1990年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究

武汉城市圈是全国首批资源节约与环境友好型社会建设综合配套改革试验区之一,也是长江经济带发展战略和中部崛起战略的重点区域。科学认识武汉城市圈土地利用变化时空格局的历史特征,对区域土地利用政策的制定和实施具有重要的意义。对已有的土地利用分类编码方式进行改进,结合土地利用动态度模型,对武汉城市圈1990年、1995年、2000年和2005年4期土地利用数据进行分析,形成对武汉城市圈1990年以来土地利用变化的基本规律、阶段性趋势和空间差异的科学认识。结果表明:1990年以来,武汉城市圈耕地、林地和草地大面积减少,水域和建设用地面积有较大幅度的增加。在不同的发展阶段,武汉城市圈土地利用变化呈现出不同的规律:1990—1995年武汉城市圈的土地利用变化以耕地减少为主要特征;1995—2000年武汉城市圈土地利用变化以耕地和水域的相互转换为主要特征;2000—2005年武汉城市圈土地利用变化以耕地向水域和建设用地转换为主要特征。武汉城市圈土地利用变化表现出明显的空间差异性:土地利用动态度最大的区域集中在武汉市及其周边县域;从单一土地利用类型看,耕地、林地、建设用地动态度最大的区域也主要集中在武汉市及其周边县域,而水域动态度最大的区域集中在仙桃市和潜江市。

城镇化对耕地集约利用影响的典型相关分析及其政策启示

研究目的:揭示人口城镇化、经济城镇化、土地城镇化和社会城镇化对耕地利用的劳动力集约度、农药化肥集约度和农业机械集约度的影响机制,为新型城镇化与耕地资源合理利用提供决策支持。研究方法:典型相关分析法。研究结果:(1)人口城镇化、经济城镇化和社会城镇化对耕地利用的劳动力集约度和农业机械集约度有显著影响,土地城镇化对耕地集约利用水平无显著影响;(2)经济城镇化水平的提升会导致劳动力集约度的下降和农业机械集约度的上升,人口城镇化水平的提升会导致劳动力集约度和农业机械集约度均下降,社会城镇化水平的提升会导致劳动力集约度和农业机械集约度均上升。研究结论:新型城镇化阶段人口城镇化水平的提升是本质,但同时应提升经济城镇化与社会城镇化水平,抑制土地城镇化的规模。

武汉城市圈建设用地需求优先度及其区域差异

根据建设用地需求优先度开展建设用地指标的区域间配置是快速城市化进程中协调建设用地扩张和耕地保护矛盾的重要途径.武汉城市圈是我国首批"两型社会"建设试验区,建设用地扩张与耕地保护矛盾十分突出.以武汉城市圈为案例区,综合考虑区域建设用地投入、产出和利用效率等方面的因素,采用AHP方法测算武汉城市圈各县域建设用地优先度.结果表明:(1)武汉城市圈建设用地需求优先度存在显著的区域差异,武汉市市辖区建设用地需求优先度远高于其它区域;(2)造成建设用地需求优先度空间差异的原因在经济发达地区和欠发达地区表现不同,经济发达区域建设用地需求优先度高的原因主要是建设用地投入和产出较高,而欠发达区域建设用地需求优先度高的主要原因是较高的建设用地利用强度;(3)由于人均建设用地面积较大,各地级市所在区域建设用地利用强度较低.

基于目标责任区际优化的耕地保护补偿

耕地保护目标责任与区域补偿标准的合理确定是保证耕地保护区域补偿实施效果的关键。针对以往耕地保护目标责任忽视耕地资源禀赋与社会经济发展差异的不足,本文构建分区异步元胞自动机模型开展了耕地区际布局优化,并据此优化区域耕地保护目标责任。在此基础上,针对当前研究中耕地保护区域补偿标准与耕地非农化收益及耕地赤字/盈余水平脱节、难以真正起到耕地保护杠杆作用的不足,本文提出了以耕地资源价值为基础,引入耕地非农化收益确定耕地保护区域补偿标准,并根据耕地保护目标责任优化结果测算区域耕地赤字/盈余水平对耕地保护区域补偿价值标准进行修正,以实现"以布局引导补偿,以补偿实现保护"。以全国首批"两型社会"建设试验区武汉城市圈为案例区开展了实证研究,结果表明:1根据资源禀赋与经济发展区域差异确定区域耕地保护目标责任可以在实现全区域粮食安全的基础上使区域耕地非农化压力得到最大限度的释放,有利于耕地保护目标的实现;2以耕地非农化收益和耕地资源价值为基础,采用区域耕地赤字/盈余进行修正得到耕地保护区域补偿标准,可以起到激励耕地保护的杠杆作用;3基于目标责任区际优化的耕地保护区域补偿是协调我国快速城镇化进程中城镇用地扩张与耕地保护矛盾的重要途径,能起到激励耕地保护、抑制耕地非农化的作用。

权衡城市扩张、耕地保护与生态保育的土地利用布局优化——以武汉市为例

我国正处于高速城市化阶段,如何协调城市扩张、耕地保护与生态保育对土地资源需求的矛盾是当前我国土地利用中面临的主要问题。该文采用LANDSCAPE模型,以武汉市为例,以城市扩张、耕地保护和生态保育的协调为目标,开展土地利用布局优化。结果表明:1)在满足城市扩张规模与粮食安全的条件下,优化后城镇用地扩张对区域生态系统服务价值侵占仅为未优化布局的64%,该文提出的优化模型能显著提升城市扩张、耕地保护与生态保育的协调程度。2)当前城市扩张过程中土地系统生态服务价值流失过快,特别是城市中湖泊和草地大量减少,因而有必要改变当前的城市扩张模式,采取以城市化为导向的生态化发展政策,以实现城市扩张、耕地保护与生态保育的协调。研究结果可为武汉市土地利用优化布局和合理利用提供科学依据,也可为快速城市化进程中城市扩张、耕地保护与生态保育的协调提供方法支撑。

城镇化对农地利用强度的影响

以武汉城市圈为案例区,采用固定效应模型从经济城镇化、土地城镇化、社会城镇化、人口城镇化等方面定量分析了城镇化对农地利用强度的影响。结果表明:经济城镇化、土地城镇化、社会城镇化、人口城镇化对农地利用强度均具有显著的影响;人均GDP对农地利用强度的提升具有显著的促进作用,而城镇化进程中非农就业机会的增加对农地利用强度的提升具有显著的抑制作用;人均耕地面积和耕地减少量对农地利用强度均具有显著的抑制作用;人口城镇化对农地利用强度具有显著的促进作用;公路密度对农地利用强度具有显著的促进作用,农业机械总动力在当前阶段对农地利用强度有抑制作用。

基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型研究

传统的元胞自动机模型采用统一的转换规则和相同的演化速率进行演化,忽略了地理现象演变的时空差异性:演化规律的空间异质性和演化速率的空间差异性。针对这一问题,提出了基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型,采用双约束空间聚类的方法对元胞空间进行分区,用分区转换规则替代统一转换规则可以体现地理现象演化规律的空间差异性;采用标准格网划分的方法求取异步元胞演化速率,用异步演化速率替代同步演化速率可以体现地理现象演化速率的空间差异性。以杭州市土地利用变化为例对基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型进行了实证研究,结果表明:与传统的元胞自动机模型相比,基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型具有较高的模拟精度,并且适用于较大区域较长时间段地理现象的动态变化模拟。基于空间数据挖掘的分区异步元胞自动机模型是地理元胞自动机研究的新视角,它将地理现象演变的空间异质性和时间差异性引入到地理元胞自动机模型中,使模型对地理过程的模拟更接近实际地理过程。然而,由于有关分区异步的元胞自动机模型还处于尝试性研究阶段,在元胞空间分区方法、双约束空间聚类算法中权重的确定方法、元胞演化速率的获取方法、元胞转换规则的获取方法、模拟精度评估以及分区异步元胞自动机模型在较大区域较长时间的地理现象模拟中的应用等方面有待进一步的研究与探讨。

中国中东部平原亚热带湿润区湖泊营养物生态分区

湖泊营养物生态分区是实现湖泊分区控制的前提和基础。以中国中东部平原亚热带湿润区为案例区,根据区域特点,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,对各指标进行归一化得到各指标数据的分值;采用AHP方法确定各指标的权重值,结合各指标分值计算栅格尺度上湖泊营养物生态分区综合评价分值;根据研究区域DEM数据划分小流域,将栅格尺度的湖泊营养物生态分区综合评价分值投影到小流域尺度上,采用双约束空间聚类算法对小流域尺度上湖泊营养物生态分区评价分值进行聚类得到湖泊营养物生态分区结果。结果表明:(1)AHP可以用来确定复杂指标体系中各指标的权重,适合用于确定湖泊营养物生态分区指标体系中各指标的权重;(2)采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;(3)根据自然地理条件、土地利用和人类活动强度的不同,可以将中东部平原亚热带湿润区划分为长江中下游平原湖区、湘赣平原丘陵湖区、湘渝山地湖区、四川盆地湖区、川西—大巴山山地湖区5个营养物生态区。

城市间相互作用力对城市建设用地利用效率影响研究——以武汉城市圈为例

建设用地利用效率提升是缓解快速城镇化进程中土地利用矛盾的关键所在.当前我国正处于快速城镇化阶段,城市群已成为我国城镇化的重要形式,城市之间的相互联系日益紧密,科学认识城市间相互作用力对建设用地利用效率的影响对提高城市建设用地利用效率具有重要意义.以武汉城市圈为案例区,在采用引力模型测算城市间相互作用力和采用C-D生产函数测算各城市建设用地利用效率的基础上构建逐步回归模型,将城市间相互作用力引入建设用地利用效率分析框架,以解析城市间相互作用力对建设用地利用效率的影响.结果表明:(1)城市间相互作用力是影响城市建设用地利用效率重要因素之一,与建设用地利用效率成正相关;(2)城市间相互作用力对建设用地利用效率的影响在不同城市间有较大的差异;(3)将城市间相互作用力引入到城市建设用地利用效率的解释模型,可以提高建设用地利用效率变化的解释能力,形成建设用地利用效率的科学认识.

基于ESDA的武汉城市圈耕地利用集约度空间差异分析

通过对武汉城市圈35个县(区、市)耕地利用集约度全局空间自相关和局部空间自相关分析,剖析了武汉城市圈过去10a耕地利用集约度差异的时空分异特征,结果表明:(1)武汉城市圈耕地利用集约度总体上处于不断上升的趋势;(2)耕地利用集约化水平受地形条件影响较大,研究期间局部耕地集约度差异显著,形成了"东西平原高、南北山区低"的空间格局;(3)武汉城市圈耕地利用集约度江汉平原高值区逐渐形成,但其对整个武汉城市圈耕地利用集约度的极化效应明显大于其扩散效应。武汉城市圈县域耕地集约化水平全面协调发展的道路还需要进一步努力。

农民参与小型农田水利建设意愿及其影响因素——基于经济发达县域的考察

基于经济发达县域145份调查数据,运用二元probit模型实证分析了农民参与小型农田水利设施建设意愿的影响因素,研究结果表明:年龄、文化程度、农业收入占家庭收入比重、小型农田水利设施水量评价和管护现状满意程度5个变量正向影响显著。小型农田水利设施建设对农业生产的重要性评价负向影响显著。家庭农业劳动力人数、家庭从事农业生产性质、家庭耕地经营面积、农民对设施完好程度、水质以及供水及时性的评价影响不显著。

基于AHP和GIS的湖北省耕地适宜性评价

本文以湖北为案例区,选取气候、水文地貌、土壤和社会经济4个方面12个评价因子构建指标体系,采用AHP方法确定指标权重,在栅格尺度上开展耕地适宜性评价。结果表明:(1)AHP方法能够将复杂问题中的各种因素划分为相互联系的有序层次,使之条理化,适合用于确定耕地适宜性评价指标体系中各指标的权重;(2)栅格数据由于便于空间分析,因此适合用于耕地适宜性评价;(3)高度适宜和中度适宜的耕地面积占湖北省土地面积的一半。

我国耕地保护目标责任及区域补偿研究进展

通过文献研究,对我国耕地保护目标责任及区域补偿的相关研究进行了梳理,发现存在以下趋势:耕地保护目标由区域内的耕地总量动态平衡研究逐渐转向区域间的耕地总量动态平衡研究;由以数量保护为主的耕地总量动态平衡研究逐渐转向耕地总量动态平衡对耕地生产力的影响研究;耕地保护补偿研究由耕地征用补偿转向基于耕地保护外部性内在化的耕地补偿进而逐步开展耕地保护区际补偿机制研究。由此从3个方面提出了我国耕地保护目标责任及区域补偿未来的研究重点:从空间效率均衡的角度确定耕地保护目标责任研究;从生产力总量平衡的角度开展耕地区域协调保护研究;从经济发展和资源禀赋的区域差异开展耕地区域保护目标责任研究以及从帕累托优化的角度研究耕地区域保护补偿价值标准,并据此开展耕地布局优化的耕地保护区域补偿机制研究。

基于AHP方法的土地利用现状评价与分析

以湖北省咸宁市为例,应用AHP方法进行土地利用现状评价。根据咸宁市的特点,建立土地利用现状评价指标体系,利用AHP方法确定各指标的权重,采用综合评价方法从土地开发利用程度、土地集约利用程度、土地利用综合效益以及土地利用总体水平等方面对咸宁市的土地利用现状进行评价。结果表明:咸宁市土地开发利用程度低于湖北省平均水平,土地开发利用的潜力较大;土地集约利用水平远低于全省平均水平,土地利用的集约程度亟待提高;土地利用综合效益略高于全省平均水平,土地综合利用效益较高;土地利用总体水平略低于全省的平均水平,还有较大的提升空间。

改进熵权系数法在基本农田指标分解中的应用

提出了从控制下级行政区域基本农田减少量出发进行基本农田指标分解的方法,避免了直接对基本农田保有量指标进行分解造成的分解结果与实际情况不符的现象。通过改进熵权系数法,可以直接确定各行政区域基本农田减少量控制指标占上级行政区域基本农田减少量的比重,进而得到各行政区域基本农田保有量。以湖北省咸宁市为例,对改进的熵权系数法在基本农田指标分解中的应用进行了探讨。结果表明,用这种方法进行基本农田指标分解具有直观、科学和客观的特点,克服了以往基本农田指标分解中主观性较强的缺点。

OpenGL三维管线绘制中的坐标变换研究

提出了利用OpenGL的二次曲面绘制函数进行三维管线绘制的基本步骤以及OpenGL三维管线绘制的关键技术,着重对OpenGL三维管线绘制过程中的坐标变换问题进行了探讨,并且用实验对本文提出的理论进行了验证。实验表明,利用OpenGL的二次曲面绘制函数进行三维管线绘制可以高效便捷地实现三维管线的可视化,在实际运用中取得了较好的效果。

地理元胞自动机研究综述

从地理元胞自动机的应用范围、地理元胞自动机转换规则的获取、地理元胞自动机空间划分、元胞自动机与G IS的集成等方面回顾了地理元胞自动机模型的研究,对地理元胞自动机模型研究的发展趋势进行了分析,认为地理元胞自动机模型研究在以下几个方面需要进一步深入:(1)应用范围应进一步扩大;(2)在确定地理元胞自动机的转换规则时应综合考虑自然因素和社会经济因素;(3)应加强地理元胞自动机与多智能体系统的集成研究;(4)应加强对地理元胞自动机的尺度划分及尺度效应的研究;(5)应进一步深化地理元胞自动机与G IS的集成研究。

地理科学专业GIS课程教学方法研究

地理信息技术的发展,是地理学进入21世纪高科技时代的入场券.以遥感、地理信息系统和全球定位系统为代表的地理信息技术已成为地理学数据获取与数据分析的重要手段,是现代地理学不可或缺的工具.本文在分析地理科学专业对G IS技能需求的基础上,研究地理科学专业地理信息系统课程设置、地理信息系统课程教学内容的安排和地理信息系统技能培养体系,构建了理论与实践紧密结合的课程体系和教学方法.

3DMAX模型在IDL中的读取与重建

3DMAX是优秀的三维建模软件,IDL是出色的科学可视化语言,也是三维GIS开发的有力工具。文中以ASE格式的3DMAX文件为例,在分析ASE格式文件结构的基础上,提出了在IDL中读取和重建3DMAX三维模型的思路和算法,并用实验对这一算法进行了验证。实验表明,3DMAX和IDL的结合能很好地实现GIS数据的三维可视化。

空间分析在数字城市中的应用

从数字城市的基本知识出发,分析了数字城市和城市地理信息系统之间的关系,论述了空间分析在数字城市建设中的应用．