基于Dyna-CLUE模型的太湖流域建设用地空间扩张模拟

从区域尺度模拟建设用地空间扩张是理解和解释区域土地利用变化过程与趋势的有效途径之一。基于Dyna-CLUE模型,通过1985年以来5个时段太湖流域遥感影像数据及自然与社会经济数据提取先验转换规则,模拟未来太湖流域在耕地保护、生态保护与综合保护3种不同情景模式下建设用地空间增长过程。结果显示：3种模拟情景下Kappa 系数均大于0.75,具有较高的一致性,表明Dyna-CLUE模型在太湖流域建设用地空间扩张模拟中有较强的适用性;3种情景下,综合保护情景下建设用地扩张模拟精度最高;2020与2030年流域建设用地扩张均以大城市周边为主导,其中2010～2020年扩张总量位居前列的城市依次为上海、嘉兴、无锡和湖州等,而2020～2030年依次为嘉兴、苏州、上海和无锡等。2020年、2030年建设用地空间扩张模拟结果基本符合太湖流域建设用地空间扩张的趋势。研究方法及模拟结果相对可靠,以期为未来太湖流域城市化进程中的土地利用规划实施,特别是土地利用宏观需求的空间配置提供一定的借鉴与参考     

中国建设用地增长驱动力研究

近年来我国建设用地不断增加,耕地面积不断减少,建设占用与耕地保护的矛盾日益突出。国家提出运用土地政策参与宏观调控,对建设用地变化及驱动力的研究也成为学界的焦点。已有关于建设用地增长驱动力研究多基于城市经济学单中心模型进行城市建设用地的研究,缺乏全国层面建设用地增长驱动力研究。本文采用1996-2006年省级面板数据,对全国层面建设用地增长的驱动力进行分析。从经济、社会、政府、地理四类因素选择变量,通过模型的比较与择优,构建了建设用地增长的驱动力模型,并分析核心变量对建设用地变化的驱动作用。结果表明:①最终决定全国层面建设用地变化驱动力方程的有三个核心变量,即:人口、GDP和公路营运里程;②通过比较标准化系数发现三个变量对建设用地增长的作用表现为GDP公路营运里程人口;③在东中西地区,核心变量对建设用地的影响程度略有差异,即东部地区为GDP人口公路营运里程;中西部地区为GDP公路营运里程人口。     

基于CLUE-S模型的重庆市主城区土地利用情景模拟

以重庆市主城区为研究区,采用120m×120m栅格大小的数据为模拟基准,借助CLUE-S模型、情景分析法、SPSS软件及ArcGIS10.1软件建立了数量变化和空间分布变化相结合的不同情景下土地利用/覆盖变化的动态模拟模型,并对研究区不同情景下的土地利用/覆盖动态变化进行了模拟,模型综合考虑各种宏观驱动因子与土地利用变化之间的关系,较全面地考虑了多种土地利用/覆盖变化驱动因子,并利用SPSS软件进行相关性分析,确定了各因子的回归模型,提高了模拟结果的精度,通过对已有数据的模拟及精度分析,整体模拟精度达86%以上,在一定程度上反映了该模型在研究高分辨率土地利用/覆盖变化方面有很好的适应性,对土地利用/覆盖变化的复杂性研究和相关部门对土地布局、规划方面具有一定的参考价值。模拟结果表明:到2030年湿地、人工用地、林地将增加,耕地和其它用地减少,草地在不同的情景下均有稍微的增加,耕地和人工用地是变化最大的两种类型,随着时间的推移耕地和林地面积不断接近甚至持平,研究区西部及西南部变化比较明显。     

基于SLEUTH模型的无锡市区土地利用变化情景模拟

以城市化快速发展和生态环境压力突出的无锡市区为研究区,综合集成地形图、交通图以及1980、1995和2000年TM/ETM土地利用遥感解译资料,应用SLEUTH元胞自动机模型对土地利用变化过程进行情景模拟,揭示不同土地保护强度下的土地利用变化趋势。研究结果：SLEUTH模型首先对过去土地利用变化实现了动态模拟,模拟精度较高;在模拟形成的未来土地利用变化情景中,情景Ⅰ是基于维持现状土地利用保护强度基本不变的假设,城镇用地将迅速扩张,并占用大量水田和旱地,城镇扩张形态以边缘增长为主;情景Ⅱ则将水田保护强度提高50%,旱地提高12%,林草地提高50%,则城镇用地迅速扩张及耕地大量被占用的趋势得到有效控制;研究也进一步证明了SLEUTH模型在我国快速城市化背景下土地利用变化模拟和预测中的适用性。     

城市生态用地时空动态及其相关驱动力——以武汉市为例

城市生态用地是维持城市生态安全和可持续发展的重要屏障,研究其动态变化特征及相关驱动力,将为城市规划和生态环境保护决策提供依据。该文以武汉城区为实证区,采用1990、2002、2014年等3期Landsat遥感影像为数据源,采用土地利用变化矩阵量化数量变化,景观格局指数量化空间格局变化,生态服务价值系数和InVEST模型量化质量变化,利用二元逻辑回归模型和梯度分析法量化相关驱动力。研究结果表明:武汉市生态用地总面积持续下降,累计减少239.55 km~2,其中水域为主要转出地类;生境质量下降24%;生态用地斑块破碎度提高,"孤岛化"现象逐渐显现;坡度、建设用地的最小距离、建设用地增长、GDP增长和道路密度是驱动生态用地变化的主要因素,随着城市向三环线外扩张,三环线以外的生态用地面临较高的生态转化风险。     

基于SLEUTH模型的滇池流域城市扩展模拟分析

通过滇池流域1992～2010年城市扩张研究,发现城市建设用地增长主要表现为两种形态：一是边缘增长,表现为城市建成区范围不断扩大;二是道路影响增长,表现为环滇池道路两边新城市单元的产生。基于滇池流域城市扩展变化遥感数据,对SLEUTH城市扩展模型进行校准,模拟30 a间（2010～2040年）3种预案下的昆明城市扩展变化过程,并对模拟结果进行分析。3种模拟预测结果表明：任意管理预案下城市无序扩张,大量农林用地被城市建设用地占用,人口和城市建设用地呈现爆发式增长,滇池沿岸被城市包围,会对滇池水环境产生极大的压力;土地总量控制预案下城市的发展完全按照城市总体规划内容进行,没有考虑城市实际发展过程中的经济、人口等因素影响,没有达到滇池生态环境保护的需要;生态环境保护预案下,能相对有效控制建设用地,减少对农林用地、湿地的侵占,利于滇池环境保护。预测发现,从滇池流域水资源现状来看,即使实施了环境保护模式,人均水资源量仍处于“严重短缺”状态。需要通过调整昆明城镇体系和产业布局,降低城市首位度和人口;采取更为严格的空间管制策略,有效控制城市空间扩展,以减少对滇池流域的环境压力     

基于SD模型的三峡库区快速城镇化地区耕地利用模拟研究

对引起耕地变化的驱动因素进行研究,有利于解决当下人口、经济和社会发展与耕地资源的矛盾。基于对耕地变化相关因素的线性分析,提出改进基于时间序列对耕地变化驱动力静态研究的模式,利用系统动力学模型从动态的耕地变化仿真模拟过程中对长寿区耕地变化趋势进行预测研究,为快速城镇化地区耕地资源的合理利用与保护提供借鉴。结果表明：（1）长寿区耕地面积25 a间共减少 9 535 hm2,在数量上总体呈现波动下降趋势;（2）长寿区耕地变化的主要驱动力与社会经济发展、人口与城市发展、农业结构调整与科技进步密切相关;（3）利用SD模型在不同情景设定下的模拟发现,区内城镇化率对耕地面积的影响＞GDP对耕地面积的影响＞人口增长对耕地面积的影响;（4）耕地利用变化在不同社会经济发展模式下的差异较大,而GDP和城镇化率的缓速增长发展模式最为理想,对区内耕地资源保护有一定的促进作用。由此可以得出,为减轻未来长寿区耕地保护工作压力,必须转变以牺牲耕地作为代价的经济发展模式,通过集约节约用地、积极开展农村建设用地复垦等工作来协调城镇化的快速发展与耕地保护之间的矛盾。 关键词： 耕地变化;驱动力;耕地非农化;系统动力学;城镇化;三峡库区     

基于地块尺度的耕地非农化驱动力空间异质性研究——以武汉市为例

土地用途管制和基本农田保护制度下,耕地非农化概率值和其驱动力的空间作用强度分布在土地资源配置和耕地保护方面有积极的指示性。基于武汉市2000~2011年耕地非农化地块的微观数据,通过比较分析Logistic回归模型和地理加权Logistic回归模型参数估计结果,验证了耕地非农化驱动力的空间异质性,并对异质性的空间分布规律和政策涵义做出总结分析。研究表明:1耕地间的空间依赖效应和建设用地对耕地的空间溢出效应在耕地非农化过程中具有显著影响力,且耕地非农化驱动力存在显著的空间异质性;2地理加权Logistic回归模型由于考虑到数据的空间非平稳状态所以比Logistic回归模型有更好的拟合效果;3耕地非农化驱动力的异质性在空间上呈现出一定规律,这些受到产业布局、经济和城市发展特点等的影响,根据不同驱动力空间异质性产生的原因进行差异化土地管理可以解决耕地保护和建设用地供给间的矛盾。研究结果能从地块尺度上反映出耕地非农化驱动因素的空间异质性,实现了驱动因素作用强度空间分布的可视化,并能为国土资源差异化管理提供理论和实践参考。     

基于RS和GIS的上海城建用地扩展研究

利用多时相遥感影像,借助GIS强大的空间分析功能对上海市城镇建设用地的时空扩展过程、特征、规律作了探讨,结合社会经济统计数据对上海市城镇建设用地扩展驱动力进行了分析和综合评估。研究结果表明：1985~1995年城镇建设用地扩展主要集中于城郊边缘地带,而1995~2000年地区扩展差异则更为明显;上海城市扩展主要侵占的用地类型为耕地,其中以水田为主,同时也占用了较多的农村居民点;上海城镇建设用地在不同方向上扩展程度和规模有较大不同;随着距离城区几何中心点距离的增加,各阶段城镇建设用地扩展强度指数都呈现一个大致相同的变化过程,扩展强度指数最高的区域大多位于上海主城区的外围即城乡交替地带;经济发展是上海城镇建设用地扩展的决定因素,郊区小城镇及小城镇工业的发展是郊区城镇建设用地扩张的一个重要影响因素。     

重庆市不同空间尺度建设用地演进特征与景观格局分析

研究不同空间尺度下城市土地利用的演变过程和变化特征,有助于深入了解和揭示城市土地利用演变时空差异和内在影响机制。以重庆市主城区为例,基于研究区1978~2013年多时序的MSS和Landsat TM/ETM+遥感影像数据,利用Arc GIS技术和景观格局分析理论,从研究区整体尺度、区域尺度和各区尺度等3种空间尺度对研究区建设用地演进特征和景观格局动态变化进行分析。结果表明:(1)1978~2013年研究区不同空间尺度建设用地面积变化趋势基本相似,综合扩展程度指数变化特征也存在一定的规律。在2001年之后研究区建设用地演进过程由低缓发展向高速递增阶段过渡,各区尺度建设用地扩展深受地貌、经济、政策、交通等影响因素的干扰;(2)在不同空间尺度新增斑块数目对比中,边缘扩展模式与跳跃扩展模式的主导优势先后发生3次转换,而在新增斑块面积比对比中边缘扩展模式始终保持绝对优势,填充扩展模式分别在新增斑块数目和面积比的比较中均处于弱势;(3)随着时间的变化,就整体尺度上景观指数变化而言,景观破碎度和景观多样性明显增加,斑块形状趋于简单和规则化,斑块之间连通性不断提高,与城市化进程趋于吻合。但区域尺度和各区尺度深受国家政策环境的影响,景观指数变化则相对复杂。研究结论有助于从空间尺度对城市扩展信息进行挖掘和理解,为其城市规划和土地管理提供一定的科学依据。     

城市边缘区土地利用动态规划管理系统

城市边缘区是城市中最活跃、变化最为迅速的地区，是城市研究的重点地区之一。在分析了城市边缘区土地利用结构特征以及土地利用结构的形成机制的基础上，设计了城市边缘区土地利用动态规划管理系统，包括动态监测子系统、预警子系统和决策子系统三部分。系统的建立围绕边缘区土地的增值特点和土地利用动态更替规律，通过对边缘区土地质量和地价的动态评价，模拟边缘区土地利用的动态更替趋势，在此基础上，从生态环境效益、社会效益和经济效益三方面对边缘区已有的土地利用规划进行分析和调整，并据此提出管理措施。作为一个循环反馈的运行机制，系统充分利用经济杠杆作为调节的终结，以保证规划的合理调整和实施可能，从而促进边缘区土地利用结构的优化。     

流域土地利用变化的长周期水文效应及管理策略

长周期水文效应作为不同强度暴雨事件的综合反映，对流域规划和管理决策非常重要。以太湖地区蠡河流域为研究区，通过解译1984年、1995年和2000年3个时段TM/ETM获得土地利用分布地图，分析其土地利用变化的模式，并基于研究区30年的降水序列，应用长周期水文分析模型L-THIA（Long-Term Hydrologic Impact Assessment），计算3个时段土地利用特征对暴雨地表径流的影响，分析不同土地利用类型水文效应的敏感性，在此基础上总结了减少流域水文效应的土地利用管理策略。分析结果显示，该区土地利用有明显变化，主要表现为水田、旱田向建筑用地的转化，从1984年到2002年，城镇及居民地扩展占流域总面积的4.199 4 ％，地表径流量增加了6.170 ％，不同土地利用方式的水文效应有较大差别，林地、湖滩湿地的敏感性最大，其次是水田和旱田。     

基于SD和CLUE-S模型的区域土地利用变化对土壤有机碳储量影响研究

土地利用/土地覆被变化改变土壤呼吸条件,进而对土壤有机碳储量变化产生影响,而土壤有机碳储量则是影响农业可持续发展和全球碳平衡领域的重要因素。以上海市崇明岛为例,运用系统动力学模型(System Dynamics Model)预测2020、2030年土地利用需求变化,结合CLUE-S模型(Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent Model)得出各种用地类型的空间分布,并引用碳密度法估算三种发展幕景下土地利用变化对土壤有机碳储量的影响。结果表明:2030年三种发展幕景土壤有机碳储量分别为:低速发展幕景为3 093.03×106kg,惯性发展幕景为3 079.47×106kg,高速发展幕景为3 059.81×106kg;研究期内土壤有机碳储量呈现缓慢下降趋势,但人类活动对其扰动较小;SD和CLUE-S耦合模型可以从时间和空间两方面对土壤有机碳储量进行模拟,具有可行性;建议通过加强城镇用地集约利用、农田保护、林地建设来减少人为活动对土壤有机碳储量的影响。     

基于CLUE-S模型的重庆市渝北区土地利用变化动态模拟

以重庆市渝北区为研究区域,运用CLUE-S模型,结合Logistic回归分析,分别以2007年和2009年为基期,对渝北区2013年土地利用情况进行模拟研究,在此基础上构建了渝北区2013~2020年3种不同情景的土地利用变化模式,模拟了3种情景模式下渝北区在2020年的土地利用空间分布格局。结果表明:(1)两期模拟的正确率分别达到了92.26%和94%,Kappa系数值分别为90.32%和92.5%,均取得了较好的模拟效果,说明CLUE-S模型适用于渝北区的土地利用空间格局变化的模拟研究,具有较好的模拟区域土地利用时空变化的能力;(2)地形、国道、省道、高速公路等主要道路、河流、城镇和村庄是影响渝北区土地利用空间格局变化的重要驱动因素;(3)在3种情景模式中,主要的用地格局变化均发生在两江新区,区内建设用地总体呈现向东北部扩张的趋势,表明区域经济社会发展政策对用地类型的变化具有较大的影响;(4)从促进城乡统筹和谐发展、土地节约集约利用、生态环境显著改善和保护耕地的区域发展目标而言,情景模式2为较为合理的发展模式。研究结果可为决策部门在土地可持续利用和土地管理方面提供参考依据。     

利用广义加性模型解析长江中游城市群城镇用地扩展驱动力

研究城镇用地扩展的时空驱动机制对城市群的科学可续发展与国土空间规划具有重要意义.利用广义加性模型(General Additive Model,GAM),选取社会经济因子、自然因子和邻域因子,解析长江中游城市群1990～2015年城镇用地扩展驱动力的时空分异特征,挖掘各子城市群的核心驱动力并对其进行功能识别.结果表明:(1)25年间,长江中游城市群驱动因子时空差异显著.核心城市武汉、长沙、南昌极化效应明显,涓滴效应逐渐显现,但城市群仍未打破行政区划壁垒.(2)三大子城市群的核心驱动因子差异显著.其中,人口和地均GDP对各子城市群城镇用地扩展影响最大,武汉城市圈和环鄱阳湖城市群的空间溢出效应高于长株潭城市群,且城镇用地扩展模式渐由单核驱动发展为双核驱动.(3)核心驱动因子与城市群城镇用地扩展之间具有显著的非线性关系,且呈现地域性和阶段性特征.(4)GAM模型能够解释城镇用地扩展过程中各因子之间的非线性关系,较Logistic和Nonliner-Logistic模型具有更高的拟合优度和验证精度,表明了其探索非线性驱动力的优势.     

Development of a land-use forecast tool for future water resources assessment: case study for the Mekong River 3S Sub-basins

Land-use change is one of the major factors that alter local and regional hydrology. For areas experiencing fast expansion of urban and agriculture areas, land-use changes often adversely affect stream flow and water resources at the local and watershed scale. The Sekong, Sesan, and Srepok (3S) Sub-basins are a part of the Lower Mekong River Basin and include land in Cambodia, Lao People’s Democratic Republic (Laos), and Viet Nam. The region is experiencing a dynamic land-use transition because of rapid changes in its economy, society, and environment. Major land-use changes include deforestation of native rain forest, expansion of agricultural and urban areas, and expansion of commercial plantation such as rubber trees. These land-use alterations have affected local and regional hydrologic processes, resulting in stream flow shortages during the dry season and flash flooding due to deforestation. In this research, deforestation in the 3S Sub-basins over the period 1993–1997 was analyzed using multi-logistic regression. The regression analysis indicated that density of agricultural cells within a 5-km radius from each forest cell and slope strongly affected the deforestation process. A land-use forecast model to simulate deforestation and urbanization sites was developed in GIS based on local land-use change trends. The model was applied to 2003 land use to forecast 2033 land use and future water demand, which was further compared with present stream flow measurements during the dry season at various places in the region. The entire approach from the land-use forecast to its impact assessment on stream flow could help local stakeholders understand watershed-wide future water resources risks and develop future water resources plans. With the 3S Sub-basins being used as a case study area, this article presents a land-use forecast tool; simulated 2033 land-use and water demand; and the estimation of the impact of the forecasted future water demand on the local stream flow.     

城市区域土地利用变化及驱动机制研究 --以长江三角洲地区为例

以正处于一个新的成长期的城市群——长江三角洲地区为例,分析其工业化、城市化进程中的城市区域土地利用变化态势及内在驱动机理。通过对长江三角洲地区城市区域各地类面积比例的动态分析,发现研究区土地利用变化的主要方面是建设用地比例的增加以及耕地和水域面积比例的减少。在此基础上建立驱动因素体系,利用相关分析和主因子分析方法,并构建城市区域土地利用变化驱动力模型,得出长江三角洲城市区域土地利用变化的主要驱动因素是人口的增长和非农化、经济总量的增加以及劳动力的非农化。但是不同的时期,主要驱动力随着社会经济发展的特点和土地利用的特点不断变化：人口的非农化(城市化率)的作用不断增强;经济总量增长的作用明显的减弱;第三产业的发展对建设用地比例增加的驱动作用越来越强。