2011-2022年陕西省土地利用系统健康评价及障碍因子判断

土地利用系统健康评价与提高土地利用可持续发展水平密切相关。采用熵权TOPSIS模型、耦合协调度模型和障碍度模型,从结构、功能、效益3个方面选取19个指标评价了陕西省近12年(2011-2022年)土地利用系统健康动态变化、协调发展水平和障碍因子。结果表明:①2011-2022年陕西省土地利用健康水平逐年提升,从2011年的中等提升至2022年的良好。②结构子系统健康在2011-2022年整体上呈现上升趋势,年均上升1.96%;功能子系统健康在2011-2022年整体上处于上升趋势,年均上升5.69%,且从2011年的较差水平上升至2022年的优秀水平;效益子系统呈现上升趋势,年均上升3.18%,且从2011年的中等水平上升至2022年的良好水平。③2011-2022年陕西省土地利用结构、功能和效益3个子系统健康之间的耦合协调度逐年提高,由2011年的0.58(勉强协调)提高至2022年的0.84(良好协调)。④各子系统对于陕西省土地利用健康的障碍度大小为结构>功能>效益子系统;其中,从指标层看,地均GDP、人口密度、土地利用率、森林覆盖率为影响陕西省土地利用健康的主要障碍因子。研究结果可为陕西省更高质量、更可持续的发展提供科学参考。

网格尺度下河南省农业土地利用系统多功能的空间化及权衡/协同分析

农业土地利用系统对于保障食物安全和农业可持续发展意义重大。功能的量化和分析是研究土地利用系统的有效途径。以粮食主产区河南省为研究区,1 km网格为研究尺度,融合多源数据,采用统计分析和空间分析的方法,对2020年农业土地利用系统进行功能的分类、评价、空间可视化以及相关性分析。结果表明:河南省农业土地利用系统包括了生产、生态、经济、社会和文化功能。生产功能呈现东高西低的空间格局,生态功能的整体格局与生产功能相反,经济功能总体较高且表现为东南高、中北部低的特征,社会功能均值较高且中部和西部高值明显,文化功能的均值偏低且在空间上西高东低。多功能组合中有6组为协同关系,4组主要表现为权衡关系,且生产功能和生态功能以及文化功能的权衡作用比较明显。研究结果对于了解河南省农业土地利用系统的情况以及可持续利用管理有一定的借鉴意义。

基于改进TOPSIS方法的三峡库区生态敏感区土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价研究能够有效引导土地合理利用,协调城市发展与自然生态保护之间的矛盾。构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,并采用改进TOPSIS方法对三峡库区生态敏感区的典型区域—重庆市进行实证分析。结果表明:1)研究区土地利用系统健康综合分值整体呈现T型带状分布格局,可分为四个健康等级,即健康、临界健康、不健康、病态。2)渝东北、渝东南和重庆市西南片区部分地区因其土地生态系统脆弱敏感,土地利用风险性大和生态系统稳定性差,土地生态系统呈现病态和不健康状态,属于高风险-高压力区域;重庆市主城区环线区域因其属于城市核心拓展区和人类活动频繁区域,人口压力指数和土地利用压力指数较大,土地利用风险性较小,健康度较为良好,是低风险-中度压力区域。3)PSR模型能够较好地改变现有研究主要关注自然资源环境的状况,更准确地反映土地利用系统健康的各要素之间的关系和影响土地生态系统健康的关键因素,为三峡库区生态敏感区土地利用系统健康状态起到一定的预警作用。4)以改进TOPsis方法计算土地利用系统健康指数,消除了不同指标量纲的影响,并能充分利用原始数据的信息,能充分反映各方案之间的差距,客观真实的反映实际情况。5)为保障三峡库区生态敏感区土地利用系统的健康发展,应加强土地利用规划与调整,控制人类过度开发,维持生态系统正常功能。

土地利用系统健康评价的框架与指标选择

随着社会经济的发展 ,人类行为对生态系统产生越来越大的影响 ,生态系统的健康状况也引起了国内外学者的普遍关注 ,作为一个以土地利用为基础的自然、经济、社会复合的土地利用系统 ,它既具有生态系统的一般特征 ,又具有其本身的特殊性 ,集中体现了人口增长、经济发展与资源短缺的矛盾 ,因此 ,为了人类可持续发展 ,必须关注土地利用系统的健康状态。本文在对土地利用系统的分析基础上 ,提出土地利用系统健康的概念 ,土地利用系统健康评价的本质、目的 ,并初步建立了土地利用系统健康评价框架体系。

土地利用系统功能分类与评价体系研究

目前对土地功能缺乏系统的分类和评价体系.综述了近10年来对土地/土壤功能研究的最新动态,在此基础上从土地利用系统角度出发,运用系统理论和方法尝试初步建立土地利用系统功能分类与评价指标体系.

基于PSR模型的生态移民安置区土地利用系统健康评价——以红寺堡区为例

以我国最大的生态扶贫移民集中区——宁夏红寺堡区为研究对象,构建基于PSR模型的土地利用系统健康评价指标体系,综合运用熵权法、综合指数法、灰色关联度模型等方法对红寺堡安置区土地利用健康状况进行了评价。结果显示:2009—2015年红寺堡生态移民安置区土地利用系统健康评价指数呈现出逐年上升的变化趋势,由2009年的0.310 9增加到2015年的0.692 7,其健康等级由不健康上升至亚健康状态;研究期间土地利用系统压力指数变化比较稳定,状态指数和响应指数呈现上升趋势;各乡镇由于自然生态环境和社会经济发展水平存在较大差异,研究期间土地利用系统健康水平空间格局变化明显,且存在较大差异;人口自然增长率和人口土地负荷量以及城市绿地覆盖率、空气质量状况、城市污水处理率和垃圾无害化处理率以及环保投资额等指标与土地利用系统健康性评价综合指数的关联度较高,表明研究区土地利用健康状况与人口数量以及生态环境质量密不可分,因此在提高研究区土地利用效益和制定相关土地规划和政策时,应注重人口和生态对土地利用可持续发展的影响。

基于压力-状态-响应模型与集对分析的土地利用系统健康评价

土地利用系统健康评价是改善土地利用系统健康状况,促进土地可持续利用的重要基础。针对土地利用系统健康的不确定性,构建了基于PSR模型的评价指标体系。在了解集对分析原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,建立了基于集对分析法和改进熵值法的土地利用系统健康评价模型,并对中国土地利用系统健康状况进行诊断。结果表明:(1)1999—2008年中国土地利用系统健康水平不断提高,健康等级经历了"不健康—临界状态"的演变历程,但2008年"临界状态"水平不高;(2)固定资产投资年增长率、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度、地均GDP等是土地利用系统健康等级提升的关键制约因素。研究结果表明,基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映土地利用系统健康,各要素之间的关系。集对分析法通过注重信息处理过程中的相对性和模糊性能很好地解决不确定性问题,有效挖掘土地利用系统存在的具体问题,适合用于土地利用系统健康状况的评价。

兰州市多目标区域土地利用系统优化研究

研究目的:在区域范围内将土地利用系统作为整体进行综合规划,采用解释结构模型法构建层次分明、关系明确的土地利用系统优化目标体系,并将其量化为多目标系统优化数学模型,以兰州市为例进行实证分析。研究方法:解释结构模型和多目标优化。研究结果:(1)优化方案满足了经济发展、粮食安全、社会稳定和生态环境改善等多目标对土地的需求;(2)区域土地利用综合效益显著提高。研究结论:运用解释结构模型法辅助构建多目标规划数学模型进行土地利用系统优化,可望兼顾经济、社会与生态环境等多目标,实现资源的优化配置。

基于神经网络的元胞自动机及模拟复杂土地利用系统

本文提出了基于神经网络的元胞自动机 (CellularAutomata), 并将其用来模拟复杂的土地利用系统及其演变。国际上已经有许多利用元胞自动机进行城市模拟的研究, 但这些模型往往局限于模拟从非城市用地到城市用地的转变。模拟多种土地利用的动态系统比一般模拟城市演化要复杂得多, 需要使用许多空间变量和参数, 而确定模型的参数值和模型结构有很大困难。本文通过神经网络、元胞自动机和GIS相结合来进行土地利用的动态模拟, 并利用多时相的遥感分类图像来训练神经网络, 能十分方便地确定模型参数和模型结构, 消除常规模拟方法所带来的弊端。

中国土地利用系统健康动态评价

在界定土地利用系统健康内涵的基础上,构建了基于"压力—状态—响应"(PSR)模型的评价指标体系,采用熵值法和灰色预测模型,对中国土地利用系统健康状态进行了评价。研究结果表明:(1)1999—2008年中国土地利用系统健康水平总体不断提高,综合指数从0.393 5增加到0.533 1,健康等级经历了"不健康—临界"状态的演变过程;(2)土地利用系统健康的压力指数总体上呈现下降趋势,状态指数和响应指数呈现上升趋势;(3)固定资产投资年增长率、人均耕地面积、土地垦殖率、水土流失程度、地均GDP等是土地利用系统健康等级提升的关键因素;(4)2009—2015年中国土地利用系统健康水平呈现稳步上升趋势,2014年土地利用系统健康等级达到"亚健康"。并提出了提高土地利用系统健康水平的一些具体措施。

农业开发区可持续土地利用系统结构模型研究

农业开发区可持续土地利用系统包含社会、经济、自然生态等多种要素 ,要素间的相互作用决定系统的动态发展 ,把握系统要素的结构层次和互动效应是进行农业开发区可持续土地利用研究、建立相应评价指标体系的前提和基础。该文应用解释结构模型法 (ISM法 ) ,以济南农业高新技术开发区为例 ,在构建农业开发区可持续土地利用系统结构模型的基础上 ,对其进行布尔运算和可达矩阵的分解 ,得出相应的结构矩阵和递阶结构模型图 ,并初步探讨了该结构模型在评价指标体系构建方面的应用。研究结果表明 ,该结构模型图能够清晰地反映出土地利用系统各要素的空间递阶关系 ,为划分研究对象 。

闽北典型盆地土地利用系统协调性研究——以周宁县狮浦盆地为例

选取闽北狮浦盆地为研究区域,利用景观指数分析其景观格局特征,在此基础上,从经济因子、土地因子两个方面,构建了狮浦盆地土地利用系统协调性评价指标体系,运用多层次模糊综合评价模型进行协调性评价。结果表明:周宁狮浦盆地景观类型的破碎度较大,斑块形状的复杂程度中等;经济因子协调性和整个土地利用系统的总协调性基本趋势都是上升的,而土地因子协调性处于下降趋势,说明经济的快速发展是以土地不合理利用换来的;评价结果既为狮浦盆地的土地利用规划提供依据,也为其他类似区域的研究提供借鉴意义。

城市交通与土地利用系统演化图景和结构研究

城市交通与土地利用系统(Urban Transportation and Land Use System,简称UTLU系统)是一个开放的、复杂的、非平衡的系统.针对现状中缺乏对UTLU系统内在演化机理的研究,本文以北京市为例,分别利用混沌理论和分形理论从时间序和空间序的角度揭示UTLU系统自组织演化的图景和结构复杂性.首先,利用小数据量计算法对北京市UTLU系统协同度的时间序列进行分析,确定最大Lyapunov指数,判断UTLU系统是否存在混沌现象,并结合混沌系统的特性进一步揭示系统演化图景;其次,分别从城市交通系统和土地利用系统中,选取适当的规模对象,利用位序-规模分形模型对北京市的UTLU系统自组织演化结构进行评定.

土地利用系统社会效益评价研究——以重庆市巴南区为例

利用2004—2014年巴南区土地利用系统的社会效益数据,运用TOPSIS综合评价法和灰色模型对巴南区社会效益进行评价及预测。结果表明:巴南区土地利用系统社会效益呈现波动变化态势,其社会效益值排序为2007>2014>2010>2004,通过预测表明未来三个时刻社会效益分别为0.572 15、0.533 64、0.497 71,呈现递减的趋势。文章旨在为提高巴南区土地利用社会效益提供理论支撑。

论土地利用系统工程——原理、方法和体系

本文把系统工程的理论应用于土地利用领域,提出和定义了土地利用系统和土地利用系统工程的基本概念,论述了土地利用系统工程的原理和方法,并在此基础上构筑了土地利用系统工程的基本框架和学科体系.

基于PSR模型的快速城市化地区土地利用系统健康性评价——以深圳市为例

在界定土地利用系统健康内涵的基础上,构建了基于"压力-状态-响应"(PSR)模型的评价指标体系,采用熵权法和灰色关联度法评价了快速城市化地区土地利用系统的健康状况,并以深圳市为例进行实证分析。结果表明:2006-2013年深圳市土地利用系统健康综合指数逐年提高,健康等级经历了"不健康-临界状态-亚健康"的演变过程;土地利用系统压力指数总体变化平稳,而系统状态指数与响应指数呈现上升趋势;人口自然增长率、城市垃圾处理率、城市绿地覆盖率、城市污水处理率与土地利用系统健康性评价综合指数之间的灰色关联度较高,说明城市环境与土地利用健康状况紧密相关。指出快速城市化地区的用地政策应注重提高城市土地利用的综合效益,关注人口与环境系统对区域可持续发展的影响。

农业土地利用系统的环境风险分析与评价方法研究:以湖南省桃江县为例

通过对农业土地利用系统的过程和输入-输出特征解析,构建了农业土地利用系统概念模型,从系统输入、土地利用过程和输出3个方面分析了农业土地利用过程中的环境风险源,探讨了针对农业土地利用系统的环境风险识别与评价方法。在此基础上,以乡镇为评价单元,逐一识别相应的环境风险因子,评价各类环境风险水平,并依据每个评价单元需要关注的风险种数评价其综合风险水平。以湖南省桃江县为例,对该县农业土地利用系统中的污水灌溉、肥源投入、农药投入、地膜施用和秸秆焚烧等人为因素带来的环境风险进行评价,结果表明,由于该县南部地区的工厂和采矿活动密集以及土地利用集约度高,农业土地利用系统的综合环境风险程度呈南高北低的趋势。

低碳视角下土地利用系统健康评价——以新疆乌鲁木齐市为例

土地利用系统健康评价是优化土地利用系统结构,促进城市土地利用可持续发展的基础。以新疆乌鲁木齐市为例,基于低碳视角构建城市土地利用系统健康的评价指标体系,采用变异系数法确定指标权重,通过综合指数模型对2005—2014年新疆乌鲁木齐市土地利用系统健康状况进行评价。结果表明,(1)2005—2014年乌鲁木齐市土地利用系统健康水平总体呈上升趋势,经历了"不健康→临界状态→亚健康"的发展历程。(2)从准则层来看,系统结构经历了"病态"到"临界状态"过程;系统功能经历了"不健康"到"亚健康"过程;系统效益呈稳步上升趋势,经历了"病态"到初步"健康"的过程。(3)影响乌鲁木齐市土地利用系统健康的主要因素有土地多样性指数、建设用地比重、农业产值占GDP比重、土地利用率、人均耕地面积、地均碳排放量、能源消费弹性系数以及人均绿地面积。有针对性地提出相应的建议,以促进乌鲁木齐市土地利用系统健康发展。

区域土地利用系统优化调控的机理与模式

本文运用系统科学的理论与方法，在分析区域土地利用系统的组成要素、层次结构及作用机理的基础上，对土地利用系统优化原理与目标进行了系统研究。提出区域土地利用系统优化调控的效益主导型、持续协调型、主体互动型和适宜匹配等类型模式。并以乐清市为例，着眼于土地利用系统的经济效益目标与可持续发展准则，开展了土地利用系统结构优化的实证研究。

城市复合土地利用系统中土壤磷素的积累和流失潜力的空间分异

为了解城市复合土地利用系统中土壤磷素的积累和流失潜力特点,以浙江大学华家池校区为例,应用化学分析方法和GIS技术研究该校区复合土地利用系统中土壤磷素积累和流失潜力的时空变化特征.结果表明,近50年来,研究区内土壤全磷和有效磷呈明显的增加趋势,磷素积累受城市化和大量施用有机肥、化肥等的影响.土壤磷素空间异质性非常明显,深受土地利用方式的影响,土壤全P平均含量由高至低分别为畜牧场(3.22 g?kg-1)>果园(1.67 g?kg-1)>桑园(1.54 g?kg-1)>蔬菜地(1.52 g?kg-1)>教学区(1.37 g?kg-1)、绿化用地(1.37 g?kg-1)>水田(1.14 g?kg-1)>旱地(1.06 g?kg-1)>水旱轮作地(1.02 g?kg-1)、生活区(1.02 g?kg-1).研究区内土壤磷饱和度平均达22.29%,土壤水可提取态P明显高于一般农业区,有很高的P流失风险.土壤磷饱和度25%这一磷素流失风险临界指标也适合于对研究区土壤磷流失风险的评价,该指标大致与有效P 77 mg?kg-1和全P 1.20 g?kg-1相当.研究认为,城市复合土地利用系统中土壤磷素积累显著,磷素流失造成水体污染风险很大,应引起注意.