基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型（Multi-Agent System,MAS）;其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型（Land Transformation Model,LTM）模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型（Cropland Abandonment Simulation Model,CASM）,并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明：与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM（Percent Correct Metric）系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

基于CBDI的农户耕地撂荒行为模型构建及模拟研究——以陕西省米脂县冯阳坬村为例

目前,建立于复杂性科学基础上的多智能体模型（MAS）已成为模拟研究土地利用变化的重要方法。论文在MAS理论之上,构建一个基于Category-Belief-Desire-Intention（CBDI）决策结构的MAS模型,结合NetLogo软件平台,模拟分析农户Agent土地利用行为,并将结果与Belief-Desire-Intention（BDI）模型进行比较。论文以陕西省米脂县冯阳坬村为例进行研究,分析结果表明：1）通过对基于CBDI的MAS模型验证（模型精度为87.19%）,相比于传统的BDI决策模型精度有所提高;2）NetLogo平台能够展示农户决策的过程,直观地显示MAS模型的模拟结果;3）不同类型农户耕地撂荒的主要原因有所不同,该村种植户撂荒的主要因素为地理环境认知的差异和其他类农户的影响。有待进一步解决的问题：1）不同类Agent相互影响及其量化;2）高精度基础数据的获取和梯田DEM的引入。     

土地功能与土地利用表征土地系统和景观格局的差异研究——以陕西省蓝田县为例

论文依据土地提供主要服务的差异将土地利用功能划分为3 个大类和6 个亚类;通过对比研究区2010 年与2020 年土地利用类型变化和土地功能的变化,分析两者表征土地系统变化的差异;再利用5 个景观格局指数对比分析土地利用类型变化和土地功能类型变化对景观的影响,探索两者表征景观的差异。通过上述分析得出如下结论：①土地利用类型与土地功能类型均能表征不同类型间的转化,但前者可更为细致地表达出土地功能所包含土地类型间的转化;②在土地利用类型不发生变化的情况下,土地功能依然可以表征土地系统的变化;③土地功能变化分析能得到更为宏观的景观空间特征。     

基于过程的农户土地利用行为模型的设计与模拟研究

通过基于过程的方式来研究农户决策行为已经成为学者们关注的焦点问题之一。论文依据Belief、Desire、Intention（BDI）决策框架,设计基于过程的农户土地利用行为决策模型。模型以农户实际决策而非效益最大化作为行为模拟的假设,对陕西省米脂县高渠乡的典型村落马蹄洼和姜兴庄土地利用变化进行模拟。模拟可以再现农户决策的动态性和反馈性,展示农户学习行为的过程及其影响,揭示农户决策变化的内在机理。利用该模型,对3 种情景下农户土地利用行为进行模拟,对比分析3 种情景的优劣,指出政府未来应当在降低市场风险、规范合作社经营、提高市场预测方面多做工作。文章最后对该种方法的优点和不足进行总结,并指出今后需要加强的方向。     

基于多智能体和土地转换模型的耕地撂荒模拟研究——以陕西省米脂县为例

多模型耦合已经成为国内外模拟LUCC有效途径之一。论文通过如下步骤阐明宏观耕地撂荒格局和微观主体行为间的互动机理。首先,将微观主体间的相互作用纳入其决策,构建有限理性多智能体决策模型(Multi-Agent System,MAS);其次,通过SNNS平台的训练学习以及与历史数据对比分析,验证土地转换模型(Land Transformation Model,LTM)模拟研究区宏观撂荒格局的有效性;最后,依据多模型耦合机理,耦合MAS模型与LTM模型,形成耕地撂荒模拟模型(Cropland Abandonment Simulation Model,CASM),并基于研究区耕地撂荒的实际数据,探讨模型的合理性和可行性。结果表明:与2013年历史土地利用数据对比,CASM模型的PCM(Percent Correct Metric)系数为71%,比单独利用LTM模型的模拟精度提高3%,不仅表明CASM能够较好地模拟分析米脂县耕地撂荒空间格局分布,而且可有效揭示宏观耕地撂荒格局的微观驱动机理;同时,文章指出未来研究中要考虑政策和市场的影响,进一步完善不同层次主体决策对撂荒的影响,以此来提高模型对现实耕地撂荒的解释力。     

Multi-Agent System 模型在土地利用/覆盖变化中的研究进展

在微观与中宏观尺度上,MAS模型可以反映景观中具有自动性、异质性和分散性的人类决策,利于阐明智能体对自然与社会经济环境的适应机制。因而在自然资源管理、农业经济和城市模拟等领域得到广泛应用。目前,该模型的研究主要集中在智能体决策、智能体相互作用、模型多尺度、模型检验与验证等几个方面。综合分析得出如下结论:①智能体决策框架还需进一步完善,特别有限理性决策框架(Bounded Rationality)还需进一步完善;②智能体之间相互作用的研究仍停留在定性的、概念性的水平,还需进一步研究定量分析智能体相互作用的方法;③在多尺度研究中,第一种尺度转化途径机理明确,但决策的空间显性(spatially-explicit)表达较为困难;第二种途径可以表达空间显性,但决策与土地利用变化之间的逻辑解释不强;第三种途径可以表达土地利用过程中决策与复杂性关系,但智能体之间的相互作用处理较为简单;④还需加强对模型的检验与验证方面的研究,探索验证人类复杂行为的技术方法。     

农户土地利用决策对农业景观格局的影响研究——以陕西省米脂县孟岔村为例

探讨微观主体——农户土地利用行为与宏观农业景观格局之间的互动机理,对于了解农户行为的变迁,认识和理解农业景观格局的演变特征和过程,进而调控农户土地利用行为和优化农业景观格局,显然具有重要的理论与现实意义。论文利用构建的农户土地利用决策模型、个体对群体与群体对整体权重影响模型,利用实际收集的陕西省米脂县孟岔村2007年与2008年数据(地籍、地块面积与农户收入等数据),探讨占优势的土地利用决策与占优势的农业景观格局关系。得出如下结论:①占优势的土地利用决策并不一定形成该土地利用方式占优势的土地利用格局;②当年占优势的农户整体土地利用决策并不一定形成次年该土地利用方式占优势的土地利用格局。并提出今后需要进一步研究与探讨的问题:①完善农户土地利用决策模型,在模型中增加风险规避、土地轮作、特殊地类转化等因素;②进一步探索整合地块面积及其空间布局与土地利用决策的方法。     

农户有限理性土地利用行为决策影响因素——以陕西省米脂县高西沟村为例

利用有限理性理论与方法进行行为决策研究已成为多样化决策研究中的热点。研究微观尺度土地利用变化中农户有限理性行为决策的影响因素,对于揭示农户土地利用驱动因子、调整农户决策行为与优化农业景观格局具有重要的理论与现实意义。论文以陕西省米脂县高西沟村为例,通过构建农户效应收益模型,利用2009—2011年农户调查数据揭示理性最优决策与农户实际决策之间的差异性;利用体现农户行为满意度的Probit模型分析有限理性决策的影响因素。结论为:①高西沟村农户理性最优决策与实际决策差异性较大,说明农户在实践中采用有限理性进行土地利用生产;②构建Probit模型模拟农户满意度决策行为态度,选取的4类变量较好地解释了农户决策的影响因子。其中,农业收入回归系数为0.78、反映相对经济地位下降变量0.41、退耕面积-0.42、耕地面积-0.62、打工收入-0.34、性别0.48、劳动力0.31,均处于显著相关水平。各变量估计结果与理论预测和实际调查结果相符合,具有较强的解释力。