互解译方式提取出的土地利用数据,进行叠加分析,基于各类型正确模拟的栅格数除以该类型总栅格数,分别从栅格尺度和县域尺度,以对不同典型区土地利用变化过程模拟结果进行精度验证,从而综合评价不同类型土地利用变化过程模拟模型的适宜性和精度.结果表明,在对单种用地类型进行土地利用模拟,特别是建设用地的模拟时,元胞自动机模型的适宜度更高;对于综合模拟所有用地类型时,尤其是需要模拟林地和草地二级分类变化时,DLS模型和CLUE模型均可,但是DLS模型的精度相对较高;对于需要考虑土地转移的时间长短时,尤其是有林地形成,CLUE模型相对更为适宜.这些研究结论将为不同区域土地利用规划和管理决策者提供重要的信息参考.     

基于遥感与GIS的天山北坡经济带2000-2015年土地利用动态变化研究

在遥感与GIS技术支持下,利用天山北坡经济带2000、2005、2010、2015年4期遥感影像为主要数据源,从土地利用变化速度、土地利用转移矩阵、土地利用动态度和土地利用程度等方面,对天山北坡经济带2000-2015年的土地利用进行定量的分析研究.研究结果表明:1)2000-2015年天山北坡经济带土地利用变化显著,地类变化主要发生在草地-耕地-城乡工矿居民用地-未利用地之间,耕地增加最为明显,15 a间增加了3682 km2,草地减少最为迅速,15 a间减少了2734 km2,这说明该研究区域存在过度放牧、毁草和开荒种田的现象;2)从土地利用动态度来看,2000-2015年该研究区土地利用变化速度不断加快,土地利用综合度为0.54%,其中城乡工矿居民用地的变化速度最大,年变化率达到3.63%,林地变化速度最慢,年变化率为-0.25%;3)从土地利用程度变化来看,天山北坡经济带各研究时段的土地利用变化指数逐年增长,2010-2015年土地利用变化程度最高为2.52,表明该时期土地利用率最高,2005-2010年土地利用程度最低为0.94,表明该时期土地利用率最低,但从整个研究时期来看,天山北坡经济带各研究时段的土地利用变化程度均大于零,说明该区域土地利用综合水平在日益提高;4)根据土地利用变化的空间特点,草地-耕地、林地-耕地、未利用地-耕地的地类变化主要分布于自然条件相对优越的地理单元,具有沿河线状分布的特点,耕地-城乡工矿居民用地、未利用地-城乡工矿居民用地具有点状分布的特征.     

基于分形理论和神经网络模型的土地利用分析——以闽清县为例

根据闽清县2000年和2005年的土地利用现状,结合分形理论对土地利用格局变化特征进行分析,并在此基础上运用神经网络模型对土地利用变化的空间差异进行聚类.结果表明:土地利用类型空间分布具有明显的规律性:耕地主要位于5条河流沿岸,而建设用地则位于平坦地带;人类活动对土地利用格局的影响逐步加强,且大多数地类的稳定性增强;闽清县土地利用变化情况可以分为4类,其中南部、中部、北部在土地利用变化上具有各自的特色.     

沿海城市快速城市化进程中土地利用变化研究*--以防城港沿海区域为例

以2000年、2005年、2009年防城港市沿海区域 TM 影像为基础数据,通过遥感技术自动发现土地利用变化图谱结合ARCGIS软件进行人机交互解译获取土地利用变化数据与空间分布状况,并对土地利用变化趋势进行分析,为国土部门提供土地利用管理决策依据.研究方法:人机交互解译、土地利用变化转移矩阵、驱动力主成份分析法.研究结论:近十年防城港市是以林地失衡为主的土地利用模式,耕地数量有所增加,建设用地扩张以交通与港口码头等基础设施为主.     

临汾市土地利用动态变化及可持续利用预测研究

本文根据临汾市1990年～2005年土地统计资料,对该市土地利用动态变化进行了分析.以土地利用变化规律为依据,运用灰色系统动态模型GM(1,1)进行模拟,得到耕地、园地、林地、交通用地等土地利用类型的趋势预测方程,并对2015年土地利用变化的趋势预测进行分析,提出了临汾市土地资源可持续利用的对策及措施.     

基于多源数据的福建省人口数据空间化研究

针对人口统计数据无法精细直观反映人口真实的空间分布状况的问题,该文以福建省为例,对其2015年的人口数据进行空间化。以多源数据为基础数据,在县级尺度上采用了空间回归模型构建福建省2015年福建省500 m人口空间分布数据,在乡镇尺度上对其空间化结果进行精度验证并与WorldPop、中国公里网格人口分布数据集比较。结果表明:NPP/VIIRS夜间灯光、路网、DEM、土地利用数据与人口具有较强的相关性,有足够能力模拟人口的空间分布;对于2015年福建省人口数据空间化,空间误差模型比空间滞后模型的回归拟合效果更好;人口数据空间化结果精度比较高,在空间上能精细展现2015年福建省的人口分布状况;人口高值区主要集中在县城所在地,人口呈现出主城区高、四周低的空间分布格局。