基于Markov-C 5.0的CA城市用地布局模拟预测方法

研究目的:针对多用地类别的城市用地模拟预测提出一种科学合理的预测模型,为土地利用总体规划编制和土地利用结构优化调整提供依据和技术方法。研究方法:在分析了城市用地模拟预测中常用方法的优缺点和适用环境后,提出了一种综合采用Markov模型和C 5.0分类算法的城市用地布局模拟预测CA模型,该模型的思想是采用Markov方法获取各类土地之间的流向,结合各类土地规模的预测结果确定用地增长量,采用C 5.0分类算法获取各类土地之间的转换规则,最后以武汉市为例对该方法进行了论证。研究结果:通过该方法模拟的武汉市2012年各类土地的规模和分布总模拟精度达到91.2%,与实际情况高度一致,说明该方法能够很好的模拟武汉市的土地利用规模和布局。研究结论:该方法可以直观的了解各空间因子与转换规则的关系,并能够很好的对城市的未来情况进行模拟预测,还能够了解城市内部各类用地间的作用机理。     

基于区域战略的江苏省土地统筹利用分区研究

研究目的:提出区域土地统筹利用分区的概念和划分方法,以江苏省为案例进行分析,为区域土地利用、城乡建设等相关规划的编制提供科学依据。研究方法:结合主成分分析法和空间聚类法进行综合分区;采用演绎法划分实施区域发展战略的土地利用保障区;以空间迭置法构建江苏省土地统筹利用分区。研究结果:将江苏省划分为4个土地统筹利用大区、7个亚区。研究结论:统筹区域土地利用应将土地利用的现实和未来相结合,以土地统筹利用分区作为研究的空间依据,该分区是土地利用区划和土地利用功能分类的结合,属于区划性质,兼有土地利用功能分类的特点。     

基于MSVM-CA模型的区域土地利用演变模拟

研究目的:探索一种基于多类支持向量机自动获取地理元胞自动机非线性转换规则的方法(MSVM-CA),并将其用来模拟复杂的土地利用动态演化。研究方法:以长江口北岸启东市2002—2007年的土地利用演变模拟为例,采用1-A-1方法在每两类样本数据间训练一个分类器,将模拟土地利用变化的主要特征变量映射到Hilbert空间,通过多类支持向量机建立最优分割超平面,运用决策函数计算元胞到最优分割超平面的距离,并转换为元胞土地利用类型的转换概率。然后利用蒙特卡罗方法,确定元胞的转化状态,循环完成土地利用演变模拟,最后对模拟结果进行精度分析。研究结果:对照2007年遥感影像分类得到的实际土地利用分类图,实验模拟结果数量上正确率平均达到88.99%,模拟结果的总体分类精度为86.75%,Kappa系数为0.85。研究结论:基于多类支持向量机的非线性元胞自动机方法具有较高的模拟精度,可以应用于模拟多类土地利用类型之间的演变。     

坡度空间谱与空间关系参与下的土地利用分类研究

研究目的:依据《土地利用现状分类》,利用QuickBird高空间分辨率遥感影像,采用面向对象的影像分析方法对黄土高原实验区土地利用进行分类,探索提高土地资源数量及质量信息挖掘的广度、深度、自动化程度与准确度,提高工作效率,为国土资源行业的土地资源遥感监测工作提供技术参考。研究方法:在光谱和纹理分类的基础上,提出利用坡度空间谱和对象空间关系构建决策规则的方法;通过对DEM数据的学习,可以得到对象的高程、坡度和坡度空间谱;通过空间方位、距离和拓扑关系,可以分析对象之间的位置关系;最后将学习所得的规则加入到土地利用分类的规则集中。研究结果:相对于完全基于光谱和纹理信息的分类方法,本方法使分类总精度和KAPPA系数分别从76%和0.71提高到87%和0.86。研究结论:坡度空间谱与空间关系规则的应用能有效减少混分,提高分类精度,对于黄土高原区域土地利用分类规则集的构建具有参考价值。     

快速城市化地区土地利用动态变化及结构效率分析——以江苏省为例

研究目的:利用江苏省1997-2006年土地利用变更调查数据,分析江苏省近10年间的土地利用动态变化及土地利用结构效率.研究方法:土地利用动态变化数量模型和数据包络分析.研究结果:(1)1997-2006年,江苏省各地市中扬州市的土地利用最为活跃,而连云港市的土地利用最不活跃.(2)全省土地利用程度不断增强,区域土地利用程度存在差异.(3)全省区域间土地利用变化的空间差异明显.(4)DEA弱有效和DEA非有效区域应通过土地利用结构调整,提高土地利用的投入产出水平.研究结论:DEA方法能较好地应用于区域土地利用结构效率分析并有效揭示区域土地利用结构调整的方向.     

基于偏最小二乘回归的投影寻踪耦合模型在土地利用预测中的应用

研究目的:构建偏最小二乘回归投影寻踪耦合模型(PLS-PP),提高土地利用预测精度。研究方法:文献分析法,偏最小二乘回归模型和投影寻踪模型,实证分析法。研究结果:(1)此模型预测结果的相对误差绝对值均值从PLS模型的3.92%,降低到了0.13%;(2)将投影寻踪与偏最小二乘回归耦合,运用偏最小二乘回归法提取对因变量影响强的成分,克服了变量之间多重相关性的问题,并降低投影寻踪输入维数。运用基于实数编码的加速遗传算法来优化投影指标函数,实现过程更为简单。研究结论:PLS-PP耦合模型是研究土地利用预测的有效的方法,可以为区域土地资源管理和制定地方经济发展政策提供支持。     

土地利用规模和结构调整的环境影响评价模型研究

研究目的:构建一个可全面定量评价土地利用规模和结构调整相关环境影响的模型体系。研究方法:系统整合土地利用类型转移计算模型、多样性指数模型、土地生态服务价值计算模型、生态足迹和生态承载力评价模型等相关模型,并以上海市为例进行实证研究。研究结果:该模型体系比较全面地评价了上海市土地利用规划的环境影响,结果显示上海市的土地利用规划将导致区域土地利用结构明显变化,在一定程度上减少区域生态压力。研究结论:该模型体系能够客观评价土地利用规模和结构调整的相关环境影响,有一定的应用推广价值。     

基于超循环理论的土地利用结构预测模型与实证研究

研究目的：将超循环理论引入土地利用变化模型研究,构建一个新的用于土地利用结构预测的数值模型。研究方法：类比法,超循环模型,马尔科夫模型,数值拟合。研究结果：（1）土地利用系统是典型的达尔文系统,符合超循环模型描述的演化机制;（2）马尔科夫模型是超循环模型的特例,其土地利用类型转移概率矩阵方法可计算部分超循环模型参数;（3）深圳市的实证表明,在大部分土地利用类型预测中超循环模型比马尔科夫模型更加贴近现实,参数?值的可变性使得超循环模型更能表示外生因素的影响。研究结论：超循环模型是一个具有可行性和较强灵活性的土地利用变化模型,在未来具有一定应用前景。     

中国省际土地利用隐性形态时空格局、驱动力与转型模式

研究目的:土地利用转型与经济社会发展密切关联,探究土地利用转型格局、过程与模式以改进土地管理政策、调控土地利用转型。研究方法:综合指数法,横向比较法。研究结果:中国省际土地利用隐性形态的时空格局与区域经济社会发展阶段高度吻合;土地利用隐性形态指数在空间上由东部沿海向西部内陆梯度减小,局部呈"条带状"和"抱团式"集聚;土地利用隐性形态变化的主要驱动力包括资源环境承载力格局变化、城镇化、差别化土地政策;土地利用转型具有周期性和阶段性,转型周期呈现"S型"演化态势;各省市所处土地利用转型阶段差异较大,但整体处于土地利用转型的中阶稳定态。研究结论:应选择差别化土地利用转型路径,塑造与区域经济社会发展阶段相适应的土地利用格局。     

基于耦合协调度的土地利用经济效益空间差异分析——以浙江省为例

研究目的:以土地投入产出率为支点,探析浙江省11个城市的土地利用经济效益的空间相关性和异质性,以期为高效利用和优化配置土地资源提供参考。研究方法:耦合协调度模型、熵值法和空间分析法。研究结果:(1)浙江省土地利用经济效益整体水平较高,但各城市之间土地利用经济效益的空间差异性显著;(2)浙江省土地利用经济效益表现出显著的空间集聚形态;(3)浙江省土地利用经济效益空间差异主要受区位条件、城市发展策略、产业结构、城市人口数量与质量的影响。研究结论:根据区域土地利用经济效益的空间分异特点,制定差异化策略,推动土地利用综合经济效益的最大化。     

环境约束下中国城市土地利用效率空间差异及驱动机制 ——基于285个地级及以上城市的研究

研究目的:明确环境约束下中国城市土地利用效率空间差异及驱动机制。研究方法:基于序列DEA的SE-U-SBM模型、Dagum基尼系数、Kernel密度估计、Markov链和空间杜宾模型。研究结果:环境约束下中国城市土地利用效率整体偏低,存在空间不均衡特征且具有波动扩大趋势,空间因素对城市土地利用效率具有不可忽视的影响,与高(低)水平为邻能够提高本地城市土地利用效率向上(下)转移的概率。地市空间尺度下产业结构升级对城市土地利用效率具有显著为正的直接效应,政府财力直接效应和间接效应均为负,城市化进程和人口密度对城市土地利用效率的直接效应和间接效应均不显著。研究结论:提升中国城市土地利用效率应坚持绿色集约导向,从新型城镇化推进、产业结构升级、营商环境建设和节能减排等方面系统推进,积极发挥土地利用效率领先城市的溢出和示范作用。     

松嫩高平原土地利用格局空间尺度识别及其关联关系研究

研究目的:实现由传统的人工识别到自动识别土地利用格局空间尺度的方法创新,为优化区域土地利用格局提供科学依据。研究方法:基于分形理论,采用二阶导数对计盒维数模型进行改进和优化。研究结果:(1)研究区土地利用格局在900 m×900 m尺度上具有明显的分形特征;(2)1991年、2003年和2015年研究区土地利用格局表现为各土地利用类型之间空间作用力、分布均匀程度和内部联结性的大小不同,并呈现出空间相互关联关系复杂性;(3)1991—2015年,研究区土地利用格局空间相互关联关系变化特征明显,表现为土地利用格局中竞争强度强弱的差异。研究结论:(1)改进的计盒维数模型能够实现土地利用格局空间尺度的自动识别;(2)建立的计盒维数自动识别尺度模型,确定研究区土地利用格局空间尺度900 m×900 m是独立最小地理单元,也是分析土地利用格局变化的最优尺度。     

基于DPSIR模型的市域土地空间配置优化——以天津市为例

研究目的：探索适合城市地域土地空间配置优化的综合定量研究方法，为相关规划与决策提供参考。研究方法：驱动力—压力—状态—影响—响应（DPSIR）模型， GIS空间分析法，综合适宜性评价与景观健康评价。研究结果：基于DPSIR模型分析天津市域土地利用的主要压力与影响因素，评价其综合适宜性状态，基于此划定经济发展优先、生态保护优先和协调发展三个土地空间配置方案，并对三个方案进行景观健康影响评价，发现以协调发展方案进行城市建设对未来景观生态健康的影响最小，因此建议选择协调方案作为天津市域土地空间配置优化和功能分区的首选方案。研究结论：基于DRSIR模型进行市域土地空间配置优化研究，不仅有助于研究者针对不同城市土地利用特点选择评价内容与指标，而且可定量化评价土地空间配置方案的潜在生态影响，在一定程度上减少土地空间配置优化方案选择中的人为主观因素，为合理利用土地资源提供科学依据。     

基于GWLR模型的不同栅格尺度下城市用地空间扩张驱动力研究——以徐州市为例

城市用地扩张驱动力存在空间异质性,从局部视角分析城市用地扩张驱动力对深入认识城市用地扩张过程及城市规划与管理具有重要意义。然而,在采用栅格数据分析城市用地扩张驱动力时,栅格尺度往往会影响驱动力研究的可靠性。因此,本文以徐州市中心城区为例,基于遥感影像解译数据,在分析研究区城市用地扩张特征基础上,分别采用30m×30m、60m×60m、90m×90m、120m×120m和150m×150m分辨率的栅格数据,运用能够反映驱动力空间异质性的地理加权Logistic回归模型(GWLR)对2005~2015年研究区城市用地空间扩张的驱动力进行分析,通过对比不同栅格尺度回归模型拟合效果确定最优栅格尺度,并分析最优栅格尺度下城市用地扩张驱动力。结果表明:GWLR模型可解决全局模型难以克服的空间异质性问题,GWLR模型结果优于Logistic回归模型;研究区城市用地空间扩张驱动力的最佳栅格尺度为90m×90m;2005~2015年研究区城市扩张为外延式扩张和飞地式扩张,主要沿交通干线向对外交通轴线及水系方向扩张;其城市扩张最主要受到高速公路、高速出口、一般公路、区中心和水系的距离的影响,到高速公路的距离对于研究区东部地区影响较强,到区中心和高速公路出口的距离在南部地区影响较强,到一般公路、水系的距离在北部地区影响较强,其余各变量也在不同的区域对城市用地扩张产生不同程度的影响。     

小城镇建设用地指标配置模式--以重庆市为例

研究目的:构建一套系统的、动态的小城镇建设用地总量控制模型,寻求在总量约束下如何实现用地结构优化和供给速度合理化的配置方案.研究方法:文献资料分析和数学模型法.研究结果:可持续发展的小城镇建设用地指标配置模式,解决了小城镇建设用地总规模问题、建设用地结构配置以及小城镇建设用地供给速度问题.研究结论:小城镇建设规模要结合当地实际,在保证粮食安全的前提下,把有限的土地资源配置到优势产业或部门中去,发挥其最大综合效益.     

多尺度视角下高校教育用地集约利用评价研究 ——以山东省为例

研究目的:从宏观—中观—微观尺度研究山东省高校教育用地集约利用水平并提出相关对策建议,对土地供给侧结构性改革背景下制定科学合理的高校用地政策具有参考价值。研究方法:多因素综合评价法、空间分异法、对比分析法。研究结果:(1)宏观尺度上,全省高校教育用地集约利用得分为79.45分,全省67所高校中最高为100分、最低仅为35.68分,差异明显;不同类型高校得分也存在显著差距,部分院校特色用地安排不足;(2)中观尺度上,全省高校教育用地集约利用空间格局与区域经济发展水平基本吻合,呈现由东向西递减的空间特征。城市规模等级与土地集约利用水平存在正相关,等级越高,集约程度越高;(3)微观尺度上,老校区集约度高于新校区;经翻修和扩建后的老校区,集约水平高于非教学用地比重大的老校区。研究结论:山东省高校教育用地集约利用水平不高且区域差异明显,建设时间、区位条件、结构布局等是影响高校教育用地集约利用水平的主要因素,不同情况下的高校建设标准应酌情考虑。     

基于马尔科夫模型的土地格局变化预测——以青岛市为例

在遥感和地理信息系统的支持下,利用1995、1998和2000年的Landsat-TM假彩色合成影像作为信息源,获取青岛市土地利用类型的转化数据,结合马尔科夫过程模型确定相应的转移概率矩阵,再次应用马尔科夫过程模拟土地利用的未来演变趋势.结果表明,随着经济的迅速发展,研究区内耕地的变化最大,主要转变为林地和城乡工矿居住用地。     

耕地征收最优规模的理论与实证研究 ——基于边际理论视角

研究目的：针对当前盲目征收耕地的现象,探讨耕地征收最优规模测算方法,为科学调控耕地征收提供参考依 据。研究方法：生产函数模型与面板计量方法。研究结果：2005—2010年耕地征收实际规模从过度征收逐步趋近于最优规模;“十二五”期间需新增耕地规模为153.27万hm2。研究结论：（1）基于边际理论视角测算耕地征收最优规模的方法具有科学性和可操作性,可为各地合理确定耕地征收规模和土地利用总体规划修编提供参考;（2）保障粮食安全前提下的耕地效益最大化是确定当前最优征收规模的标准;（3）提升耕地的边际效益是解决当前耕地保护与建设用地扩张矛盾的关键。