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。     

基于CA-Markov模型的鄱阳湖区土地利用变化模拟研究

以鄱阳湖区为研究区,采用Logistic回归测度不同影响因子与各地类之间的驱动作用,结合Markov预测构建适用于湖区土地利用变化模拟的元胞自动机模型,对模型精度进行检验并对湖区未来土地利用发展趋势进行模拟预测。结果表明:(1)2000~2010年湖区各地类变化幅度呈显著提升趋势,草地是最活跃地类,耕地面积大幅下降,城镇化扩张稳定;(2)不同影响因子对各地类的驱动作用方向与解释能力各不相同,整体解释效果良好,各个ROC检验值均超过了0.81;(3)CA-Markov模型整体Kappa系数0.85,点对点精度75%,模拟结果具有较高精度,其中模型对于林地、耕地及水域变化的模拟效果最优;(4)2010~2025年湖区各地类变化幅度有所扩大,但其变化活跃程度趋向稳定;(5)2010~2025年耕地、林地面积减少主要是城市建设用地的侵占所致,其它类型转变为居民用地的单向变化趋势显著,湖区城镇化进程大幅加速,主要集中在昌九一体化城市群区域;(6)2010~2025年草地、未利用土地面积增加主要集中在湖区各区县城镇边缘地带,城镇化进程中绿地保护措施效果明显,但仍容易造成耕地、林地抛荒等状况。     

汉江流域土地利用/覆被变化的水文效应模拟研究

针对流域LUCC驱动因子众多、驱动因子与土地利用/覆被变化之间存在复杂的非线性动态关系的特点，以汉江上游流域LUCC模拟为例，构建基于人工神经网络（ANN）与元胞自动机（CA）的模拟土地利用/覆被变化的CA ANN耦合模型，并应用该模型预测汉江上游流域2020s年代的LUCC变化情景。结果表明：2020s汉江黄家港站上游流域水田、旱地、灌木林与建设用地面积均有不同程度的增加，其中建设用地增幅最大，与区域交通和城市化的迅猛发展趋势相符；除建设用地增幅变化较大之外，1980s～2000s与2000s～2020s两个时期其余土地利用/覆盖类型的面积变化率都比较相近，表明CA ANN耦合模型能够刻画土地利用/覆盖类型的转换规律，在流域土地利用/覆被变化的复杂非线性动态演变情景的模拟预测方面是可行的。在此基础上，应用SWAT分布式水文模型模拟汉江上游流域水文过程。研究结果表明：在1980s年代、2000s年代及预测的2020s年代LUCC情景下，汉江上游流域年平均径流量呈增加趋势，LUCC对径流量年内影响较汛期显著，多年平均蒸散发量呈增加趋势     

基于CLUE-S模型的千岛湖镇土地利用动态模拟分析

基于1993、2004年两期土地利用数据和1〖DK〗∶250000DEM，运用GIS技术，通过Logistic逐步回归分析，在地形、高程、水系、道路交通、城镇和居民点等多种自然和社会经济因素中，筛选出不同时期对千岛湖镇主要土地利用类型空间分布及其变化具有决定作用的驱动因子，并对所得结果进行ROC检验，同时生成相应的土地利用空间分布概率适宜图，然后采用CLUE-S模型，对其2004年的土地利用变化格局进行模拟；并用2004年的土地利用现状图对模拟结果进行检验，结果显示，在基本单元（90 m×90 m栅格）的水平上，模拟的正确率为8471%，Kappa值达到了0825。在此基础上，针对两种政策情景，应用相同模型模拟预测了千岛湖镇2015年的土地利用时空变化。与2004年相比较，变化明显的是城镇工矿用地的扩张和林地的减少，并且城镇工矿用地的扩张多是在原有城镇及工矿用地的基础上向四周扩展，侵占的多是周边的耕地、林地、未利用地。     

涑水河流域近18年土地利用/覆被变化及驱动力研究

本研究以涑水河流域的1990年和2008年两期TM影像为主要数据源,在ENVI和ArcGIS软件支持下,采用土地资源数量变化模型、土地利用转移矩阵和土地利用程度变化模型分析了涑水河流域18年间土地利用时空演变的情况及驱动机制。研究表明:涑水河流域林草地、耕地、建设用地呈现出较快增长的趋势,水域、未利用地呈现出逐渐减少的趋势;土地利用单一动态度变化不大,土地综合利用动态度为4.383。人口、政策以及城镇化经济增长是该流域土地利用/覆盖变化的主要驱动因子。     

典型流域土地利用/覆被变化预测及景观生态效应分析——以太湖上游西苕溪流域为例

以太湖上游西苕溪流域为研究区，基于1985和2002年土地利用空间数据，结合土地利用变化的驱动因子，运用马尔科夫模型和CLUE S模型，模拟了研究区2020年土地利用的空间格局；在此基础上，通过对斑块类型和景观水平上格局指数的变化分析， 揭示研究区未来土地利用/覆被变化及其景观生态效应。结果表明： 按照1985～2002年土地利用变化的发展趋势，未来研究区土地利用变化主要表现为建设用地面积大幅度增加，耕地、林地面积减小，研究区未来景观格局指数将发生较大的变化。在景观尺度上，斑块数量、边缘密度、多样性指数、均匀度指数、分维数等指标都呈增加趋势，而斑块平均面积减小，表现出景观结构破碎化、斑块形状复杂化、景观向多样性和均匀化发展的特点；而从斑块类型水平上看，各景观类型之间的景观格局指数变化差异较大，反映了生态系统的复杂性.     

长江上游不同地形条件下的土地利用/覆盖变化

基于1〖DK〗∶10万的1980、2000和2005年的土地利用/覆盖数据和90 m分辨率的DEM数据，采用转移概率矩阵和地形 面积频度方法，分析了1980~2005年长江上游地区不同地形因子条件下的土地利用/覆盖变化。结果表明：1）1980~2000年，草地、林地和农业用地面积变化趋势与2000~2005年相反。后5 a，可能由于退耕的土地出现反弹现象增多，草地和林地面积出现缩减而农业用地面积增加。两个分析时段主要的土地利用/覆盖类型变化趋势类似，包括农业用地向林地和草地的转化，林地向农业用地的转化以及草地向裸地的转化。2）农业用地和城镇用地主要分布于低海拔区而林地、草地则主要分布于高海拔区。低海拔区主要是退耕还林和城市化过程。高海拔区主要是林地的退化消失和草地退化沙化过程。3）农业用地在坡度段10~25°所占面积比例最大。林地用地面积比例随坡度变陡呈现规则递增，城镇用地分布趋势与之相反。近年裸地趋向分布于缓坡区。坡度0~5°的区域主要是草地退化沙化过程；5~10°坡度段主要是退耕还林过程；大于10°的区域造林工程与森林退化并存。4）各种土地利用/覆盖类型对不同坡向的适宜性相差不大。各种坡向上土地利用/覆盖类型变化类似.     

川东平行岭谷区土地利用变化时空分异特征

川东平行岭谷地区生态地位十分重要，研究其土地利用变化及其影响因素具有重要的意义。利用1986、2000和2007年的Landsat TM影像，辅以10 m分辨率的SPOT影像和野外调查，结合土地利用程度、土地利用效应指数探讨了平行岭谷地区土地利用/土地覆被的空间格局和变化轨迹及其相应的生态效应。结果表明，研究区土地利用格局受地形空间分异明显控制；1986~2007年，土地利用变化总体特征是建设用地、水体增加，耕地减少，耕地 耕地 建设用地变化迹线占1986~2007年建设用地变化量的6647%，建设用地的增加主要以2000年后的耕地转入为主；邻近主城所在地的岭谷条带土地利用程度指数增加快于相隔较远的其它各区；总的说来，土地利用效应的增加和强化大于恢复和减少。研究区土地利用变化的因素可归纳为主城区的通道效应、岭谷区交通线的节点效应和河流廊道引起的土地利用变化。进一步的研究应揭示平行岭谷地区通道驱动效应和低山阻隔效应综合作用下土地利用演变过程和景观生态多样性的维持机制，模拟通道驱动效应与生态安全双重约束下的土地利用优化格局     

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     

京津冀地区土地利用变化特征及其驱动力分析

土地利用/覆被变化(Land use/cover change,LUCC)的驱动机制驱动机制对于理解其变化特征及制定相关政策有重要意义。为解京津冀地区城市土地利用变化态势与内在驱动机理,本文在京津冀地区14年间土地利用的类型变化、数量变化、程度变化及区域变化特征的基础上,对形成这种土地利用变化的驱动力从社会经济方面进行了剖析,并在统计软件SPSS的支持下对土地利用变化驱动力指数进行了计算。结果表明:12000-2013年间,土地利用变化发生了较大改变:耕地,牧草地和未利用地面积明显减少,园地、林地、其他农用地和建设用地面积则持续增加。耕地、牧草地、未利用地的年度变化率分别为-0.45%、-3.11%、-1.30%,园地、林地、其他农用地以及建设用地面积的年度变化率分别为3.60%、1.38%、5.31%、0.59%;2研究时段内,京津冀地区的土地利用程度ΔL_(b-a)为6.29,京津冀地区的土地利用处于发展时期;3土地利用变化的社会驱动力主要是人口增长、经济发展、城市化水平提高,并且这些因素的驱动力指数是逐年增加的,政策的影响作用也不容忽视。     

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。     

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。     

大城市边缘区土地利用时空格局模拟——以武汉市洪山区为例

大城市边缘区的土地利用变化复杂而迅速，采用定量模型对此地域的时空格局进行模拟，在土地规划领域有重大意义。以武汉市洪山区为例，首先采用DPSIR模型对大城市边缘区的工业用地、居住用地、服务设施用地、绿地等进行驱动力机制的定性分析，得出每种用地相应的驱动力、压力和状态；进而采用CLUE S模型，通过用地变化驱动力因子作用权重系数的求解，模拟时段内各类用地的需求分析与用地变化的动态分配过程，对边缘区的用地演变进行模拟；最后通过用地现状图对模拟用地进行验证，模拟结果基本拟合。在模拟的基础之上，设定了两种大城市边缘区空间发展的情景模式，即不作任何空间约束的用地演变和进行可持续发展约束的用地演变，有针对性地提出该区域的发展需要重点保护水体和自然风景区。其方法及成果可为大城市边缘区制定发展管理政策提供科学参考。     

武汉城市圈土地利用变化系统仿真模拟与驱动力分析

土地利用变化是全球环境变化与可持续研究的重要内容,驱动力研究是土地利用变化研究中的核心问题。现有土地利用变化驱动力研究多针对单一的城市区域展开,无法解释城市群地区,城市一体化战略指导下城市交互作用对土地利用变化的影响。运用系统动力学(SD)方法,综合考虑经济、人口、城市化、政策等主要人文因素,并将城市交互作用因素引入SD,以武汉城市圈为例,构建土地利用变化系统SD模型,运用1997~2006年的历史数据进行检验,并对武汉城市圈2010~2020年不同情景下的土地利用变化进行模拟。结果表明,建立的SD模型是有效的,两种情景下土地利用变化表现出差异性,说明城市交互作用是除经济、人口城市化等社会经济因素外,土地利用变化的又一重要影响因素。     

重庆市景观格局动态变化分析

土地利用/覆盖变化是全球变化研究中的一个重要环节,景观生态学是土地利用/覆盖变化的一个重要的研究手段。以分形理论为指导,利用景观生态学的相关指标,在遥感和地理信息技术的支持下,研究重庆市景观格局的变化。采用1995和2000年Landsat TM/ETM影像为基础数据,提取并建立土地利用空间数据库,应用景观空间格局分形模型,获取景观类型的分形维数和稳定性指数以及景观多样性指数、分离度指数、破碎度指数、均匀度指数和优势度等指标。结果表明：水田、旱地、水域等土地类型的分形维数在研究时间段内有明显上升,有林地、灌木林地和草地等景观要素类型的分形维数降低;景观多样性和破碎度指数以及均匀度略有增加,而优势度指数下降;分形维数和破碎度指数呈极显著正相关。最后为重庆市景观格局的持续发展提出了若干建议。     

CLUE-S模型对村镇土地利用变化的模拟与精度评价

利用航片、IKONOS和Quickbird影像得到研究区3期（1991、2001和2009年）土地利用历史数据，运用CLUE S模型，基于1991、2001年的土地利用数据对2009年土地利用格局进行模拟预测，并将模拟结果与2009年真实土地利用数据进行比较。类型水平上，选择ROC曲线统计和偏离度指数分别对各地类的Logistic回归拟合精度和CLUE S模型模拟精度进行评价；景观水平上，采用景观指数和Kappa指数系列方法，从综合预测能力、景观格局、数量和空间位置等方面对CLUE S模型的模拟精度进行全面评估。结果表明:①CLUE S模型对各土地利用类型的模拟精度均较高，各地类的Logistic回归的拟合精度随着模拟分辨率的提高而逐渐增加；②随着模拟时间的缩短，CLUE S模型对整体景观格局的模拟精度提高；③该模型对土地利用数量的模拟精度明显优于其对空间位置的模拟精度。总体而言，CLUE S模型在村镇尺度的模拟效果良好，预测精度较高，但在空间位置和景观格局精度方面还有待提高     

Land use and socioeconomic influences on a vulnerable freshwater resource in northern New England, United States

Land use and cover conversions as well as climatic factors drive current and future threats to freshwater systems. Research from the United States and across the globe has focused on already threatened and degraded freshwater systems, whose recovery requires significant investments. Attention must also be directed to monitoring freshwater systems that may appear robust, yet are likely to face enhanced vulnerabilities in the future due to climate and land use and cover changes. Such proactive monitoring can help identify problems early and provide potential solutions. In this study, we consider the case of Sebago Lake and its watershed in southern Maine; a region that has experienced significant population growth and development activity. Land use, socioeconomic change and water quality trends are monitored over a 20-year period using Landsat imagery, census, water quality and precipitation data. Our results indicate that Developed Land within the watershed has increased from 5.4 % of the total land area in 1987 to 8.9 % in 2009 with associated increases in population and housing activity. Sebago Lake’s water quality indicators from 1990 to 2010 show a directional trend concomitant with this change. The increase in Developed Land is likely to place additional pressures on water quality in the future. The analysis also indicates that precipitation trends play an important role in water quality variability for Sebago Lake. Predicted changes to climatic factors including enhanced spring time precipitation or earlier ice-out conditions combined with further land use change may play an influential role in determining water quality. The analysis highlights emerging areas of concern and reiterates the essential role of proactively monitoring vulnerable systems to help mitigate future threats.     

武汉市城乡建设用地时空演变及驱动机制研究——基于城乡统筹视角

基于城乡统筹视角，运用GIS空间技术、土地利用动态模型和多元回归分析，研究武汉市1996~2009年城乡建设用地数量结构变化、空间格局演变及驱动机制，是土地利用变化（LUCC）研究的重要内容之一，对区域城乡建设统筹规划及城乡社会经济统筹发展具有现实指导意义。结果显示：(1)研究期内武汉市城乡建设用地整体规模扩大，城镇建设用地比重上升，农村居民点用地比重下降；城市与建制镇扩张较快，主要源自对农用地的占用及独立工矿用地、农村居民点整理。(2)外城区城-乡建设用地数量、结构变化及类型转换特征对武汉市城乡建设用地变化起主导作用。(3)人口变化、经济增长、居民生活水平提高及政策等因素对武汉市内、外城区城-乡建设用地格局的驱动作用具有明显的区域差异和城乡差异