城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系——以成都市为例

利用2000-2008年TM/ETM+数据,基于遥感、GIS技术与人机交互式判读解译方法获取城市土地利用数据,运用单窗算法和空间建模方法定量反演城市地表温度;在此基础上,对城市土地利用与地面热效应时空变化特征的关系进行分析。结果表明:城市土地利用时空演变以耕地、林地向建设用地、水域转移导致面积快速下降与建设用地不断侵吞耕地为主要特征;土地利用变化导致地面低温区范围减少25.927×10⁴ hm²,常温区和高温区面积分别增加12.093×10⁴ hm²和5.834×10⁴ hm²;高温区中建设用地面积比例最大,建设用地与水域、水田的平均温度分别达最高与最低;地表温度空间格局表现为各温度区呈不同形状的带状分布,热源密集分布在成都市城南高新区、城西住宅区、城中心商贸区以及城东的工业基地等区域,二环路外温度呈下降趋势;建设用地加剧了城市热效应,而水域则缓解了城市热效,不透水性与地表温度的反演结果呈较强的正相关性。因此,研究结论对于热岛效应研究、改善人居环境具有科学意义和应用价值。     

中国西北地区多情景土地利用优化与碳储量评估

土地利用/覆盖变化(LUCC)是导致陆地生态系统碳储量变化的主要因素,研究未来不同情景下的土地利用和碳储量变化过程,有助于制定科学的土地利用政策和提高区域陆地生态系统碳储量.研究构建了GMMOP-PLUS-InVEST模型,通过多源数据分析了2000～2020年中国西北地区土地利用和碳储量的变化特征,并预测了自然发展(ND)、经济发展(ED)、生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下的2030年中国西北地区土地利用和碳储量.结果表明：(1)2000～2020年,草地面积减少了1 680.99×10⁴ hm²,耕地、林地、水域、湿地、建筑用地和未利用地面积分别增加了201.19×10⁴、 208.47×10⁴、 91.54×10⁴、 51.30×10⁴、 157.40×10⁴和971.09×10⁴ hm².(2)2000～2020年,土壤和地下碳储量减少,死亡有机物和地上碳储量增加,总碳储量减...     

基于生态-经济导向的泰州市建设用地优化配置

土地利用管制不能仅着眼于总量规模控制,同时也要关注空间优化配置。但在该问题研究中,对具有市场价格的经济要素可以精确度量,而对土地利用中具有外部性的自然属性却无法准确把握;或者单纯从自然生态属性评价土地利用适宜性,对土地利用的经济属性未引起足够重视。本文把自然生态和社会经济要素纳入一个统筹分析框架,建立建设用地配置适宜性评价指标体系,采用蒙特卡洛（Monte Carlo）法构建优化模型,并对2030年泰州市建设用地分布进行优化模拟。结果显示,泰州市的建设用地应向城区、县城和南部沿江乡镇集中,优化配置规模为9.36×10⁴hm²,占市域建设用地总量的61.1%。该配置方案能充分发挥经济发展适宜地区的经济潜力,并缓解建设用地扩展对生态敏感空间与优质农业空间的压力。     

基于区域土地利用规划的黄河口湿地退缩风险分析

为了解未来15 a土地利用长期规划对湿地变化的影响,明确建设用地扩张对湿地的威胁,揭示湿地丧失的潜在风险,制定积极的湿地保护策略,根据山东省垦利县2005年TM影像和2005-2020年土地利用规划数据,运用空间分析方法,分析了规划期间建设用地扩展对区域湿地的侵占威胁,并对湿地退缩的潜在风险进行了评估。结果表明:①研究区域现状湿地面积为107 497.80 hm²,占全区总面积的46.32%,湿地资源丰富;湿地类型多;②根据现有规划,到2020年,研究区建设用地平均每年将增长542.50 hm² ;新增建设用地总量中,约29.54%是由湿地转换而来,湿地被建设用地扩展侵占比较严重;③规划期内,湿地面积呈下降趋势,约5 057.53 hm²的湿地将转变为建设用地;县域内各乡镇湿地减少的速度和幅度不同,区域差异较明显,其中董集乡和郝家镇变化幅度较大,垦利街道办事处、胜坨镇和永安镇也高于垦利县平均变化水平;在各类湿地类型的变化上,苇地减少幅度最大,15 a期间减少43.87%,灌溉水田面积减少最多,约2 211.75 hm²;④对湿地被建设侵占的风险分析表明,研究区内处于高风险的湿地面积共有17 024.45 hm²,低风险湿地面积约为29 846.89 hm²,无风险湿地面积为60 626.46 hm²,湿地损失的整体潜在风险较高。     

耦合MOP与GeoSOS-FLUS模型的县级土地利用结构与布局复合优化

在自然资源整合不断加强,土地利用结构日趋复杂的形势下,采用单一土地利用结构优化方式难以有效满足区域土地利用合理规划的需求。综合考虑生态文明、乡村振兴、城乡融合等土地可持续利用目标,构建土地利用结构优化与布局优化的集成体系,对提升规划适用性具有积极作用。选取常州市金坛区为研究区,以经济效益与生态效益为优化目标,设置自然演变、经济优先和生态优先三种发展情景,在通过MOP(多目标规划)模型进行土地利用结构优化的基础上,利用GeoSOS-FLUS模型实现土地利用布局优化。结果表明:通过集成MOP和GeoSOS-FLUS模型,采用"结构+约束+布局+准则"研究模式探索县域单元下的土地利用结构布局优化,对调整土地利用结构,优化土地利用空间布局有一定帮助。从案例分析结果看,城镇工矿用地数量在自然演变和经济效益优先情景下分别增加了39%和95%;林地在生态效益优先情景下增加了40%;农村居民点在三种情景下分别减少33%、66%和66%。在三种发展情景下,空间格局都将面临城镇空间与生态空间两级分化的现象,后期区域发展中应加强城乡土地利用与生态保护协调发展,促进空间布局均衡化。     

广东省土地利用驱动下红树林潜在生境预测

为探索土地利用变化对红树林潜在生境分布的影响,融合MaxEnt模型和Dyna-CLUE模型,建立了土地利用驱动下红树林生境变化的定量预测方法.以中国红树林分布面积最大的广东省作为研究区,利用MaxEnt模型模拟红树林在自然条件下的理论适生区,采用Dyna-CLUE模型预测2030年的三种土地利用变化情景,最后将模拟的土地利用格局作为限制条件估算未来可供红树林生境分布的空间.结果表明,2020年广东省红树林潜在生境面积约34531hm²,2030年趋势情景下湿地将减少58.61%,红树林潜在生境面积将退化至24375hm²;可持续发展情景下通过改进土地利用策略并开展一定规模的退塘还湿,红树林潜在生境面积将增加至38125hm²;生态保护情景下,如能开展全面的生态保护和恢复,红树林潜在生境面积可达到47525hm².本研究的研究方法可有效预测不同海岸带土地利用驱动下红树林潜在生境的空间变化.研究结果发现,不同土地利用政策会对红树林潜在生境分布造成明显影响;通过改进政策,可显著提升红树林潜在生境的面积和完整性.本结论可为区域红树林保护与生境修复的空间规划及政策制定等提供科学支持.     

基于土地资源优化配置方案的“三网”绿化工程研究

论文综合土地适宜性评价与土地利用相匹配、各生态功能区空间格局导向性和高效生态农业发展目标的原则,提出了黄河三角洲土地资源优化配置方案。基于该方案,在GIS技术的支持下,对黄河三角洲土地资源进行优化配置研究。最后,针对"三网"绿化工程规划,对基于优化配置后的未绿化宜林牧用地进行立地条件分析和树种配置,全力打造黄河三角洲生态绿洲。     

土地利用改造规划的多因子空间分析

以福清市土地利用分布为例 ,在完成土地利用状况和土地适宜性参评因子空间数据库基础上 ,集成土地适宜性综合指数模型和地块紧凑度模型 ,开发了基于地理信息系统的土地适宜性评价和土地利用控制决策支持系统。通过土地适宜性多因子空间分析 ,模拟大农业 (耕地、林地、园地 )各目标用地条件下各地块土地使用适宜度 ,并结合土地利用现状 ,得到单目标土地改造方案 ;再经模型优化和综合比较得出多目标土地利用改造规划可选方案。计算结果表明 ,福清市土地资源中开发改造为新耕地的潜力极有限 ,而用于开发改造新林地和园地的土地尚有226 80km₂ 和36 34km₂ ,为福清市土地利用改造规划和总体规划的制定和调整提供了定量依据。     

旅游城镇化背景下沿海小镇的土地利用空间格局演变与驱动机制研究——以大连市金石滩国家旅游度假区为例

研究以多时序土地利用、遥感数据为基础,通过GIS技术结合土地利用动态度、空间叠置与转置模型分析1992-2009 年大连金石滩国家旅游度假区土地利用空间格局演变及驱动机制。研究表明:①土地利用数量变化模式呈现耕地面积大量减少,建设用地迅速增加:1992-2009 年各土地利用类型单一动态度中耕地减少速度最快,为4.66%;建设用地增加最快,为21.32%;耕地大部分转移为建设用地,1992-2009 年耕地转向建设用地的面积为891.35 hm²,占总耕地转移面积的54.76%;旅游用地面积增加了425.35 hm²,占建设用地增长面积的27.69%;②建设用地空间扩展呈现出沿交通干线和海岸线分布,且主要集中在龙山村、满家滩和陈家村的南部交通干线区域,并从该区域不断向周围地区扩张;③与非旅游城镇相比,金石滩逐步从原有单一土地利用类型向旅游主导的复合型用地转变,在“政府”、“企业”和“居民”三个主体影响下,经历了以“自然保护为主-旅游开发为主-保护为前提适度开发”的演化历程。     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

城乡过渡区土地利用变化模拟与生态风险时空异质性特征

以1998年和2009年的TM/ETM影像及各种土地利用驱动因子数据为基础,采用Binary Logistic及CA-Markov模型对延安市宝塔区城乡过渡区的土地利用类型进行了模拟和预测,并用GS+9.0和ArcGIS 9.3软件对该城乡过渡区1998年、2009年和2020年的土地利用生态风险指数进行了时空异质性分析. 结果表明:①以Binary Logistic模型得到的2009年的各土地利用类型概率图作为CA-Markov模型中的适宜性图集,模拟2020年各土地利用类型的ROC值(Logisti C回归检验值)均达到0.70以上. ②由2020年土地利用模拟结果可知,建设用地和耕地变化最为明显,其中建设用地增幅18.64%,耕地减幅15.42%,二者增减的幅度相近. ③对土地利用生态风险异质性的分析可知,以人类活动为主导的土地利用方式改变了原有土地利用空间结构,严重危害了土地利用的景观完整性和结构性. ④2009─2020年该城乡过渡区整体生态风险呈高风险分布态势,生态风险指数由2009年的0.06增至2020年的0.66.      

粮食安全视角下的土地资源优化配置及其关键问题

土地资源优化配置是提高土地资源利用效率、缓解土地用途冲突、促进人地和谐发展的重要手段。当前中国土地资源优化配置研究在理论探索与实践应用方面均取得积极进展,但面对土地利用急剧变化、土地管理效率低下及生态系统退化等现实问题,传统的以“数量—空间耦合”为核心的优化配置方式已难以满足当前人类追求美好生活的需求和国土空间可持续发展的目标要求。与此同时,全球粮食安全正面临一系列严峻挑战,土地资源优化配置将直接影响并作用于粮食生产与经济发展之间的冲突协调过程。改革开放以来,南京大学立足和服务于国家战略需求与重点区域发展（长三角及沿海地区）,以保障资源安全与粮食安全目标为导向,围绕土地资源优化配置开展了大量研究和实践,主要集中在耕地利用格局优化、耕地集约利用转型、耕地保护与利用规划、土地利用与城乡规划、国土整治与农用地管理、土地利用制度创新、土地经济政策优化等特色研究领域,充分发挥地理学与管理学交叉学科优势,为国家土地资源优化与可持续利用的学科发展和制度创新做出了积极贡献。综上,通过系统梳理土地资源优化配置相关研究进展,总结归纳中国土地资源配置的关键问题,进一步在回顾南京大学学术贡献的基础上提出粮食安全视角下的中国土地资源优化配置面临的机遇与挑战,试图为可持续土地利用优化提供借鉴和参考。     

土地整治项目区耕地资源优化配置研究

耕地细碎化会导致农业生产效率降低、土地利用可持续性下降、耕地撂荒增多等多种农业问题,土地整治是当前中国改善耕地细碎化的重要途径之一。为探索适宜的土地整治计量模型以解决耕地资源优化配置问题,基于多目标线性规划,从工程设计、权属调整、地块分配三方面构建土地整治项目区耕地资源优化配置模型,并选取典型土地整治项目进行案例分析。研究结果表明：通过模型优化,案例区农业生产消耗降低了20.41%、地块平均规模增大了53.72%、户均地块数降低了34.92%,平均耕作距离减小了68.17%,可促进耕地细碎化问题的改善,有利于农业生产效率的提升。研究对丰富土地整治规划设计方法,推动耕地细碎化问题解决具有参考和借鉴意义。     

基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例

由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.     

基于生态服务价值的多目标水源地土地利用结构优化

为探讨首都水源地最佳水土资源优化配置模式,选取北京山区怀柔水库流域为研究对象,基于研究区5期(1990、1995、2000、2005 和2008)卫星遥感影像数据,分析了怀柔水库流域1990~2008年间土地利用时空变化特征,并基于生态服务价值理论、灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对怀柔水库流域土地利用进行空间优化配置模式研究.结果表明:现有土地利用结构在优化配置后流域生态系统服务功能价值较2008年增加1795.4万元,增幅5.4%.其中,流域涵养水源功能价值量增加最多,为560.9万元,净化大气的价值增长幅度最大,增长率达到9.3%.研究结果可为该区域水土地资源的可持续利用、开发和管理提供科学依据.     

城市景观格局时空特征的热环境效应研究——以广州市花都区为例

1999-2009 年,广州市花都区经历了经济腾飞的10 a,不断变迁的城市景观格局时刻影响着热环境的分布.论文基于Landsat TM/ETM+遥感数据,获得地温反演图和土地利用类型图.采用均值-标准差法划分热力等级以分析热力重心变化,并与建设用地重心变化作对比.通过移动窗口得出可视化的景观指数,指数刻画包括景观多样性和建设用地密度、形状和分布状况,进而分析景观指数与地温间的相关性.研究结果表明:区内南部受人类活动影响最为剧烈;土地利用类型并非是影响地温分布的唯一因素;区内城市景观格局多样性与地温虽存在正相关关系,但随着多样性程度加剧且各组合面积比例均匀,降低了两者相关程度;建设用地面积比例、分离度与地温的相关关系较为稳定,且比例较高或分离度较低的所在区域通常为高温区;建设用地平均分维指数与地温的相关性随着其形状的复杂性加剧和分布范围扩大而降低,即影响了高温形成的程度.     

土地利用的碳排放效率及其低碳优化——基于能源消耗的视角

碳排放效率可以弥补碳排放总量等指标对碳排放作为成本对期望产出作用考虑不足的弱点。研究以土地利用中能源消耗产生的碳排放为基础,基于投入导向的CCR与BCC模型测算土地利用碳排放的总效率、技术效率、规模效率与规模报酬。研究结果表明:30个省份中仅内蒙古、福建、广西、青海土地利用碳排放总效率有效;技术效率与规模效率的效率值及其分布与土地利用特征存在联系,规模效率有效地区分布远小于技术有效;规模效率有效省份与规模报酬不变省份存在不一致,改善土地利用碳排放规模效率需要考虑地区规模报酬所处阶段。因此对26个碳排放非DEA有效省份的土地利用从投入与产出进行低碳优化,并给出投入冗余度与产出不足率。最后针对低碳优化结果,设计包含土地利用能源投入控制以及基于土地资源配置的产出优化的土地利用低碳排放对策,以实现碳排放效率有效。     

广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患情景分析

生态安全隐患区域的空间检测和获取对城市生态安全保护起到重要的作用。论文利用智能计算模型和空间分析技术,对广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患进行了多情景模拟和分析。研究表明：① 空间冲突区域主要分布在城市边缘区。在城市生态用地占广州市总面积的15%、30%和50%情景下,分别占空间冲突总面积的95.40%、86.28%和77.45%,白云、花都、天河和番禺是空间冲突发生的主要区域。与之相反,城市核心区冲突区域面积所占比例逐渐增加。在50%情景时,空间冲突区域面积急剧增加,广州市城市生态用地控制指标面临着巨大的空间冲突压力。② 城市生态安全隐患区域主要分布在城市边缘区,在50%情景时,城市边缘区的隐患区域面积占隐患区域总面积的74.13%,白云区和花都区是生态安全隐患区域分布最集中的区域。而位于城市核心区的隐患区域,面临着更大的生态安全压力。研究结果可为城市生态安全的监控和预警提供参考,为城市生态保护提供可借鉴的方法和分析工具。     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.