基于SOM模型的中国耕地压力分类研究

根据耕地利用在经济、社会和生态方面面临的压力状况,以指标构建原则为基础,设计一套压力大小量化的指标体系,引入具有较强的聚类和容错能力的自组织特征映射(SOM)神经网络模型,在说明SOM 网络模型和算法的基础上,应用自组织特征映射网络的聚类功能,以MATLAB语言构建SOM网络模型,对我国的31省（市、自治区）耕地利用压力大小进行了分类。结果显示我国耕地压力的区域差显著且与经济地域差异有高度的一致性,表明经济发展是耕地压力的主要来源。选取大样本的神经网络训练得到的结果和现实的一致也表明,自组织特征映射模型是一种适用的耕地压力区域分类新方法。     

土地整治区典型林地土壤贮水量预测方法比较

在长期田间试验基础上，分别利用数值模拟方法（Numerical Simulation，NS）和人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）模型构建江南平原土地整治区典型林地的土壤水分运动模型，并对土壤贮水量进行预测。[JP2]NS模型校正结果表明，该模型虽能较好地预测林地土壤含水量动态变化，但是NS模型对训练期和验证期0~60 cm[JP]土层贮水量预测的均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）分别为1109和829 mm，而ANN预测的RMSE分别为417和408 mm，说明ANN的预测效果好于NS模型。最后，敏感性分析结果表明ANN预测精度对输入参数的敏感程度由高到低依次为：前期土壤贮水量>降水量>最高气温>最低气温     

小城镇耕地集约利用评价方法比较研究——以浙江省慈溪市为例

以浙江省慈溪市小城镇耕地利用现状数据为基础,以20个镇（街道）为评价单元,建立耕地集约利用评价指标体系,分别采用综合评价法和人工神经网络两种方法、四级评价标准对其耕地集约利用水平进行评价,为区域土地合理利用和科学规划提供依据。研究结果表明：①小城镇耕地集约利用评价指标体系可包括投入强度、利用程度、利用效率和持续状况4个准则层;②小城镇耕地集约利用是以资金的大量投入为重要表征的,因而其重要程度最高,而粮食稳定性指数在气候条件、水分条件较好的南方,其重要性最低;③慈溪市小城镇耕地集约利用水平区域差异较大,多数小城镇耕地利用处于II 级较集约和III 级基本集约水平;④采用的两种评价方法均能较好地反映小城镇耕地集约利用水平,比较而言,采用人工神经网络方法进行小城镇耕地集约利用评价较传统的通过确定权重进行评价的方法是更加有效的途径。     

基于DEA模型的西南地区耕地利用效率时空格局演变及影响因素分析

耕地作为粮食生产之基，是人类社会赖以生存和发展的根源，其利用效率的高低，深刻影响着人类文明的发展与进步。以西南地区重庆、四川、贵州、云南4省（市）2000年、2005年、2010年和2015年4个年度的相关数据为基础，利用DEA模型估算了耕地利用效率，并通过全局Moran’I、趋势面分析、G*i指数从全局和局部分析了耕地利用综合效率的时空变化特征，最后，借助GWR回归模型分析了影响耕地利用效率空间分异的主要因素。结果表明：（1）2000~2015年间，耕地利用效率高值区的城市数量在不断扩大。在空间分布上，耕地利用效率稳定高值区域主要集中分布在四川省内的达州-德阳-成都-甘孜一线。重庆市耕地利用效率逐年增加的趋势；四川省持续保持高利用效率，且变化幅度不大；而贵州有下降的趋势，云南省则保持低效率利用状态。（2）西南地区耕地利用效率主要为正向的空间自相关性，空间分布趋势呈现出从西向东递增，以及由南向北倒“U”型递增态势。耕地利用综合效率空间格局分异显著，具有相对高值（低值）耕地利用效率在空间上呈现较强的组团式集聚分布态势，冷热点空间极化现象较为明显，界线分明，层次清晰，且随着时间变化，冷热点区域在空间上的分布态势有由“组团式”向“条带式”分布转变的趋势。（3）西南地区耕地利用效率时空演变受农民人均纯收入的影响最大，其次为复种指数，耕地质量和灌溉指数的影响程度相当，人均GDP对耕地利用效率的影响在逐年增加，地形因素的影响逐年减弱。     

基于相对碳赤字的中国省际碳补偿时空格局研究

为研究揭示中国省际碳补偿时空格局变化特征，文章对基于绝对量碳赤字的碳补偿测算模型进行了改进，构建了相对量碳赤字的碳补偿测算模型。研究结果表明：（1）2007~2017年我国碳补偿总额呈现下降趋势，且呈现出显著的阶段性，主要是受到我国经济发展进入新常态，全国各地的GDP增速不断放缓的影响。（2）从我国各省（市）来看：碳补偿额度平均值排在前列的省(市）主要有上海、辽宁、江苏、天津、山东，浙江、山西、北京，而排名较后的省份主要有内蒙古、新疆、广东、黑龙江。（3）我国碳补偿额度热点区主要分布在东部沿海区域的江苏、浙江、上海；冷点区主要分布在西北区域的甘肃、青海、新疆以及东北区域的黑龙江、吉林。碳补偿额度整体呈现以东部沿海，京津，北部沿海区域为中心向外围递减的空间格局，表现为经济较发达地区向经济欠发达地区进行补偿，且2007~2017年我国碳补偿空间格局变化较小，即碳补偿空间格局具有“惯性”特点。     

耕地多功能权衡与协同关系研究——以上海市青浦区为例

为识别耕地各功能的关联程度及在不同空间上的相关关系,基于土地利用变更调查数据和统计年鉴等数据,利用冷热点分析和偏相关分析等方法对上海市青浦区耕地的生产功能、生态功能和景观功能进行空间定量化分析并划分五类功能区,识别各分区及整个区域的空间关联。结果表明:(1)耕地各功能空间分布差异显著,东部各功能状况较好,北部较差。(2)生产功能主导区主要分布在东北部,生态功能的主导区分布在东南部,景观功能主导区分布在西南部和北部,各功能的低值区集中在西北部,无显著功能区集中在淀山湖周围。(3)在整个区域内,生产-生态功能,生产-景观功能呈协同关系,生态-景观功能呈权衡关系,相关关系与各功能主导区具有差别。结论:耕地各功能之间存在显著的权衡与协同关系,并在不同功能主导区有一定差异。通过分析耕地多功能的空间分布差异和相关性能够有针对性的进行分区保护,从而实现耕地的可持续利用。     

长江中游地区多尺度耕地景观格局演变特征

揭示区域耕地景观格局多尺度演变特征有助于从区域层面全面解读耕地利用状况，可为区域耕地保护和生态环境建设提供重要参考。采用景观格局指数分析方法和数理统计手段，选取10个景观指数，从城市群、省域、流域3个不同空间尺度分析了长江中游1995~2014年耕地景观格局变化特征。结果表明：（1）1995~2014年间，长江中游耕地总面积以平均每年30821 km2的降速大量减少。其中，湖北、湖南、江西3省年均降速分别为18512、7026、5276 km2/a，武汉城市圈、长株潭城市群、环鄱阳湖城市群三大城市群年均降速分别为18003、4819、5616 km2/a。（2）不同省份耕地景观变化的方向和程度存在较大差异。湖南省耕地连通性先增后减，景观的破碎度先减后增，而湖北省和江西省耕地景观的连通性和破碎度变化趋势则与湖南省恰好相反，且变化强度明显弱于湖南省。（3）不同城市圈（群）耕地景观变化的方向和程度差异明显，作为工业化快速发展地区，长株潭城市群耕地景观变化的剧烈程度明显高于长江中游经济带内的其他两大城市圈（群）。（4）不同尺度耕地景观格局在数量、面积、聚集度、多样性方面差异较大。而城市圈（群）作为省内重点发展区域，其耕地景观格局及其变化与其所处省份大致相同     

重庆市2000~2015年土地利用变化时空特征分析

研究区域土地利用变化及其时空特征，可以为将来的区域土地利用规划和管理提供基础。基于2000年、2005年、2010年和2015年4期土地利用遥感影像解译数据，结合GIS空间分析方法，从土地利用变化速度、转移方向、利用程度3个方面定量分析了重庆市2000~2015年土地利用变化的时空特征。结果表明：（1）研究期内，耕地、草地和未利用土地持续减少，且耕地减少速度呈增大趋势，主要减少区域分布在主城及周边区县；林地、水域和城乡建设用地面积增加。（2）区县之间各类土地利用变化的相对速率差异较大，其中草地的相对变化率相差最大，其次为水域、耕地和林地。耕地变化最大的区域主要集中在主城区，城乡建设用地在各区县均有较大变化；水域发生较大变化的区县均与大型水利工程的修建有关。（3）重庆市在2000~2005年土地利用变化最剧烈，随后朝着越来越稳定的方向发展；区县间土地利用变化剧烈程度差异明显，但这种差异朝着缩小的方向发展。（4）渝东北、东南区域耕地、林地、草地之间转换活跃，但活跃度随时间后移递减；耕地一直是其他地类最主要的转入来源之一，城乡建设用地越来越成为其他地类的主要转出方向。（5）重庆市土地利用水平总体上处于发展期，土地利用程度的区域分布格局基本上保持不变，但差异明显，越往东北、东南区域，土地利用程度越低；全市土地利用程度变化量的分布格局呈现为以渝中区为核心从内到外依次为“弱变化——剧烈变化——较强变化——较弱变化”的圈层扩展形态。     

湖北省耕地非农化压力的时空演变格局

耕地非农化压力及其区域差异是建设用地指标区际配置的基础。湖北省社会经济发展与城镇化水平存在显著的区域差异,耕地非农化压力区际差异明显。通过对比人均建设用地指标的理论值与实际值之间的差异开展湖北省耕地非农化压力的时空格局研究,结合重心迁移模型,采用Arc GIS空间分析方法揭示了湖北省耕地非农化压力的时空演化路径。结果表明:(1)湖北省耕地非农化压力存在显著的区域差异,西部地区中恩施市的耕地非农化压力较大,其他城市耕地非农化压力较小且相对变化较小;东部地区的耕地非农化压力较大且相对变化较大;(2)2000~2011年,湖北省耕地非农化压力的重心总体向东北方向迁移,表明湖北省东部一些城市的耕地非农化压力相对西部一些城市的增长较大。(3)重心迁移距离为17.37 km,相对较小,表明湖北省耕地非农化压力于2000~2011年整体变化相对稳定。     

我国耕地生态安全评价及障碍因子诊断

耕地生态安全评价及障碍因子诊断是改善耕地生态系统状况、促进耕地可持续利用的重要基础。在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于PSR模型的评价指标体系,采用熵值法和障碍度模型,对我国耕地生态安全进行了评价。研究表明：（1）1996~2010年我国耕地生态安全水平总体不断提高,综合指数从0484 4增加到0626 9,安全等级经历了“临界安全-较安全”的演变历程;（2）压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数和响应指数总体上呈现上升趋势;（3）长远来看,系统压力是影响耕地生态安全的首要因素,1996~2010年系统压力和系统状态的障碍度分别以年均533%和052%的速度增加,而系统响应的障碍度以年均802%的速度下降;（4）影响耕地生态安全的主要障碍因子包括单位耕地面积农药负荷、单位耕地面积化肥负荷、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度等。为了促进耕地生态安全水平不断提高,需要进一步转变经济发展方式,加强土地利用监督管理,降低经济增长对土地资源的过度消耗;大力发展绿色农业,合理施用农药、化肥;积极开展农村土地整治,加强高标准基本农田建设;加大环境治理力度,有效控制水土流失程度     

基于库兹涅茨曲线的耕地集约利用对耕地实际产能的影响研究

准确识别不同耕地集约利用水平下耕地实际产能的响应规律是指导耕地利用投入和保障国家粮食安全的重要前提。在利用土地报酬递减规律对耕地集约利用水平与耕地实际产能关系进行理论分析的基础上,构建耕地集约利用水平与耕地实际产能的库兹涅茨曲线模型,利用标准耕作制度二级指标区,对湖北省进行了市域尺度的实证研究。研究结果表明:鄂豫皖丘陵山区、沿江平原区和盆周秦巴山区的耕地集约利用水平和耕地实际产能已呈现倒U曲线关系,证实库兹涅茨曲线模型可以有效识别不同耕地集约利用水平下耕地实际产能的响应规律。将各市耕地利用投入水平与相应临界值进行对比,得出襄阳等市应提高耕地集约利用水平和调整耕地利用投入结构,发挥耕地集约利用的规模效益和结构效益,而随州等市则需加强耕地利用投入结构优化,提升耕地集约利用的结构效益。该研究可为优化耕地利用投入结构和制定差异化耕地利用与保护政策提供决策依据。     

土地集约利用空间分异研究中指标标准化方法研究

土地集约利用空间分异研究中指标标准化通常采用极差标准化等方法,这类方法默认各区域集约临界值相同,从而使得评价中区位好的区域土地集约水平高于区位差的区域。基于级差地租Ⅰ和级差地租Ⅱ理论提出新的指标标准化方法,指出传统指标标准化方法的问题,并以重庆市耕地集约利用空间分异为例进行实证比较。研究充分考虑了不同区域因禀赋差异造成的单项指标理想值(临界值)的差异,弥补了传统指标标准化方法的不足,有助于完善土地集约利用空间分异的研究。研究表明:土地利用集约度是一个相对概念,其参照物为区域土地集约临界点,理论基础是级差地租Ⅱ;区位不同导致区域间土地利用强度存在差异,它是级差地租Ⅰ的一类现象,这类差异可称为"禀赋差异";每个区位点适度指标标准化值Y与该区位指标现状值x₁₁和集约临界点x₁有关,与其他区位指标现状值无关;传统标准化方法将指标现状值或现状平均值设为集约临界值,没有考虑不同区位集约临界点差异,因而空间分异结果更符合土地收益空间分异规律;重庆市耕地集约利用度空间分异研究表明该方法在空间分异、集约度绝对值和区县集约度比较等方面优于传统方法,更符合不同区县耕地利用实际。     

规划管制下耕地保护空间外溢及区域财政转移——基于四川省的实证

规划管制致使区域间保护耕地资源多寡存在差异,部分地区经济发展受到约束,带来相关利益群体机会及利益损失。基于耕地保护承载力角度,确定区域保护耕地资源空间外溢面积,利用机会成本核算单位面积保护耕地损失,在构建暴损程度系数基础上,核算区域间规划管制下耕地保护空间外溢量及区域间财政转移额度,为建立区域之间经济补偿和财政转移支付提供理论依据。结果表明:(1)四川省耕地资源保护空间外溢赤字城市有成都、攀枝花和雅安,赤字量最大的是成都市,赤字量达到650.71 kha;耕地资源保护空间外溢盈余的城市有14个,其中盈余量最大的城市是资阳,为219.98 kha;耕地资源保护空间外溢平衡城市是内江。(2)运用机会成本法,测算出单位面积耕地保护机会损失为每公顷25.30万元。(3)通过暴损程度及经济调节系数的修正,计算出区域之间的空间外溢补偿额度,为减少财政压力,按照盈余区补偿量总和作为空间外溢赤字区的支付总额,最终成都支付额度为416 775.25万元,攀枝花市支付额度为125.10万元,雅安市支付额度为83.40万元,财政转移支付结果具有一定的现实操作意义。     

山东省城市土地集约利用评价及其时空差异研究

21世纪的中国进入经济社会发展的转型期,城市化的迅速推进支撑了区域的快速发展,但城市用地的急剧扩张带来耕地锐减、社会矛盾加剧等严峻问题,土地集约利用成为解决问题的关键。在构建城市用地集约度评价指标体系的基础上,通过多因素综合评价模型对山东省城市用地现状进行综合分析,并阐释了其时空变化特征。研究结果表明:山东各城市土地投入程度不断增强、土地产出效益不断增加、土地生态环境质量也有一定程度的提高,但土地利用强度波动较大,城市用地总体上趋于集约化、高级化;各城市土地利用集约化呈现不同的变化轨迹,大致可分为持续上升型、偶变型、波动上升型、先升后变型四种类型;城市间土地集约利用水平整体上呈现由东向西递减的空间分布特征,区域差距有所下降。据此建议中西部地区从加快经济发展、增加土地投入强度、实行城市增长边界限制等方面入手,提高土地利用集约水平。     

基于GWR模型的江苏省耕地集约利用水平时空变化特征及影响因素

全面考虑耕地集约利用的综合效益,从投入强度、利用程度、产出效益和持续状况4个方面选取了15个指标,采用均方差决策法确定指标权重,构建了耕地集约利用水平评价指标体系,对江苏省2000～2015年的耕地集约利用水平进行了时空变化规律的探索分析,并运用GWR模型进行了影响因素分析。探究江苏省的耕地集约利用水平及其变化趋势,寻求耕地节约集约利用模式,为缓解我国人地矛盾,保证国家粮食安全提供借鉴。研究表明:(1) 2000～2015年江苏省的耕地集约利用整体水平呈现出先上升后平稳发展的变化趋势,其时序变化可分为两个不同阶段。(2)苏北地区的县(市)多处于中高度集约利用水平且多为高度水平,苏中地区的状况有所好转,但苏南地区的大部分县(市)整体保持低度集约利用水平甚至不集约水平稳定不变。整体来看,江苏省的耕地集约利用水平呈现出北高南低的空间分布特征。(3) GWR模型能够科学准确地进行耕地集约利用影响因素的分析,投入强度是影响江苏省耕地集约利用水平极为重要的因素,其次是持续状况,而利用程度的影响程度存在明显的时空差异,产出效益的影响程度在逐渐增强。     

基于生态足迹模型的四川省耕地资源评价

耕地是所有生态生产性土地中生产力最大的一类，生态足迹模型是定量评价可持续发展的常用工具之一。基于传统生态足迹模型、改进生态足迹模型和EF NPP模型，测算、分析了2006~2013年四川省耕地生态赤字等相关变化及趋势，客观评价了四川省耕地资源利用状况，并探讨了几种模型的差异。结果表明：2006~2013年间，四川省人均耕地生态足迹不断上升，人均耕地生态承载力基本稳定，人均耕地生态赤字持续扩大；耕地资源利用由弱不可持续状态逐步向强不可持续状态发展。3种生态足迹模型的对比研究发现，EF NPP模型在一定程度上弥补了传统生态足迹模型和改进生态足迹模型的不足，客观、动态地反映了区域耕地利用状况和可持续发展状态。     

1985年以来江苏省土地利用变化对人类活动程度的响应

利用1985、1995、2005和2008年4期遥感影像解译获取的土地利用变化数据,从土地利用变化速度、转移方向和土地利用程度方面,借助GIS空间分析和图谱分析技术及Ucinet社会网络分析软件,全面定量分析江苏省1985年以来人类活动作用下土地利用时空变化规律。研究表明:(1)1985~1995、1995~2005、2005~2008年3个时段江苏省的土地利用综合动态分别为12.95%、17.17%、15.03%,反应了人类活动对江苏省土地利用变化的影响程度呈现出"缓慢影响—剧烈影响—影响减缓"的倒U型曲线规律;(2)1985年以来,耕地、建设用地和水域之间的空间转移是江苏省土地利用转移的关键,也是人类影响土地利用最主要的表现形式,3种地类的相互转移占所有土地转移流的80%以上,其中耕地转为建设用地所占比例最大,主要分布苏锡常及南京4市的市辖区,以及昆山、江阴等经济发达的县市及苏北的宿迁市、淮安市、徐州市;(3)1985年以来,追求净产出(利润)的增长是土地利用变化的内在动力,导致建设用地增加及耕地减少,使得全省土地利用程度整体水平不断升高;受可驱动的有效资本量控制,经济发达的苏南地区一直是人类活动影响土地利用最为剧烈的区域,而苏北地区随着经济实力的不断提升土地利用受人类活动影响的程度也在逐渐增强。     

我国耕地资源数量安全的时空差异分析

耕地资源数量安全是耕地资源安全非常重要的组成部分，它受到资源禀赋、经济发展水平、管理和政策等因素的影响。本文在分析耕地资源数量安全影响因素的基础上，构建其评价指标体系，并对我国耕地资源数量安全的时空差异规律进行了分析，结果表明。自改革开放以来，我国耕地资源数量安全状况呈先增后减的变化趋势；从安全水平的区域分布来看，北部和西部省份的安全水平普遍高于东部和南部省份，同时发现，区域安全水平与经济发展水平呈负相关关系。