基于改进CLUE-S模型的土地利用变化动态模拟与分析——以广州市增城区为例

利用广州市增城区2005年土地利用变更调查数据,通过对比Logistic回归、人工神经网络(ANN)、Autologistic回归等3种模型分析土地利用类型与其驱动因子之间的关系,选用最佳拟合优度模型结合CLUE-S模型对该区土地利用格局进行模拟,通过与增城区2009年实际土地利用数据对比验证表明模拟结果较为理想,Kappa指数高达0.863 7.在此基础上制定了自然增长模式和地方政府土地利用优化战略模式,模拟增城区2025年的土地利用格局,为该区域土地利用规划修编和今后城市规划布局提供了一定的决策参考依据.     

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。     

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。     

基于最小累积阻力模型的农牧交错带土地利用生态安全格局构建——以鄂尔多斯市准格尔旗为例

选择位于农牧交错带的鄂尔多斯市准格尔旗,基于自然地理情况、社会经济统计及多年土地覆被数据,在对研究区近30年来土地利用时空动态变化进行分析的基础上,运用GIS空间分析技术,借用最小累积阻力模型,对区域内关键土地利用类型进行分析与模拟,判断各土地单元针对关键土地利用类型的适宜度,据此构建区域土地利用生态安全格局,进而提出土地利用安全格局实施和管理的建议。研究结果对区域土地资源的持续利用具有重要的指导意义,并对最小累积阻力模型的应用进行了扩展。     

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.     

基于最小累积阻力模型的农牧交错带土地利用生态安全格局构建——以鄂尔多斯市准格尔旗为例

选择位于农牧交错带的鄂尔多斯市准格尔旗,基于自然地理情况、社会经济统计及多年土地覆被数据,在对研究区近30年来土地利用时空动态变化进行分析的基础上,运用GIS空间分析技术,借用最小累积阻力模型,对区域内关键土地利用类型进行分析与模拟,判断各土地单元针对关键土地利用类型的适宜度,据此构建区域土地利用生态安全格局,进而提出土地利用安全格局实施和管理的建议.研究结果对区域土地资源的持续利用具有重要的指导意义,并对最小累积阻力模型的应用进行了扩展.     

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。     

大汶河流域土地利用变化特征及预测

以大汶河流域为例,通过分析土地利用变化转移矩阵,计算土地利用变化动态度和转移状态;结合元胞自动机-马尔科夫模型,对大汶河流域土地利用格局进行模拟,并对2030年土地利用变化进行预测.结果表明:1985—2017年间研究区土地利用动态度为0.91,土地利用转移状态为0.27,土地利用整体属于弱平衡型转换,其中水体、耕地和...     

基于CLUE-S改进模型和Markov模型的区域土地利用变化多情景模拟

以江西省黎川县为例,通过利用2009年和2015年2期土地利用数据,运用改进的CLUE-S模型和Markov模型对该区2015年土地利用变化进行模拟。同时,设定自然发展、快速发展及生态保护3种情景方案对2025年黎川县土地利用格局进行模拟。结果表明:1)研究中各地类回归拟合度较高,7种地类中ROC最低值为0. 796,通过模拟对比验证,Kappa指数为0. 842 8,表明模拟效果较好; 2)在不同情景下,耕地、园地、林地和草地表现为减少。在自然发展情景下,耕地、园地和草地面积持续减少,林地减少率与水系增加率幅度不大,建设用地和其他土地增大幅度最大;在快速发展情景下,耕地、园地、林地、草地减少速度显著上升,其他土地增长明显下降,建设用地增长最大,将大量侵占周边农用地;在生态保护情景下,耕地、园地、林地和草地仍保持下降态势,但比按自然发展情景减少慢,建设用地的扩张趋势有所限制。     

漳州城市建设用地扩张空间分布模拟

首先利用遥感影像分类获取2000～2005年城市建设用地变化图,选取漳州市2005年度DEM、人口密度、城市规划等影响因子数据,通过空间随机采样方式,建立起2000年至2005年城市建设用地扩张空间分布概率多元Logistic回归模型.运用该模型,结合GIS技术和2009年相关影响力因子数据,模拟出2005年至2009年漳州市区城市建设用地空间分布,并与该地区2005年和2009年两个时期扩张实际变化的城市建设用地空间分布进行验证,结果表明模拟较为理想,城市建设用地扩张模拟灵敏度为0.6952.     

城市生态环境规划的原理与模拟探析

在剖析城市演化历程中的功能变迁与导引的生态环境滞胀类型和危害的基础上,着重利用系统生态学的原理和方法,探讨了可持续发展要求下的城市生态环境规划的目标、原理和研究的内容、方法及过程;提出了以产业结构、土地利用结构和空间格局的调整为核心制定城市生态环境规划的总体思路;创造性地融大气扩散、雨水沉降和植被吸纳SO₂,NO_x及TSP等污染物模型与经济、人口和碳氧平衡等模型于一体,构建了案例城市广州的生态环境综合调控模型,并借助DYNAMO语言模拟得到了广州市未来生态环境规划的优化方案。     

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Logistic 回归模型的张家口市土地利用变化驱动力及建设用地增加空间模拟研究

利用张家口市1989, 2000 和2010 年土地利用数据、数字高程模型(DEM)以及社会经济统计数据, 分析张家口市土地利用变化的时空特征, 构建基于Logistic 回归模型的土地利用变化空间驱动力模型, 定量分析各土地利用类型变化的空间驱动因素, 进行未来建设用地空间格局模拟和预测, 为土地利用系统模拟与预测研究提供一种有效途径和工具。结果表明: 1989-2010 年研究区耕地大面积减少, 主要转为林地、草地和建设用地; 林地大面积增加, 主要来自于草地和耕地; 建设用地面积快速增加, 主要来自耕地、草地和未利用地; 草地、水域、未利用地面积持续减少。400 m 邻域范围内的地类邻域丰度自相关因子、坡度、坡向、距城镇、村庄、道路和自然保护区距离是影响土地利用变化的主要驱动因素。未来建设用地增加多发生在坝下中心城周围及河流谷地, 中心城区向南和向西扩展趋势明显, 万全县、怀来县、蔚县的建设用地增加较多, 且多围绕现有城镇中心进行扩张。     

元胞自动机与神经网络相结合的土地演变模拟

提出了将数据挖掘技术应用于元胞自动机（CA）进行地理模拟的新方法.基于CA原理,利用学习矢量量化神经网络,从不同时相遥感数据中挖掘土地利用演变的内在规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测土地利用格局.在上海市区典型边缘带的应用显示,挖掘出的元胞转换规则,与同期上海城市发展状况相吻合.表明该模型可以满足土地利用演变模拟预测的要求,大大缩短了建立CA转换规则所需时间.     

基于Fragstats的惠州市景观格局生态优化

采用景观格局指数及土地利用转移矩阵分析方法,研究从2000年至2018年惠州市土地利用景观格局特征及时空演变规律,并针对其景观生态发展突显的问题提出优化建议,为惠州市实现粤港澳大湾区生态担当的绿色城市定位提供规划参考。研究结果表明：(1)经历19年景观格局时空演变,惠州市土地利用类型丰富,其中林草地占景观总面积达64.21%,占据土地利用景观结构主导地位;(2)2000—2018年土地利用类型转化面积：未利用地>林草地>耕地>城乡工矿居民用地>水域,未利用地主要转化为林草地、耕地、城乡工矿居民用地而急剧减少,转化后三类用地面积显著增加,水域总体变化不明显;(3)惠州市2000—2018年各景观类型趋于均匀分布,存在多种优势种均衡发展。但与此同时城市化发展也导致其景观破碎化程度加剧,城镇用地边缘离散化,地类之间连接紧密性下降等问题出现。建议通过构建城市三生空间规划体系、生态廊道网络体系及优化城市发展空间布局等方式对惠州市景观格局进行生态优化。     

2000年以来长江经济带土地利用时空演化分析与模拟研究

开展土地利用空间格局分析与模拟是国土空间规划优化管控的重要依据,对促进区域生态文明建设和土地节约集约利用具有重要意义.以长江经济带为研究区域,基于2001年、2009年、2017年三期MODIS全球500 m土地利用数据,采用元胞自动机马尔科夫模型(cellular automata Markov,CA-Markov)和多准则评价方法(multi-criteria evaluation,MCE),进行长江经济带的土地利用时空演化模拟.结果表明：1)2017年土地利用模拟结果与实际土地利用分类结果交叉验证,Kappa系数为0.894 2,表明利用CA-Markov模型和MCE方法进行土地利用时空演化模拟是可行的.2)2000年以来,长江经济带针叶林、阔叶林和混交林的面积明显增加,分别增加0.42万km2、2.67万km2和2.44万km2,而热带多树草原、热带稀树草原和草地分别减少4.76万km2、1.2万km2和0.91万km2,说明我国西部草场转化为林地较为显著.长江经济带土地利用类型发生变化的区域达到33.53%,其中农用地和热带稀树草原之间的相互转移最为活跃,表明长江流域防护林体系建设正在稳步推进,长江经济带实行的退耕还林还草政策,已经在农用地的整治和质量优化中初步见成效,对生态保护和恢复发挥了显著作用.3)模拟结果表明,目前到2025年,长江经济带热带稀树草原的面积将继续增长,达到3.84万km2,主要得益于退耕还林还草等生态恢复政策的持续推进.但热带多树草原面积减少最大,达到了2.68万km2,将在一定程度上影响林地的整体生态功能效应,应引起一定的重视.农用地减少的面积仅次于热带多树草原,为2.27万km2,预示着长江经济带全域范围需要继续加强监管耕地红线,并进一步提升城市土地节约集约利用的力度,实现区域可持续发展的目标.     

快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制

【目的】探索快速城镇化地区耕地景观生态安全格局演变特征及其驱动机制新方法和新思路,为实施 “18亿亩耕地红线”保护政策提供科学依据。【方法】以江苏扬州耕地景观为对象,运用Fragstas 4.2软件和ArcGIS 10.2软件模拟计算扬州耕地景观安全格局时空演变特征;基于统计年鉴数据,运用地理探测器筛选出主导影响因素,并结合地理加权回归软件分析出影响因素之间的空间差异。【结果】扬州市耕地景观生态安全以市中心周边地区向西北方向逐年降低;社会经济影响因子解释度明显高于自然影响因子;各个主导社会经济因素对扬州市耕地景观生态安全格局的影响存在显著的空间差异。【结论】通过GIS空间模拟、地理探测器筛选和地理加权回归模型分析相结合的方法,可以科学准确地模拟分析出快速城镇化地区耕地景观生态安全格局时空演变特征及其驱动机制和空间差异。     

土地利用演变元胞自动机仿真系统设计与实现

元胞自动机模型是土地利用演变模拟与预测的重要工具.文章基于组件式GIS平台SuperMap Objects,利用微软C#语言构建了一套土地利用演变元胞自动机模型仿真系统:LUCC-CA,用于城市土地利用演变的模拟与预测分析.该软件主要包括简单的数据预处理、模型数据输入、各种模型参数设定、模型运行控制、结果精度评价以及模型仿真结果输出等几部分功能.以广东省广州市花都区为例,利用LUCC-CA系统对花都区1995～2005年土地利用演变模拟进行了实证研究.通过精度分析得出2005年模拟结果与该年实际土地利用现状的平均符合度为75.23%.结果表明该模型系统能够较好地反应区域土地利用演变动态,可为相关研究提供参考.     

基于土地适宜性评价的基本农田布局方法研究

为保证粮食安全,在土地适宜性评价的基础上运用Lindo模型预测了规划期的耕地数量,运用熵权系数法等方法进行了基本农田的指标分解,并运用逼近于理想点的方法划定基本农田,取得了较合理的结果,有力的支持了新一轮的土地利用规划.通过在济南市的实证,取得了令人满意的结果.