基于元胞自动机的土地资源节约利用模拟

为模拟节约土地资源的城市可持续发展形态,以珠江三角洲城市快速发展的东莞市为例,运用元胞自动机(CA)、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）从历史数据中建立城市空间扩展的CA,将土地资源节约利用程度与城市用地空间聚集程度相结合,在评价城市用地空间聚集程度的基础上,通过不断增加离市中心距离权重和离公路距离权重,调整CA的参数,模拟节约土地资源,城市用地在空间上紧凑布局的城市形态,并以调整参数的模型（离市中心距离权重为-0.006,离公路权重为-0.024）模拟结果为基础,分析了实现城市用地空间上紧凑发展,土地资源节约利用的政策：到2010年,东莞市离市中心27km范围内的适宜地区可规定为鼓励城市发展区,27~34km范围内的适宜地区可规定为限制性城市发展区,其它地区为非城市发展区。     

基于MAS与CA的滇池流域土地利用变化模型研究

采用多智能体(Multi-Agent System,MAS)、元胞自动机模型(Cellular Automata,CA)和GIS技术,对流域土地利用/土地覆盖变化(LUCC)进行模拟研究,分析了其空间格局变化特征。该文以滇池流域为例动态模拟了滇池流域2002年到2024年土地利用空间格局与结构,并采用点对点精度和Lee-Salle指数验证模拟结果,模拟结果的点对点精度达到82.29%,Lee-Salle总指数超过0.5。     

基于LINGO 11.0的土地资源优化配置方法研究

根据农七师土地资源利用现状,运用LINGO 11.0模型语言对土地资源优化配置和农业结构调整进行研究,寻求一种利用现代信息技术,提高土地资源科学管理水平,加速本地区经济发展的管理方法。通过建立目标规划模型,确定目标函数、决策变量、约束变量,编写代码,运行得出提高经济效益的最优方案。结果表明：运用LINGO 11.0进行土地资源优化配置的方法,是将土地利用、农业结构、三大效益和数学模型有效结合,具有较强的操作性和通用性;在保证环境效益条件下,总产值提高了30.6%,而且编程简单,功能强大,简便高效,应用广泛。     

基于元胞自动机模型的人员疏散行为模拟

通过引入静态场、动态场及其他参数,建立了二维元胞自动机模型,并利用MATLAB编写模拟软件,可实现对人员疏散过程中的环境熟悉度、从众行为、摩擦阻碍作用、惯性行为、拥挤跌倒行为和竞争行为的模拟。通过实例仿真模拟结果表明:不同的期望速度下会出现"欲速则不达"的现象,同时出口处会产生不同程度的人员聚集;出口处障碍物相对出口纵向放置比横向放置更有利于人员疏散;在疏散环境陌生,或紧急情况下对环境判断能力降低时,适当的从众行为利于最优疏散路径信息的传递,从而有利于人员疏散,但是从众行为过于严重则易造成出口利用率降低或利用不平衡。     

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。     

三峡库区土地资源最佳配置问题与调控研究

三峡水利枢纽工程，其规模之大，位置之重要，影响之深远，将在中国水利建设史上是前所末的，因它具有发电，防洪和航运等多方面的综合显著效益，对沿江地带乃至全流域的生态环境带来一系列影响，而库区的土地配置，是关系世纪之交库区建设成败的大事，土地是一切生产和一切存在的源泉，人类的生存和发展都不开土地，十分珍惜和合理利用每寸土地，切实保护耕地，是我国的基本国策，针对三峡库学，城市规划学和发展战略学等基本原理为     

飞机结构腐蚀数值仿真模拟的研究进展

系统介绍了飞机结构腐蚀数值仿真模拟中应用较为广泛的元胞自动机方法、有限元方法、边界元方法,尤其是它们在点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀仿真的研究现状,并对各自方法的优点和缺点与适用的范围进行了阐述,以期对该领域的研究者提供一定的导向作用。     

基于元胞自动机的低影响开发对城市内涝削减效果模拟

低影响开发措施是解决城市内涝问题的重要途径。为评估其对城市内涝的防控效果,论文以福建省长汀县县城为研究案例,提出适宜在研究区开展的透水铺装、下凹式绿地、雨水罐等低影响开发措施方案,利用基于元胞自动机模型的城市内涝模型进行模拟,并通过验证发现元胞自动机模型可有效模拟城市内涝过程。对比低影响开发改造前后的内涝情况,结果显示：1）低影响开发措施能使内涝积水总量削减超过50%,暴雨重现期越长对内涝现象的削弱效果越低;2）通过分析改造前后内涝积水区的空间格局及变化特征,可见大部分内涝积水区在改造后积水削减幅度较大,卧龙山北部及汀江干流左岸的积水区内涝情况改善幅度较小;3）低影响开发改造削减效果最好的为积水深度低于0.2 m的区域,其次为积水深度高于0.5 m的区域,对积水深度处于0.2~0.5 m的区域削减效果并不明显。研究表明低影响开发措施可有效控制城市的内涝灾害。     

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。     

基于BP-CA的海滨湿地利用空间格局优化模拟研究——以大丰海滨湿地为例

论文运用BP神经网络与CA耦合模型,遴选出驱动滩涂开发的自然、经济、社会方面的23 个空间变量,借助Matlab 平台,构建了海滨湿地利用空间格局模拟模型。利用盐城大丰海滨1988、2002 和2009 年三期遥感影像,及相应年份人口经济数据,根据格局优化模拟思路,先使用湿地功能生态位模型诊断出历史过度开发区域,再训练合理开发转换规则,最后仿真出2016 年大丰海滨湿地利用的空间优化格局。模拟中依据目标年覆被数量结构,限定训练样本随机抽取比例,提高了1 万个样本的有效信息量;通过对比不同BP隐藏层节点数时的模拟精度,确定“23-13-8”和“23-17-8”分别为两组实验的最优BP结构;使得模拟效率提升,仿真总体精度高于93.6%。研究表明,近些年大丰海滨湿地覆被类型间的演替趋于频繁,自然湿地年开发速度明显加快,开发重心不断东移,呈现出向海“滚动开发”的特征。建议放缓两大保护区核心区周边的无序开发,推进大丰港附近滩涂的有序围垦。     

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CA-Markov模型的向海湿地土地覆被变化动态模拟研究

论文借助地理信息技术,采用CA-Markov模型,以1988、1996、2003年3个相同时相的TM遥感影像作为数据基础,并结合地形图和相应的交通、气候等数据对向海自然保护区未来的土地覆被类型进行动态模拟和预测。在模型建立过程中,通过马尔可夫模型求出转移概率矩阵,确定CA模型转换规则。利用CA-Markov模型对向海自然保护区未来的土地覆被类型转化方向进行了动态模拟,将模拟结果与已有的土地覆被类型对比,得出模拟精度达到74.46%。据此对向海自然保护区2010、2018年土地覆被类型做出预测。预测结果表明：向海自然保护区土地覆被类型整体趋势不容乐观,湿地面积在大量减少,林地和草地呈减少趋势,耕地、居民地、未利用地呈增加趋势,其中未利用地面积增加最多。该方法可以对向海自然保护区的湿地保护和动态监测以及可持续发展提供依据。     

土地财政与耕地保护——基于省际面板数据的因果关系分析

论文利用1999-2006年我国31个省（直辖市、自治区）的面板数据,采用格兰杰因果关系检验、普通最小二乘法、固定效应模型、随机效应模型和GMM模型来分析我国土地财政对耕地数量变化的影响。研究结果表明：①土地财政与耕地数量之间存在相互反馈作用;②土地财政是导致我国耕地数量减少的重要原因,其影响的弹性系数为-0.01;③土地财政对耕地保护具有正反两方面作用：一方面,土地财政刺激地方政府形成城市扩张冲动,导致耕地数量减少;另一方面,土地财政带来土地开发整理增加耕地的面积大幅增加,降低耕地减少速度;④经济、人口和城镇化等社会经济因素也是导致我国耕地数量减少的重要原因。     

耕地转为建设用地价格评估——以河南省南阳市为例

以经济增长理论为基础的传统土地估价理论与方法,对耕地价值缺乏完整认识,造成了耕地价格与转用建设用地价格的不连续性,论文在土地资源总价值理论基础上,通过对耕地价值的重建、耕地转为建设用地增值空间分析以及权益归属的研究,重新构建了城乡交错带耕地转为建设用地价格评估体系,提出耕地价格是经过外部性内在化以后的耕地资源权利的价值体现,它包括耕地实际生产收益价格、社会保障价格、社会稳定价格、生态安全价格和发展权价格5部分。同时以河南省南阳市为例,对该方法进行了实际应用,得出南阳市水田单位面积价值总量价格测算结果为139.81元/m²,该评估较好地反映了耕地的转用价格。     

基于主成分分析法和AHP-GEM模型的区域新增建设用地指标合理配置——-以江苏省为例

为从理论上科学合理地配置各子区域的新增建设用地指标, 以江苏省为例, 初步选取了影响 区域新增建设用地合理配置的13 项指标, 为避免指标间的多重共线性, 应用主成分分析法将这些 指标综合归并为人口资源、经济社会、城镇发展3 个综合因子。在此基础上, 采用AHP-GEM模型对 江苏省的新增建设用地指标进行了理论上的配置, 结果表明: 江苏省新增建设用地指标分配值可以 分为4 个层次: ①苏州、无锡和南京, 理论上所应分配的新增建设用地面积占全省总量的比例均大 于10%, 其中, 苏州最多, 为18.80%, 无锡、南京次之, 分别为16.78%和11.20%; ②南通和常州, 分 别为7.93%和7.81%, 其比例在7.5%至8%之间; ③扬州、镇江、盐城、泰州和徐州, 分别为6.03%、 5.91%、5.51%、5.33%和5.00%, 其比例占全省的5.5%左右; ④淮安、连云港和宿迁, 分别为3.65%、 3.03%和3.01%, 其比例在3%左右。通过比较, 理论上计算的结果与实际分配情况大致吻合。     

基于淡水资源账户和污染账户的生态足迹改进模型

论文通过增加淡水资源账户和污染账户,对通用的生态足迹模型进行改进,弥补了生态足迹模型中对淡水资源和对生态系统消纳污染物描述的不足,增强了生态足迹模型计测的准确性;同时以实际土地平均生产力法对东江流域涉及地市赣州、 梅州、 河源、 韶关、 惠州、 广州、 东莞和深圳等城市2008年的产量因子进行调整,计算了东江流域涉及8市2008年的生态足迹。结果表明:①2008年东江流域涉及各市的生态足迹和生态承载力差异较大,意味着各市之间的社会经济状况和资源禀赋大不相同。总的人均生态足迹的空间分布为除惠州和深圳外,有由上游至中下游增加的趋势;除淡水外的可利用人均生态承载力的空间分布,则呈现由上游至中下游减少的趋势。②生态足迹的空间变化随人均GDP和/或城镇人口比例的增加呈先增加后减少的趋势,这一结论或许能给流域内外的其他城市就如何减少乃至消除区域生态赤字提供一点启示,指出其经济社会发展的道路和下一步应该努力的方向。③各市除淡水外的总生态足迹均大于其生态承载力,因而整个流域不同程度地均存在生态赤字,即按照当前状况,这些地区都需要继续从区域以外的地方输入自然产品和资源及能源才能维持正常的发展。     

国土资源安全研究

在“人口、资源与环境”系统中，国土资源安全问题已成为经济社会可持续发展的重要制约因素。本文根据国土资源安全的现实意义，就国土资源安全的内涵、外延，及国土资源安全的科学学问题进行了初步探索，力图借此为国土资源的安全理论、安全评价、及保障体系建设做点基础性工作。     

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。     

资源地理与水土资源研究成果与展望

资源地理与水土资源是资源研究的重要领域。中国科学院地理科学与资源研究所(简称地理资源所)及其前身中国科学院地理研究所和中国科学院自然资源综合考察委员会是中国资源地理与水土资源的主要研究机构之一,在过去的半个多世纪里,经过几代科学家的辛勤努力,取得了非常丰富的成果。在地理资源所建所70周年、综合科学考察55周年之际,对地理资源所在资源地理和水土资源研究方面的研究成果进行简要的回顾,并对未来的发展趋势进行展望,以资纪念和鼓舞!     

基于粗糙集和支持向量机的标准农田地力等级评价

标准农田是耕地的精华,是确保国家粮食安全的关键。科学评价标准农田地力等级对标准农田培肥和土壤改良有着重要意义。将粗糙集(Rough Set,RS)理论和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合,提出了基于RS和SVM的标准农田地力等级评价方法,同时,利用遗传算法的并行搜索结构和模拟退火的概率突跳特性,提出了GASA优化SVM参数算法。该方法首先在确定标准农田地力等级评价指标的基础上,利用地力调查样本数据及传统的指数和法评价结果构建RS决策表,应用RS穷尽算法对决策表进行约简,剔除冗余的评价指标,然后用约简后的评价指标作为SVM的输入,运用GASA优化SVM参数算法对SVM进行训练,建立标准农田地力等级的RS-SVM评价模型。应用该方法对温州市鹿城区标准农田地力等级进行评价,与未用RS约简的SVM模型和BP神经网络模型评价结果进行对比,SVM模型和BP神经网络模型的输入指标数均为15个,其评价正确率分别为100%和90%;RS-SVM模型的输入指标数为14个,其评价正确率分别为100%,结果表明,该方法通过RS约简评价指标后,SVM评价精度并没有降低,但降低了SVM输入向量维数和计算复杂度,提高了训练效率;SVM 用于标准农田地力等级评价,具有比BP神经网络更高的评价精度,可有效用于标准农田地力等级评价,为耕地地力评价提供了新方法。