基于FLUS模型的土地利用空间布局多情景模拟研究 ——以广州市花都区为例

随着二十一世纪全球城市化的快速发展,我国城市化进程现正处于新阶段,新型城市化要求我们要引导城镇用地合理扩展,提高城镇用地利用效率,促进土地资源优化配置和城市空间的合理布局,实现区域协调可持续发展。本研究为实现城市土地利用在空间上科学合理分布,利用FLUS模型对未来城市用地的空间布局进行多情景模拟预测,为土地利用规划编制和城市规划提供有价值的参考。本研究以广州市花都区为实验区域,基于花都区2010年的土地利用现状数据,利用FLUS模型在30m×30m尺度下模拟2015年的土地利用状况,与花都区2015年的土地利用现状进行可靠性验证,通过马尔科夫法预测2025年花都区的各地类土地利用数量,建立耕地保护、生态保护和城市发展三种情景模拟花都区土地利用空间分布。结果表明,FLUS模型模拟结果的Kappa指数高达0.8869,总体精度为0.9132,FOM指数也符合标准水平,模型模拟精度高,在不同情景模拟下的土地利用空间布局均呈现出相当的合理性和科学性,模拟结果可为城市规划布局和土地利用规划提供有价值的参考。     

基于主成分分析法的土地利用景观分区研究——以青龙满族自治县为例

土地利用景观分区关系到区域可持续发展与土地利用变化方向。研究内容:文章以青龙满族自治县为研究对象,利用2009年、2012年的土地利用现状数据,运用Fragstats软件分别计算出2009年、2012年的类型尺度景观格局指数与景观尺度景观格局指数,对研究区进行土地利用景观分区研究。研究方法:景观指数法、主成分分析法。主要结论:(1)从类型尺度分析,景观面积指数与平均斑块面积除建设用地增加外,其余景观类型均减少;各景观类型的斑块个数、斑块密度均增加;分维数表现为建设用地与耕地增加,其余景观类型分维数均减少。(2)从景观尺度分析,除蔓延指数减少外,香农多样性指数、香农均匀度指数、散布与并列指数均增加。(3)运用主成分分析法对研究区进行土地利用景观分区,2009~2012年间青龙满族自治县土地利用程度向中等水平发展,受地形影响土地利用程度均呈现西北地区高、东南地区低的趋势;各乡镇的土地利用水平表现为青龙镇、八道河镇的土地利用程度一直处于较高水平;都山林场与祖山林场由于其土地利用结构单一,土地利用等级处于较低水平。     

基于PLUS模型的徐州市生态系统服务价值多情景模拟研究

研究目的：分析2000—2020年徐州市生态系统服务价值变化规律,模拟多情景下徐州市2030年生态系统服务价值,为资源型城市转型发展提供参考。研究方法：当量因子法与PLUS模型。研究结果：（1）徐州市土地利用类型以耕地和建设用地为主,2000—2020年耕地面积持续下降,湿地与水体面积先减后增。（2）2000—2020年徐州市生态系统服务价值先减后增。（3）在三种情景模拟中,生态系统服务价值均出现损失,调节服务价值损失最大,耕地、草地面积减少是生态系统服务价值减少的重要原因。城镇发展情景下,建设用地侵占其他地类速度加快,生态系统服务价值下降趋势最为明显。生态保护情景下,生态系统服务价值损失量最少。研究结论：资源型城市在未来发展中应均衡经济发展与生态保护,同时加强规划引领,促进资源型城市绿色转型发展。     

济南市土地利用变化模拟预测研究

基于快速城镇化的济南市土地利用变化状况,选择CLUE-S模型和FLUS模型对其2035年土地利用情况进行模拟预测,对预测结果进行比较。结果表明:CLUE-S模型和FLUS模型模拟机理有所不同,但在概率运算的方法上FLUS模型比CLUE-S模型更具有优势;两种模型模拟的2016年济南市区土地利用变化预测结果与土地利用变更调查成果的一致性程度均较高,但CLUS-S模型较FLUS模型更具有一定的优势。CLUE-S模型和FLUS模型各有其优势和不足,整合不同模型的优点,研发出具有开放性的综合模型是未来土地利用变化模拟预测的发展趋势,为国土空间规划的编制和管理提供更精确的参考依据。     

小尺度土地利用空间模拟模型研究进展

土地利用变化是景观生态学重要的研究领域,通过模型模拟土地利用变化趋势是该领域的主要研究内容之一。CLUE-S模型作为此模型中的一种可以较好地模拟小尺度范围内土地利用变化情景,已经在国内外多个地区的土地利用变化研究中得到广泛应用。本文论述国内外学者对CLUE-S模型的应用情况,在此基础上详细分析CLUE-S模型的组成,并对该模型发展方向进行展望。     

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。     

怒江州土地利用模拟及生态系统服务价值评估——基于PLUS模型的多情景分析

[目的]为测度怒江州土地利用及生态系统服务价值。[方法]文章借助斑块生成土地利用变化模拟模型（Patch-generating Land Use Simulation Model,PLUS）及当量因子法计算3种情景下土地利用变化的生态系统服务价值（Ecosystem Services Values,ESV）,选取2013年和2019年两期遥感数据及2013—2019年NPP和粮食产量、播种面积以及粮食价格数据进行2025年土地利用变化模拟并对其生态系统服务价值进行评估。[结果]（1）采用PLUS模型对2025年怒江州土地利用变化类型模拟的效果较好,其总体精度为82.3%,FOM值为0.26,说明模型具有普适性;（2） 2019年自然情景下的ESV为764.18亿元,2025年自然发展、生态保护及耕地保护情景的ESV分别为759.42亿元、764.16亿元和762.80亿元;（3）生态价值敏感度小于1,表明怒江州ESV对生态系数缺乏弹性,结果可信;（4）在生态价值变化度中,林地和水域变化度大于1,说明林地和水域面积变化对怒江州ESV的影响大。[结论]怒江州土地利用变化度小,生态系统服务价...     

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。     

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。     

基于城镇化水平和GDP情景下中国未来30年土地利用变化模拟

研究目的:预测中国未来30年(2010年、2020年和2030年)土地利用变化趋势,为土地利用总体规划和土地政策制定提供参考。研究方法:借助于GKSIM模型,通过定量化总人口、城镇化率和GDP对土地利用变化的驱动作用,预测未来土地利用变化趋势。研究结果:未来30年中国耕地、牧草地、水域将呈减少趋势,而园地、林地、居民点工矿、交通用地、未利用土地呈增加趋势。研究结论:改变传统土地利用模式和管理方式,实行节约、集约利用土地战略,对保障国家粮食安全和生态安全具有重要意义。     

青龙满族自治县景观生态安全格局研究

[目的]引用俞孔坚的景观安全格局理论,借助Arc GIS10、Conefor Sensinode2.2和In VEST2.2.0制图软件构建青龙满族自治县景观生态安全格局,针对景观生态安全格局各组分的分布特点,提出相应的生态规划对策,以期为青龙满族自治县维护生态系统稳定、合理进行生态规划提供借鉴。[方法]首先,综合考虑斑块自身特征属性和外界环境因素,通过景观斑块质量评价来识别源地;其次,根据最小累积阻力模型构建最小累积阻力面并划分为3个最小累积阻力等级,分别对应生态保育区、生态防护区和生态培育区3个生态功能区;最后,确定生态廊道和战略点。[结果]源地占研究区总面积的3.59%,源地内耕地、园地、林地、草地、水体所占比例分别为0.14%、0.25%、66.86%、17.21%、15.54%;生态保育区占研究区总面积的34.98%,生态保育区内耕地、园地、林地、草地、水体、其他用地所占比例分别为6.73%、8.69%、49.32%、29.57%、3.40%、2.29%;生态防护区占研究区总面积的36.40%,生态防护区内耕地、园地、林地、草地、水体、其他用地所占比例分别为10.31%、18.57%、37.68%、26.67%、1.87%、4.91%;生态培育区占研究区总面积的28.62%,生态培育区内耕地、园地、林地、草地、水体、其他用地所占比例分别为11.31%、15.57%、39.80%、26.70%、2.28%、4.34%;沿景观低阻力区分布有7条生态廊道;有8个战略点。[结论]文章所构建景观生态安全格局基本符合青龙满族自治县实际情况,各景观生态安全格局组分有不同的特点,对应有相应的生态规划对策。     

青龙满族自治县生态敏感性评价及区划

[目的]通过生态敏感性评价,可以确定优先发展区域以及重点保护区域,其结果是制定土地利用规划和生态功能区划的基础。[方法]文章以青龙满族自治县为研究对象,结合实际选取了土壤侵蚀敏感性、沙漠化敏感性和生境敏感性3个评价因子,在单因子敏感性评价的基础上,根据"木桶原理"运用GIS工具进行生态敏感性综合评价,并按评价结果进行敏感性等级分区。[结果]青龙满族自治县极敏感性区域主要分布在都山林场、八道河乡、祖山镇、马圈子镇西北部、凉水河乡东部、肖营子镇东北部、七道河乡东部以及草碾乡与官场乡紧邻桃林口水库的区域,占该县总面积的21.37%;高度敏感区域主要分布在祖山镇、木头凳镇、安子岭乡、八道河乡和官厂乡,占该县总面积的48.16%;中度敏感区的分布与高度敏感区基本一致,占该县总面积的17.27%;轻度敏感区域占该县总面积的13.20%,包括除去上述地区的该县其他地区,主要为村镇建设用地。县域极敏感性区和高度敏感区面积占比达69.53%,整体生态敏感性较高。[结论]针对不同的区域,该文分别提出了针对性的保护和开发建议,极度和高度敏感性区域的工作重点是保护而非资源开发,生态中度敏感区最应处理好"开发与保护"的关系,而对于轻度敏感区域,仍要坚持"生态优先"的原则,保证"生活三废"和"工业三废"的合理排放。     

基于InVEST模型的昌黎县土地利用变化对生境质量的影响研究

[目的]研究土地利用变化引起的生态效应已成为生态学的核心内容,评估土地利用变化引起的生境质量时空变化可以为区域生态规划和土地规划提供科学依据。[方法]文章以昌黎县为例。采用InVEST模型中的生境质量模块评估昌黎县生境质量,根据生境质量指数将生境划分为差、较差、一般、良好和优等5个等级,同时分析土地利用及景观格局的变化对生境质量产生的影响。[结果](1)2010~2015年,昌黎县土地利用变化主要特点为耕地资源大量减少,建设用地迅速扩张,整体景观的斑块数量及斑块密度增加,蔓延度指数减少,说明研究区整体破碎化程度增加,景观均匀度指数和多样性指数的增加,说明各景观组分所占面积比例差异变小,分布的均匀程度增大;(2)两期生境质量格局呈现为西部沿河地带和东北部区域高,生境质量指数大于0.6,中北部的昌黎镇以及距离城镇较近或是位于主要交通网连接处的区域生境质量较低,生境质量指数低于0.2,昌黎县其他地区的生境质量指数主要在0.4~0.6之间;(3)昌黎县生境质量整体处于一般水平,2010和2015年生境质量得分在[0.4,0.6)之间的面积分别占全县45.46%和44.69%,2015年生境质量得分区间为[0.2,0.4)、[0.4,0.6)、[0.6,0.8)和[0.8,1.0)的斑块生境面积较2010年分别减少了0.72%、0.77%、0.24%和0.13%,只有最差等级[0-0.2)得分区间的比例较2010年增加1.87%,说明昌黎县整体生境质量2015年较2010年有所下降。[结论]研究结果可以为制定合理的土地管理政策提供科学依据,同时对生物多样性的保护具有一定积极的作用。     

基于SEE模型的小城镇土地集约利用评价研究——以遵义县为例

文章阐释小城镇土地集约利用的内涵,在此基础上构建"社会-经济-生态"(SEE)模型建立指标体系,对遵义县30个乡镇土地集约水平进行了评价,并对"社会-经济-生态"协调性水平进行分析。结果表明:遵义县各乡镇土地集约利用水平具有明显的地域差异性,南白镇、虾子镇处于高度集约水平;石板镇、泮水镇等处于中等集约水平;乌江镇、尚稽镇等属于一般集约水平;新民镇等土地利用不集约。就协调度分析得出:经济层指数最高,社会层其次,生态层指数最低。总体来说,协调性水平与集约度相关性显著,且两者均表现出较高的空间相关性。并提出土地集约优化利用的对策措施,以期为实现小城镇可持续发展提供理论依据。     

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。     

基于耦合协调度模型的都匀市土地利用变化与经济增长协调性研究

[目的]土地利用与社会经济发展之间关系的研究对于新型城镇化建设具有重要的意义;研究分析都匀市土地利用与社会经济发展的耦合关系,探究如何合理利用土地资源,更好推动区域经济发展。[方法]以贵州省第一批新型城镇化试点城市都匀市为研究区,从土地利用和社会经济两个系统入手,采用层次分析法建立综合评价指标体系,并运用耦合协调度模型对都匀市土地利用与社会经济发展的协调度进行了测算。[结果] 2009—2016年都匀市土地利用与社会经济发展协调度呈不断上升趋势,协调度等级由轻度失调上升到初级协调状态;协调发展类型由社会经济发展滞后型变为土地利用滞后型。[结论]都匀市土地利用与社会经济发展之间,总体协调发展度水平仍旧较低,且土地利用落后于社会经济发展。结合都匀市今后发展,建议制定合理的土地利用开发利用规划,加大对建设用地挖潜的力度,同时注重耕地保护。     

基于NRCA模型的乡镇地域多功能空间特征及格局优化

[目的]探索识别乡村地域优势功能的方法,实现县域乡镇层面空间发展格局优化,为定位乡镇发展方向、实施乡村规划管理及促进区域可持续发展提供科学依据。[方法]以青龙满族自治县乡镇地域为研究对象,构建乡镇地域多功能评价指标体系,运用熵权法及综合评价模型计算2016年乡镇地域功能值,利用GIS技术和空间集中度指数分析不同地域功能的空间分异特征,基于标准显示性比较优势指数(NRCA)判定优势功能,并进一步划分优势功能区,实现乡镇地域空间格局优化。[结果](1)青龙县乡镇地域功能空间分异特征显著,农业生产功能呈现中部强南部弱的空间特征;经济发展功能表现出中心乡镇强,其他乡镇弱的格局;人居保障功能以青龙镇为强核心向外辐射并逐渐减弱;文旅休闲功能地域差异明显,祖山镇和青龙镇高居前列;生态服务功能整体较强,县域北部优于南部;青龙镇、祖山镇地域多功能性较强,其他乡镇较弱。(2)基于NRCA模型确定了青龙县乡镇地域空间5种优势功能区,并针对各优势功能区提出发展建议。[结论]基于NRCA模型可以有效判定乡村地域优势功能,并划分优势功能区,实现乡镇地域空间格局优化。     

基于DEA模型的山东省农地利用经济效益分析

山东省农地面积较广,利用类型丰富,农地的合理利用对推进山东省农业经济发展及土地资源的可持续发展具有重要意义。文章阐述了山东省农地利用状况,从自然因素、土地投入、农业土地利用结构、农业从业人员素质、农产品市场意识及经营手段等方面探讨影响农地利用经济效益的因素,通过构建DEA模型,对农地利用经济效益进行应用分析,并提出加大农业用地投入和建设、优化农业用地结构和规模、强化市场经营意识和管理等提高山东省农地利用经济效益的对策建议,以期为山东省土地合理规划利用提供理论依据。     

中国生态脆弱区土地可持续利用评价研究

该文以县域为研究单元,针对中国黄土高原区、北方农牧交错区、西北干旱风沙区、西南岩溶区和三江源区等生态脆弱区域,从环境支持性、资源保护性、经济可行性和社会可接受性等四方面建立了土地可持续利用评价体系,综合评价了各区的土地利用可持续性程度及其空间分布特征。结果表明:黄土高原区和三江源区的弱度、较弱可持续性等级县数比例各为55.14%和87.5%,整体可持续性较低;其余三区强度和较强可持续性等级的县比重均超过或接近40%,可持续性相对较高。从空间上看,新疆昆仑山北坡绿洲区、黄土高原丘陵沟壑区、宁夏南部山区、青海三江源区和贵州南部岩溶山区是弱度土地可持续性的主要聚集区。