规划情景约束下山地丘陵区土地利用空间格局模拟*——以重庆市綦江区为例

[目的]以重庆市綦江区为研究对象,通过模拟预测2010—2020年规划调控影响下研究区的土地利用空间格局变化特征,以期为目标情景下土地利用规划的空间实施提供技术支持。[方法]文章通过构建Dyna-CLUE模型分别模拟研究区在自然增长和规划约束引导下的土地利用空间格局,并对照自然情景进而分析规划约束下土地利用空间格局的表现特征。[结果]比较AutoLogistic模型与传统Logistic模型回归结果发现,除建设用地外,其他地类的ROC值都有显著提升;对比两种情景模拟结果发现,到2020年,研究区内耕地、农村居民点、未利用地较自然情景显著减少,林地、园地显著增加,城镇建设用地增长规模较自然增长情景减少171.86hm~2;规划情景约束下,2010—2015年研究区地类转移以耕地转建设用地为主,2015—2020年以耕地转林地为主,耕地转建设用地次之,再次为农村居民点转耕地。[结论]Dyna-CLUE模型模拟中,运用添加自相关因子的AutoLogistic模型代替传统Logistic模型进行空间驱动力分析,能够显著提升模型模拟精度;规划约束下,退耕还林、农村居民点复垦和农业结构调整等工作的开展是耕地减少、林园地显著增加,建设用地规模得以控制的重要原因;退耕还林成果在规划约束情景中得到较好体现,表明规划目标对于引导土地利用空间格局定向变化有重要作用,但是丘陵山地的耕地减少态势也需得到足够重视,建议推进耕地产能建设从而协调生态保护与粮食安全间的用地需求。     

基于CA-Markov模型的哈尔滨市土地利用变化预测研究

[目的]研究土地利用变化特征并预测未来变化趋势,为土地资源合理利用提供科学的依据。[方法]以哈尔滨市为例,基于1992、2003和2014年3期遥感数据,建立以经济生态为主的转换规则,采用MCE模型、土地利用重心迁移模型和CA-Markov模型分析研究区22年土地利用动态变化特征,并对2025年土地利用变化进行预测。[结果](1)1992~2014年,耕地迅速减少,林地和水域波动变化,草地缓慢减少,建设用地由于耕地的转入不断扩张,未利用地大量转出成为耕地。耕地和建设用地重心具有明显的方向性移动,两者重心呈远离趋势。(2)试验得到的2014年土地利用结果和实际解译数据Kappa系数达0.878 0,表明转换规则的制定可行,模型可信度较高。(3)2014~2025年土地利用变化趋势较1992~2014年存在差异,耕地持续减少,且减少速度加快,林地基本处于动态平衡状态,草地空间位置变化活跃,水域面积增加,建设用地仍然保持增长。耕地重心加快向城市边缘区移动,建设用地重心向西南方向移动速度降低。[结论]运用CA-Markov模型对哈尔滨市土地利用变化进行科学合理的分析和预测,对哈尔滨市的土地资源的合理高效利用具有重要意义。     

基于土地利用功能最大化的多情景土地利用优化研究

目的 基于土地利用功能价值最大化对自然发展情景、农业生产功能优先情景、经济发展功能优先情景及生态保育功能优先情景下的土地利用结构及布局进行优化,得到2026年保定市土地利用合理结构与布局。方法 文章利用MOP模型优化各情景土地利用结构、FLUS模型优化各情景土地利用空间布局、耦合协调模型分析各情景功能协调性。结果 各情景下草地面积都减少,建设用地及水域面积都增长。除农业生产功能优先情景外,耕地面积都呈下降趋势。经济发展功能优先情景土地利用功能总价值最高,农业生产功能优先情景最低;各情景下建设用地都以外延式增长;林地都以外延式及填充式在山地丘陵地区扩张;农业生产功能优先、经济发展功能优先及生态保育功能优先情景的土地利用结构耦合协调度高于自然发展情景,经济发展功能优先情景下功能间关系最协调。结论 在现行土地利用变化趋势下,未来保定市土地利用功能将严重失调,需严格落实耕地及生态用地保护政策、推动建设用地高效利用,实现土地利用功能协调及价值最大化。     

基于多目标线性规划的濮阳市土地利用优化分析

选择濮阳市作为分析对象，综合考虑经济、生态、社会效益目标，通过构建多目标线性规划模型，对2016年末濮阳市土地利用现状以及2020—2025年的社会发展趋势进行分析，并对主要指标做出了预测，在此基础上建立土地利用的经济效益和生态效益目标函数，同时采用制约条件反映社会效益目标。将效益最大化作为指导原则，得到经济效益最大化、生态效益最大化、经济效益和生态效益并重三个备选方案。结果分析表明，经济效益与生态效益并重是最佳方案，优化后得到耕地面积是270 980.5公顷，满足了濮阳市土地利用规划中耕地保有量的要求，林地面积增加了17 180.61公顷，达到了林木覆盖率30.8%的要求。另外，城镇工矿用地面积以及交通运输用地面积增加，农村居民点面积减少，促进了城市的开发。该方案不仅提高了土地利用的综合效益，也实现了土地利用的绿色发展和可持续发展。     

面向碳排放效率的多目标土地利用结构与布局优化研究 ——以杭州市萧山区为例

研究目的：基于碳排放效率设置经济效率优先与碳排放效率优先两种发展情景，探究经济发展目标与碳减排目标不同优先序组合时，土地利用结构和土地利用布局差异性优化结果。研究方法：多目标规划模型、GeoSOS-FLUS模型。研究结果：（1）经济效率优先情景下，研究区总经济效率和总碳排放效率比现状分别提高了43.32%与3.53%；城镇工矿用地、其他农用地以及园地的面积比现状有显著的增加，景观以集中的空间形态扩张；耕地和农村居民点比现状有较大幅度的减少，景观呈现破碎化分布。（2）碳排放效率优先情景下，研究区总经济效率比现状减少了3.02%，总碳排放效率比现状提高了8.23%；园地、林地以及其他农用地面积比现状有显著的增加，景观以集中的空间形态扩张；城镇工矿用地和农村居民点面积有适度缩减，景观呈现集中布局。研究结论：在耕地保护任务和“三区三线”管控等约束下，兼顾经济发展目标与碳减排目标的“多目标发展导向”国土空间治理应该耦合土地政策协同管控土地利用结构和布局，合理满足受发展目标优先序驱动的用地需求。     

河南省土地利用变化特征及其空间格局

[目的]通过分析河南省2011~2016年土地利用变化特征和空间格局状况,以期为日后河南省合理开发、利用土地资源提供一定的理论指导。[方法]基于河南省土地变化特征,通过马尔科夫模型对河南省2011~2016年土地变化特征进行分析,从多个角度揭示该地区土地利用结构变化情况,并对河南省土地空间利用变化进行评价。[结果]河南省建设用地增加幅度最大,耕地、水域用地有不同程度的减少。土地空间变换主要表现为耕地和林地、水域用地、建设用地等土地类型之间的变换。由土地利用综合区可知,不同土地类型转换过程中,草地是转换比率最小的类型。[结论]河南省的各类土地利用之间的矛盾日益激烈,直接或间接地影响社会经济制度、土地政策和土地管理,因此,有必要加强开展土地资源管理和规划、保护生态环境等方面的工作。     

武汉市城区土地利用景观格局变化分析与模拟

基于1994年和2005年TM影像,在遥感和地理信息系统技术支持下,分析武汉市城区土地利用及景观格局变化特征,利用CA Markov模型预测研究区2016年土地利用景观格局.结果表明:研究期内耕地、草地和水域大面积减少,建设用地和林地则以较快速度增加,末利用地有所减少.景观格局变化呈现出"破碎度增加、多样性和均匀度微减、优势度微增"的特征.预计到2016年,耕地和水域将继续大面积减少,建设用地仍将以较大幅度扩展,林地增加速度趋缓.     

基于FLUS模型的景泰县土地利用动态变化与趋势预测

土地利用变化研究是分析土地利用中存在问题的重要环节，开展土地利用动态变化与趋势预测，是加强土地资源管理，提高土地资源利用率的重要保障。本文选取甘肃省景泰县2000年、2010年和2020年三期Landsat-TM/ETM、Landsat 8遥感影像作为基础数据，通过未来土地利用模拟（FLUS）模型分析土地利用发展趋势、预测2030年土地利用格局。结果表明，（1）景泰县土地利用整体动态度变化速率较快，耕地、林地、其他草地、水域、建设用地和其他土地六种地类产生转移的面积占其总面积的6.01%，其他草地为主要的转出型地类，建设用地为转入型，增幅较明显。（2）通过模拟2030年土地利用格局，建设用地集中点由北向南部兰州经济圈转移，自然因素影响下北部水域面积小幅减少，耕地与林地无明显变化，其他草地继续为转出型地类。研究表明FLUS模型预测土地利用格局符合景泰县实际情况，方法切实可行，是开展土地利用变化预测较好的方法，研究结果对优化土地利用结构、编制国土空间总体规划、制定土地管理政策具有重大的指导意义。     

广西石漠化地区土地利用空间变化的生态风险研究

[目的]利用2000年、2005年、2010年、2015年广西轻度及以上石漠化的69个区/县土地利用数据,分析其土地利用时空变化特点,揭示其变化对该区域土地生态风险的影响。[方法]基于GIS支持,采用土地利用动态变化度、土地转移流、土地生态风险指数(RSI)等对研究区土地生态风险的异质性特征进行定量分析。[结果](1)2000—2015年广西石漠化地区土地利用动态度呈逐渐增大趋势,土地利用动态度变化,反映出研究区土地利用变化较频繁。(2)耕地、林地、草地、建设用地4类用地转移的数量与方向决定着广西石漠化地区土地利用变化的特征。(3)2000—2015年广西石漠化各区/县土地生态风险程度略微增大,南部的贵港、南宁是生态重警区,研究区的土地生态安全有待进一步改善。(4)土地生态风险指数与土地利用类型变化的活跃程度呈正相关。[结论]研究区未来土地利用,应进一步优化土地资源配置,加强生态环境保护,提高土地利用综合效益。     

农作物空间格局动态变化模拟模型(CROPS)构建

农作物空间格局指特定区域内农作物种植结构、空间分布等信息,是农业土地系统的核心内容之一,也是农业结构调整的重要依据。随着空间模拟技术的发展,农业土地系统的时空动态表达成为可能,但传统模型方法更多关注土地利用类型的转化,而忽视耕地内部农作物格局时空特征的表达。该研究基于CLUE-S土地利用变化模拟模型,进行了概念模型设计、框架和模块重建、参数本底化和校正,研究并提出一个适用于我国农作物空间格局动态变化模拟模型（CROPS,Crop Pattern Simulator）的可行架构,使其能够实现区域尺度土地利用变化与农作物空间格局变化的双层动态模拟。CROPS模型采用了两层次嵌套模拟的模型结构,第一个层次实现对耕地空间格局动态变化过程和状态的表达,第二层次基于第一层次的模拟输出的耕地空间格局,实现耕地内部的农作物空间格局动态变化的有效模拟。CROPS模型主要包括非空间和空间两个大模块,空间模块又包括空间模块I和空间模块II。CROPS模型在东北三省进行了区域应用,结果表明,模型总体模拟效果较好,能够科学合理的表达耕地空间格局和农作物空间格局的动态变化过程。     

不同土地利用情景下农村景观生态格局优化

景观格局优化是实现有限土地资源优化利用的有效途径。文章以重庆市江津区龙华镇为样区,设置4种不同土地利用情景,通过8个景观格局指数与生态阻力对各情景设置进行分析,在此基础上采用最小累积阻力模型,构建不同景观组分别对4种不同土地利用情景(基准情景、生态情景、发展情景、综合情景)的景观格局进行优化,遴选最佳优化路径。结果表明:样区耕地景观占比最大,这有助于促进景观生态功能的开发与利用;样区较高程度的景观破碎化与较差的景观连通性对景观生态功能的开发与利用产生较大的阻碍作用;比较4种土地利用情景,综合情景的生态源面积大于其它3种情景,且生态源的分布情况也较其它3种情景均匀;在构建生态廊道体系时,综合情景下的物质、能量及物种的流通性也较其它3种情景强;而且,综合情景下的生态节点跟其它3种情景相比,无论是在功能数量上还是在空间分布上,均具有更强的合理性。     

天津市七里海湿地土地利用结构优化配置

研究目的:研究兼顾生态效益和经济效益的天津市七里海湿地土地利用结构优化配置,为促进区域可持续发展提供依据。研究方法:运用多目标优化模型,将生态承载力、生态绿当量和经济效益作为生态效益和经济效益双优化表征,研究土地利用结构优化配置。研究结果:采用该方法获取的土地利用结构优化配置结果表明,研究区的土地利用结构得到优化,经济效益和生态效益得以兼顾,有利于当地实现持续健康发展。研究结论:利用多目标优化模型不但能够较好地协调利益相互竞争的多种目标,而且优化算法具有可靠的数学基础,可以成为区域土地利用结构优化的主要方法。     

Integrated assessment of cropping patterns under different policy scenarios in Quzhou County,North China Plain

Agricultural land use is affected by government policies and leads to different consequences of regional sustainability. In this work, changes in cropping patterns including acreage, cropping locations and management-related environmental impacts were simulated under various policy scenarios for Quzhou County, China. This county is in China's major agricultural region, the North China Plain. Four dominant crop systems were categorized (winter wheat/summer maize, winter wheat/summer maize/spring maize, cotton, and vegetables) and analyzed, following two alternative policy scenarios that either prioritized government funding to subsidize crop production (“subsidy” scenario) or promoted advanced irrigation techniques (“technique” scenario). Input–output coefficients for all four crop systems were determined, mainly irrigation demand, yield, and price of produce, but other factors like a limited area of arable land and scarce regional water resources were also considered. For the simulation, a LINDO Inc. system was linked with the CLUE (Conversion of Land Use and its Effects) model. Temporal changes of crop systems were simulated with the LINDO system, whereas spatial dynamics of cropping patterns were simulated with the CLUE model, based on land suitability maps. The results show that crop patterns changed variably with time under the two scenarios, and water availability was the primary constraint on sustainability of land use. Under the subsidy scenario, winter wheat/summer maize/spring maize became dominant across the entire county, replacing other crop systems. In contrast, the vegetable system gradually occupied farmland surrounding the township under the technique scenario. The different policies produced opposite consequences for regional sustainability. Although a “subsidy” policy contributed to farmers’ income, it did not encourage water conservation for sustainable crop production, leading to land abandonment because of water shortage. In contrast, the “technique” policy partially cut direct financial benefits to farmers, but promoted water conservation and made a substantial contribution to agricultural sustainability.     

基于耕地综合质量的基本农田布局优化——以河南省温县为例

研究目的:有效整合农用地分等与土地质量地球化学评估两项成果,补充完善区域基本农田布局优化方法。研究方法:运用GIS空间分析法整合农用地分等与土地质量地球化学评估两项成果,对研究区基本农田进行耕地综合质量评价。运用名特优农产品喜嗜典型元素分析法,确定基本农田布局优化方案。研究结果:温县基本农田布局优化后不仅面积增加了37 hm2,调入的基本农田利用等、肥力、环境健康、地化综合质量都大幅提高,有益元素N、P富集区面积大幅增加59.30 hm2和185.61 hm2,有害重金属元素Pb的2—3级富集区面积大幅减少195.45 hm2。研究结论:基本农田布局优化是贯彻落实"十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地"基本国策的重要工作;整合成果丰富了耕地综合质量的内涵,为区域土地资源的合理、高效、可持续利用提供科学依据。     

鄂尔多斯市农地资源调查及效益评价

[目的]文章分析了2007—2016年10年来鄂尔多斯市农地数量变化情况,同时从经济、社会、生态3个维度入手,对此期间内鄂尔多斯市农地资源利用效益进行测度。[方法]建立鄂尔多斯市农地利用效益指标体系,采用极差法、熵值法确定指标权重,进而对经济效益、社会效益、生态效益及综合效益进行测算。[结果]鄂尔多斯市农地主要包括耕地、园地、林地和牧草地4种类型,占比分别为2.97%、16.23%、43.81%和31.86%;2007—2016年鄂尔多斯市农地数量逐年上升,以园地增长面积最大,耕地增长面积最小,形成以草地、园地为主,林地、耕地为辅的分布特征;10年来鄂尔多斯市经济效益、社会效益、生态效益呈上升趋势,经济效益、社会效益上升幅度大于生态效益,且经济效益、社会效益优于生态效益;除社会效益外,鄂尔多斯市农地利用综合效益、经济效益、生态效益于2012年皆处于"低谷期",但综合效益整体处于上升态势,4种效益上升斜率逐渐趋于一致,农地利用效益步入稳定上升阶段。[结论]鄂尔多斯市农地利用效率逐渐趋于协调稳定上升状态。     

基于GIS的乌鲁木齐市中心城区空间增长边界研究

[目的]在我国城市化过程中,城市空间增长边界的划定作为城市空间管理的重要手段之一,可以有效缓解城市规模无序扩张、土地利用效率不高等问题。[方法]研究主要是根据乌鲁木齐市中心城区土地利用现状数据和社会经济发展数据对城区空间增长边界进行划定和分析,运用BP神经网络方法和灰色模型对2020年乌鲁木齐市的建成区规模进行预测,依托GIS空间数据处理平台对乌鲁木齐市中心城区行政范围进行建设用地适宜性评价,根据建成区规模的预测结果和建设用地适宜性评价结果综合分析获取中心城区空间增长的弹性边界及刚性边界,并分析其划定的合理性及建设用地增长的空间特征。[结果]到2020年乌鲁木齐市中心城区规模预计将达到5.227 6万hm~2。其中城区南部新增建设用地最多,但是城南区域对城市未来发展贡献的潜力较小;北部新增建设用地分布较为分散,主要是因为城区北部存在大面积的农用地。[结论]未来城市空间发展的重要方向是北部,这就面临着建设用地开发与耕地保护之间的矛盾,耕地保护不仅是为了粮食安全,更重要的是其承载的生态功能,完整的生态系统是城市可持续发展的重要基础,如何协调建设用地开发与耕地保护之间的关系显得尤为重要。     

基于双重约束的区域耕地整理适宜性评价研究

[目的]科学合理的适宜性评价是确保耕地整理能够有效开展的前提条件,同时对于我国的耕地保护与粮食安全保障也具有极为重要的意义。[方法]该研究首先选取可以反映区域耕地整理适宜性的指标因子,然后参考胡学东提出的约束条件评价模型,引入区域生态安全和社会经济双重约束,对研究区域在双重约束下的耕地整理适宜性进行评价,并通过K-Means聚类法将研究区域的耕地整理适宜性分区进行合理划分。[结果]生态安全约束和社会经济约束对区域耕地整理适宜性水平具有重大影响,高生态安全约束与高社会经济约束会降低耕地整理的适宜性,低生态安全约束与低社会经济约束会提高耕地整理的适宜性。[结论]引入生态安全约束和社会经济约束后,可以在一定程度上反映山地区域在社会经济与生态安全双重约束状态下的耕地整理适宜性情况,耕地整理适宜性评价结果更加符合当地实际情况,约束条件评价模型可以更加合理准确地对处于约束条件下的耕地整理适宜性进行评价,是对耕地整理适宜性评价方法的丰富与完善。     

常州地区耕地利用空间分异及影响因素分析

[目的]通过分析常州地区耕地总面积时空格局进行分析,并利用耕地区位指数模型测算各子区域耕地面积的空间差异,并在此基础上,分析常州地区耕地利用的影响因素。[方法]文章运用地理综合分析方法分析1985—2015年常州地区耕地利用空间分异;选取人口、社会、经济、环境、科技5方面共12个指标,分析常州地区耕地空间分异的影响因素。[结果]从常州地区耕地面积时间变化来看,1985—2015年常州地区耕地总面积整体呈现出递减趋势;从常州地区耕地面积空间变化来看,总体来说,常州南部地区(溧阳区)为耕地密集区,北部(新北、钟楼、天宁、武进)为耕地稀疏区;从影响因素的效用来看,经济因素的影响效用大,尤其是人均GDP和地均GDP的比重,而社会因素的影响较小,尤其是房屋竣工面积、公路里程。[结论]总体而言,受区域经济发展影响,常州地区耕地面积呈下降趋势,但近年来下降幅度已基本得到控制。