基于CA-Markov模型的惠州市生态与经济协调度时空演变特征及模拟预测

研究生态环境与经济效益的协调发展关系以实现城市可持续发展是土地科学的焦点。基于2000—2015年惠州市遥感影像,通过CA-Markov模型预测研究区2025年土地利用状况,以1 km×1 km惠州市土地利用数据为基础,以生态系统服务价值表征生态,以GDP表征经济,运用经济协调度模型对惠州市生态与经济协调度进行耦合,开展时空演变分析及预测,同时采用Getis-Ord Gi~*分析其空间异质性,以此揭示快速城市化区域的生态环境与经济发展耦合协调关系和空间分异特征。结果表明,模拟预测2025年的惠州市土地利用格局与其他时期相比,土地利用效率较高,景观破碎化现象相对于前期得到有效缓解。经济环境协调变化指数在近20 a变化较大,生态经济失调区域面积大于生态经济协调区域面积,空间分布上失衡,生态环境质量低和经济发展过快的两极化现象较为严重,生态与经济协调水平总体不高,发达地区周边的局部区域从不协调向协调转变,并有逐渐扩大趋势。经济协调度空间分布模式从2000年的冷点单一聚集发展为2025年的冷热点2种集聚模式共同分布,同时热点向冷点逐渐迁移。目前快速城市化区域的经济与生态协调发展水平较低,形势较为严峻,但已有转好的趋向,并且空间差异不均衡和两极化发展问题较为突出,发达地区在发展经济的同时需要加大生态修复和保护力度,实现生态与经济协同可持续发展。     

珠江三角洲土地利用变化及其对城市化发展的响应

城市化程度跟城市的土地利用变化关系密切,是城市可持续发展的重要研究内容之一。珠江三角洲是中国第二大经济区,研究其土地利用变化对城市化发展的响应对于珠江三角洲乃至中国沿海地区的生态环境可持续发展以及城市规划具有重要意义。利用珠江三角洲2000、2005、2010、2015年4个时期土地利用数据,从土地利用动态度、面积转移矩阵与城市化水平等角度,采用曲线回归分析了土地利用变化对城市化发展的敏感度。结果表明:(1)珠江三角洲在2000—2015年期间,耕地减少2.66%,建设用地增加1.75%;(2)根据城市化水平和发展阶段将珠江三角洲城市分为三类,分别是处于后期成熟阶段的A类城市(如广州、珠海、深圳、佛山)、从中期加速阶段跨入后期成熟阶段的B类城市(如中山、东莞)以及一直处于中期加速阶段的C类城市(如肇庆、江门、惠州);(3)从土地利用变化对城市化发展的敏感度来看,A类城市中广州、深圳、佛山的草地敏感度最大,珠海的建设用地敏感度最大,B类城市中山和东莞的建设用地敏感度最大,C类城市中江门、肇庆建设用地的敏感度最大,惠州从林地逐渐过渡为建设用地敏感度最大。2000—2015年珠江三角洲经济越发达的城市,其发展过程对土地利用变化的影响逐年降低,中期加速阶段跨入成熟阶段的城市发展过程对土地利用变化的影响最显著,城市化更加理性的发展,与土地利用变化相互制约相互促进。     

三江源土地利用变化特征及因素分析

根据三江源地区1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年7期1∶10万土地利用数据集,运用Arcgis 10.0空间统计分析与数理统计方法定量研究了该区土地利用变化特征、规律及趋势,阐明了影响土地变化的主要因素,为三江源地区土地资源的可持续利用及土地管理决策提供科学依据。结果如下,(1)2015年三江源土地利用类型以草地、林地和水域为主,分别占总面积的71.20%、4.28%、5.47%。低覆盖草地主要分布在研究区西北部,中高覆盖度草地以及林地集中分布在东南部,水域在整个源区都有分布。(2)根据土地利用变化重要性指数(C_i),得知35年间三江源土地利用类型之间的转变主要以低中高覆盖度草地、未利用土地与水域之间的转化为主。1980—2015年,低、高覆盖度草地,水域,建设用地面积波动增加,未利用土地面积有明显的减少趋势,35年间减少了17.61%,中覆盖度草地和林地基本保持不变,草地面积总体增加了13.45%。(3)从土地利用变化来看,建设用地增加最快,1980—2015年,建设用地增加了89.54%,它的开发程度也最大,为2.63%;未利用土地的耗减程度最大,耗减率为0.66%。(4)人口、经济结构变化及政策的实施是土地利用变化的主要驱动机制。     

资源型城市生态承载力对土地利用变化的响应

探讨了鞍山、抚顺和本溪3个资源型城市1996-2000年生态承载力的变化趋势、土地利用程度综合指数变化以及生态承载力对土地利用变化的响应.结果表明:鞍山、抚顺和本溪3市1996-2000年生态承载力隶属度呈上升趋势,但均属一般水平,2000年分别为0.60、0.47、0.49;鞍山、抚顺和本溪3市土地利用程度变化综合指数分别为0.82、4.04、1.10,鞍山、本溪土地利用强度低,抚顺土地利用强度高;鞍山、抚顺、本溪3市生态承载力与土地利用程度综合指数的变化呈正相关趋势,能够基本达到相互促进的发展模式.     

鄱阳湖生态经济区土地利用转型热点区域识别及其动力机制研究

识别土地利用转型的热点区域并探究其动力机制可为保护土地生态环境安全提供科技支撑,促进区域经济社会的可持续发展。利用空间热点分析模型探测鄱阳湖生态经济区2000—2014年期间土地利用转型的热点区域,通过典型相关分析定量识别土地利用转型的主导驱动因子,并从供给与需求的经济学视角阐释了土地利用转型的驱动机制。研究表明,(1)滨湖地区2000—2014年发生了剧烈的土地利用转型,耕地、林地、草地、滩地大量向城乡建设用地转化,土地生态面临严重威胁。在距鄱阳湖水面10 km之内,耕地、林地和草地面积分别减少15 740、15 152 hm~2,建设用地面积增加了47 138 hm~2。(2)城市建成区周围及主要道路对土地利用转型具有显著的辐射作用,区内土地利用变化高频区呈现"井"字形空间格局。在距离道路10 km之内,2000—2014年期间土地利用综合动态度由2.765‰衰减至1.059‰。(3)土地利用转型的热点区域数量呈增加趋势,并具有明显的轮换与跃迁特征,基本形成以南昌、九江、景德镇、鹰潭为中心的4个快速转型区。(4)经济、社会发展导致的土地供需矛盾是引发土地利用形态变化的主要动因。亟待建立滨湖生态环境缓冲区,严格控制滨湖地区的土地资源开发利用活动;对土地利用转型的热点区域进行科学规划,通过土地供需调控促进土地资源的集约、高效利用,增加土地经济供给。     

南京市土地利用的生态环境问题及对策

在综合分析南京市土地利用与生态环境关系的基础上,提出南京市目前土地利用的主要生态环境问题包括:工业与城镇集中区水环境污染比较严重,在一定程度上威胁饮用水源;重化工业及交通的快速发展导致部分地区空气污染问题突出;城市点源与面源污染物排放导致局部地区土壤污染问题严峻;建设用地与人口集聚区热岛效应明显;生态用地破碎化导致生态系统服务功能下降。结论认为环境友好型土地利用模式是协调土地利用与生态环境关系的关键对策,为协调两者关系,必须实施集约利用建设用地、发展绿色工业、划定生态敏感区、实施土地利用分区管制、构建区域生态安全格局等措施。     

大城市边缘区土地利用空间格局特征分析.以北京大兴区为例

以北京大兴区为例,利用景观格局和空间分析方法,从产业布局和区位角度分析大城市边缘区土地利用空间分异特征.结果表明：（1）该区土地利用程度高,区域产业布局及距城市、村镇和道路距离等区位因素使其土地利用综合水平呈现北高南低、北部和南部区域内部重点镇高于一般镇的等级梯度分异格局.（2）设施农用地、园地和设施耕地等集约利用程度较高的农用地比例很大,集中分布在村镇和道路附近,生产便利性和成本是其空间分异的主要影响因素;（3）各类土地破碎化严重,集聚度和规模化程度低,亟需通过土地综合整治,重构村庄空间体系,充分发挥循环经济和农用地多功能性的优势,优化农业产业间及其与非农用地间的用地结构和空间布局,进一步提高土地利用综合效益.     

大城市边缘区土地利用空间格局特征分析——以北京大兴区为例

以北京大兴区为例,利用景观格局和空间分析方法,从产业布局和区位角度分析大城市边缘区土地利用空间分异特征。结果表明:(1)该区土地利用程度高,区域产业布局及距城市、村镇和道路距离等区位因素使其土地利用综合水平呈现北高南低、北部和南部区域内部重点镇高于一般镇的等级梯度分异格局。(2)设施农用地、园地和设施耕地等集约利用程度较高的农用地比例很大,集中分布在村镇和道路附近,生产便利性和成本是其空间分异的主要影响因素;(3)各类土地破碎化严重,集聚度和规模化程度低,亟需通过土地综合整治,重构村庄空间体系,充分发挥循环经济和农用地多功能性的优势,优化农业产业间及其与非农用地间的用地结构和空间布局,进一步提高土地利用综合效益。     

成渝城市群黑碳气溶胶的时空分异特征及其对土地利用/土地覆被变化(LUCC)的响应

基于2000—2015年MERRA-2的黑碳气溶胶(BC)空间分布数据和土地利用/土地覆被数据,利用GIS空间分析手段和地理加权回归模型,识别成渝城市群BC浓度的时空分异和土地利用/土地覆被变化(LUCC)特征,探讨BC浓度对LUCC的响应关系。结果表明:(1)成渝城市群BC浓度在整体上呈现出中部高、四周低的同心圆格局,且这一态势在15 a中没有发生明显改变;2000、2005、2010和2015年的年均浓度分别为3.86、4.97、4.91和4.51μg·m~(-3),以2005年为拐点呈先上升后下降的趋势,且2005年高值区的空间范围最大,经历了扩张-收缩的变化过程;在季度水平上表现出冬季秋季春季夏季的趋势,秋冬季BC污染形势严峻;(2)2000—2015年成渝城市群土地利用/土地覆被的主要类型为耕地、林地和草地,该时期3种地类面积总和的占比均在94.61%以上,土地利用结构未发生明显改变;以耕地与草地连续减少和建设用地持续增加为LUCC的主要特征,水域、林地和未利用地略有增加;(3)不同土地利用/土地覆被类型下的BC浓度总体上呈现出建设用地耕地水域林地未利用地草地的特征;在不同的土地利用/土地覆被转换方式下,当人工用地转为自然用地时BC浓度降低,当自然用地转为人工用地时BC浓度增加;(4)地理加权回归模型计算结果表明,局域拟合系数较高区域的LUCC对BC浓度的影响较为显著,且呈现出明显的空间分异现象。     

高质量发展目标下脱贫县农业产业化与农地利用生态效率耦合协调分析：以江西省为例

探究脱贫县农业产业化与农地利用生态效率耦合协调关系,对促进农业高质量发展具有重要意义。基于新发展理念,以江西省25个脱贫县为研究对象,构建农业产业化与农地利用生态效率耦合评价体系,借助耦合协调模型和泰尔指数模型测度两者的耦合协调水平及其区域差异。结果表明：(1)2011—2020年,江西省脱贫县农地利用生态效率总体水平较高,年均值为0.738,赣南地区高于赣中和赣北地区;(2)2011—2020年,江西省脱贫县农业产业化发展指数总体水平较低,年均值为0.414,赣北地区最高,其次为赣中,赣南最低;(3)2011—2020年,脱贫县农业产业化与农地利用生态效率耦合协调指数由期初的0.321升至期末的0.342,总体处于中度失调和轻度失调阶段;(4)脱贫县地区内差异对泰尔指数总体贡献最大,县域农业发展协调性较弱。进一步分析可以发现,市场与政府的作用差异是导致农业产业化水平与农地利用生态效率存在差异的主要原因,综合运用行政和市场手段推动农业产业化发展是提高两者耦合协调水平的关键。     

吉林西部土地利用/覆被时空变化驱动力分析

针对吉林两部土地利用/覆被情况,基于TM影像,借助人机交互解译方法,结合1:10万地形图获得1986年、1996年、2000年和2004年的4期土地利用/覆被变化(LUCC)矢量数据.利用土地利用动态度模型、土地利用转移矩阵.全面揭示研究区15年的LUCC时空变化特征,结果表明.盐碱地扩张,湿地、水域萎缩和草地退化已经成为吉林西部生态环境恶化的突出表现.结合研究区的实际情况选取总人口数、农业人口数、粮食总产置等12个指标作为LUCC:变化的丰十会经济驱动因子,借助多元线性回归模型,建立主要土地利用类型的驱动力模型.结果表明吉林西部土地利用变化的最主要社会经济因子是农业人口数、农民人均纯收入、农业生产技术(农业机械总动力、化肥施用量)和农村用电量,同时提出相应的生态环境保护和社会经济措施.     

基于主成分分析的长沙市土地利用变化驱动力分析

基于长沙市2003~2013年土地利用变更数据,从土地利用变化幅度、速度和综合度等方面分析长沙市土地利用变化情况.选取22个经济社会指标进行主成分分析,结果表明,经济社会发展因素、人口因素及土地政策等是影响长沙市土地利用变化的主要驱动因子.研究结果可为长沙市编制土地利用总体规划及优化调整土地利用结构提供借鉴.表3,参8.     

土地利用类型的分维值和稳定性指数空间变异分析

土地利用类型是一种在自然和人类活动双重作用下的产物,具有不规则、相对不稳定性和复杂性特征,可以利用分形方法进行探讨;分形理论在土地结构研究中的应用涉及土地利用类型分数维的计算、土地利用结构分形研究方法、土地利用结构及其动态变化的分形描述、区域景观结构的分形模型等方面;但土地利用类型的分形机制的空间差异研究少见报道。综合考虑广东省的自然地理环境和社会经济发展状况,文章选择韶关、潮州、汕头、广州作为不同类型区域的代表,基于分形理论计算了耕地、园地、林地、草地、居民点及工矿用地、道路用地、水体和未利用土地8种地类分维值(D)和稳定性指数(Si)以及平均分维值和稳定性指数,从影响土地利用结构的地貌和人文因素两个方面出发,对比和分析了地域之间的D值、Si值的关系,并从中得到了D值和Si值的变化规律。结果表明:(1)复杂的地貌类型是影响土地利用类型D值和Si值的最主要因素;(2)社会经济发展水平一定程度上影响土地利用类型的分维值和稳定性指数;(3)区域土地利用类型的平均分维值、稳定性指数的大小是土地利用结构的综合反映。     

金口河区土地利用动态变化分析

本文以金口河区为例,利用1996-2005年的土地利用变更资料,对其土地利用动态变化和驱动因素进行了分析,结果表明:(1)以农用地为主的用地结构没有发生改变,但其内部组成发生明显变化;(2)信息熵总体呈递减趋势,但其有序度属于中等;(3)全区及各乡镇的土地利用程度综合指数均下降;(4)不同地类的开发强度存在明显差异。在此基础上总结了该区域土地利用存在的主要问题,并提出了实现区域可持续利用的对策。     

丹东沿海地区土地利用变化对生境质量的影响研究

土地利用变化与生态效应影响研究是全球环境变化的热点。以丹东沿海地区2000—2018年土地利用景观格局为基础,运用GIS技术和In VEST模型对丹东沿海地区生境质量进行定量评估,并结合土地利用变化规律分析了土地利用变化对生境质量的影响。丹东沿海地区作为连接海陆的重要过渡带,研究其土地利用变化对生境质量的影响,对于权衡生态保护与利用土地资源海陆统筹发展具有重要意义。结果表明,(1)耕地、草地及未利用地面积减少,林地、水域和建设用地面积增加,研究末期林地仍占研究区的62.895%,耕地比重由30.565%降至25.735%,是研究区第二大土地利用类型,其次是建筑用地、水域用地,草地与未利用地占比较小。(2)研究期间,生境质量低值区扩大,较低值区缩小,中等级、较高、高值区面积增加。生境质量呈现自东北向西南递减,自沿海向内陆递减的分布特征。(3)研究区生境质量受土地利用变化影响较大,2015—2018土地利用变化与生境质量变化都较为显著,以林地、河渠为主的土地利用类型受人类活动干扰较小,生境质量较好;沿海地区的建设用地对生态环境造成破坏,生境质量较差。(4)通过空间自相关以及热点分析发现,研究区生境质量分布状况存在空间聚集性,聚集效应近年来有分散的趋势,区域间的生境质量差异扩大。     

土地资源可持续利用的生态经济系统分析

论述了土地生态经济系统的特点和实现土地可持续利用的生态经济条件,土地生态经济系统是土地生态系统与土地经济系统耦合而成的复合系统,土地可持续利用与生态经济平衡存在着内在联系生态经济平衡是实现土地可持续利用的前提条件。土地可持续利用目标是在土地开发利用过程中,实现生态、经济和三效益的协调统一;遵循生态经济规律是实现土地资源可持续利用的必要条件。     

土地资源可持续利用的生态经济系统分析

论述了土地生态经济系统的特点和实现土地可持续利用的生态经济条件。土地生态经济系统是土地生态系统与土地经济系统耦合而成的复合系统 ,土地可持续利用与生态经济平衡存在着内在联系 ,生态经济平衡是实现土地可持续利用的前提条件 ;土地可持续利用目标是在土地开发利用过程中 ,实现生态、经济和社会三效益的协调统一 ;遵循生态经济规律是实现土地资源可持续利用的必要条件     

关中-天水经济区人口-经济-生态协调发展研究

在经济迅速发展的背景下,我国人口、经济和生态的矛盾日益突出。选择关中-天水经济区为研究对象,基于变异系数的协调函数模型对其人口-经济-生态协调度进行了测算。结果表明：1）1999—2008年,关中-天水经济区各地市人口-经济-生态协调度整体呈现上升的趋势,总体由失调状态转向勉强协调,其中天水市呈直线上升趋势,咸阳、宝鸡、铜川3市的协调度在波动中有所增加,西安市变化幅度不大;2）人口、经济、生态3个子系统的变化都会影响到整个系统的变化,西安市生态子系统协调度的下降,制约了整个系统的协调发展;3）协调度在空间上表现为关中-天水经济区中部地市的协调度较高,渭南和天水市的协调度始终处于该地区的较低水平。     

基于MLP-ANN与Markov Chain的土地利用变化预测方法——以锡林郭勒盟为例

以北方草地典型地区—内蒙古锡林郭勒盟为案例区,在1995年到2000年的土地利用变化与驱动力分析的基础上,利用土地利用转换类型和驱动力模型,采用多层感知人工神经网络模型分析了各种土地利用类型未来的转换潜力;利用马尔可夫链模型,预测了2005和2010年土地利用格局。预测结果显示：高覆盖度草地减少幅度最大,中覆盖度草地减少相对和缓,高、中覆盖度草地的减少造成了未利用地和低覆盖度草地的增加,尤其是前者增加的幅度最大;从空间分布看,高覆盖度草地的减少集中在西北部地区,主要转变为中低覆盖度草地,中覆盖度草地的减少主要集中在西南部地区,其流向主要是以沙化土地为主的未利用地;案例研究表明,多层感知人工神经网络模型与马尔可夫链模型的结合与应用能够在很大程度上预测稳定驱动力作用下的土地利用变化趋势,从而为生态干预提供指导。     

五台山地区生态脆弱性评价及其时空变化

以五台山地区为研究区,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型,较为全面地选取11个指标构建五台山地区生态脆弱性评价指标体系,以GIS技术为支撑,应用空间主成分分析、重心迁移、差异性分析等方法,对五台山地区2000、2005、2010、2015年4期的生态脆弱性进行评价,并进一步分析其时空变化、重心迁移及差异性特征。结果表明:(1)五台山地区2000—2015年生态脆弱性指数的均值为4.83,整体处于中度脆弱状态,各等级所占的面积虽处于波动状态,但仍以轻度和中度脆弱性为主,重度脆弱区域分布在北部和东北部地区;(2)2000—2015年生态脆弱指数的重心均落在繁峙县境内,且变化幅度较小;(3)2000—2015年3个县级行政区均属于中度脆弱性状态,从高到低依次为繁峙县、五台县和代县;(4)不同土地利用类型的生态脆弱性差异显著。耕地、未利用地和城乡建设用地的生态脆弱性总体水平偏高,处于中度脆弱状态;而林地和草地的生态脆弱性较低,处于轻度脆弱状态。对该地区的生态脆弱性进行定量研究,不仅能正确认识该地区生态脆弱的程度,而且能掌握其空间分布差异,从而进一步对生态脆弱区进行治理,促进资源的有效利用和生态系统的可持续发展。