大汶河流域土地利用时空演变分析及生态空间多情景模拟

多情景模拟土地利用演变为大汶河流域土地管理和推动区域高质量发展提供参考。基于大汶河流域1990、2000、2010和2020年土地利用数据,借助动态度和土地利用转移矩阵分析研究区近30年来的土地利用时空演变特征和相关驱动机制,从地理环境、社会经济和交通路网三方面选取12个驱动因子,设置生态保护、耕地优先和经济发展3种情景,利用PLUS模型模拟研究区2030年土地利用空间分布及对比分析各情景模拟差异。结果表明:①近30年来,耕地面积减少明显,达630 km^(2);建筑用地面积持续增长且增幅较大,占比从8.8%增至16.7%。②2020年土地利用模拟结果Kappa系数为0.89,总精度为93.15%,均高于标准,PLUS模型满足大汶河流域土地利用模拟要求。③综合3种情景模拟结果发现,耕地优先情景下,耕地面积总量得到有效保护,相对限制建筑用地面积的增长,同时生态环境和经济建设都得到较好保障。因此耕地优先情景更符合大汶河流域可持续发展的要求。

苏南水网地区蓝绿空间格局多情景模拟预测

【目的】模拟预测苏南水网地区蓝绿空间格局多情景发展趋势,探究促进地区可持续发展的情景方案。【方法】以江苏省苏州市吴江南片区为例,设置自然发展、生态保护优先和城镇发展优先等3种情景,借助CA-Markov模型,对2030年蓝绿空间格局变化趋势进行多情景模拟分析,并运用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连通性评价解读蓝绿空间景观生态结构与生态格局特征。【结果】不同发展情景下蓝绿空间规模与格局变化差异显著。自然发展和城镇发展优先情景下,蓝绿空间面积呈现加速减少趋势,分别减少了3626.37、7145.74 hm^(2)。蓝绿空间核心区、孔隙等形态类型负向变化剧烈,蓝绿空间破碎度增加,连通性降低。生态保护优先情景与自然发展和城镇发展优先情景相比,蓝绿空间面积分别增加了2904.30、6423.67 hm^(2),蓝绿空间核心区等形态类型增幅明显,孔隙率显著降低,蓝绿空间破碎度降低,连通性增强。【结论】自然发展和城镇发展优先情景对水网地区蓝绿空间呈现负向影响趋势,生态保护优先情景在维持蓝绿空间面积与格局稳定,改善蓝绿空间连通性方面效果显著。

基于PLUS模型的大连市“三生”空间时空演变与多情景模拟

通过构建“三生”空间分类体系,借助土地利用转移矩阵和PLUS模型探究并预测大连市“三生”空间的时空演变特征,为评估国土空间状况和制定协调开发措施提供有效支持。结果表明:①大连市“三生空间”多功能性显著,生产主-生态副-生活次和生态主-生产副空间分布最广,占比分别为40%、30%。②2000-2020年,生活主-生产副和生态主-生产副空间分别增加592 km^(2)和491 km^(2);生产生态均衡-生活副空间减少了921 km^(2);其余空间较稳定,呈现先增后减规律。③2030年自然发展情景相对稳定需注意耕地减少带来的粮食安全问题;经济优先情景生态风险增加,需建立监测机制;生态保护情景提高了生态空间占比,但需平衡生态要素的结构及经济、社会、环境的整体效益。研究可为大连市国土空间规划提供一定的参考。

基于Markov-PLUS模型的延安市土地利用多情景模拟研究

为探究延安市未来土地利用发展趋势,促进土地资源合理利用,基于延安市2010和2020年土地利用数据,运用Markov-PLUS模型,分别从自然发展、生态保护、经济增长三种情境,预测2030年延安市土地利用情况及其发展变化。结果表明:(1)2010-2020年,延安市全市范围内的耕地、林地面积减少,草地面积增长缓慢,水域、建设用地以及未利用地面积大幅度增长,但随着时间发展,建设用地不断扩张会破坏生态的稳定性,因此需要关注各类用地发展占比,合理分配用地;(2)PLUS模型模拟精度较高,Kappa系数为0.94;(3)基于2030年三种情景模拟情况比较,自然发展情景中仅有建设用地面积有所增加,在生态保护情景下,生态环境面积减少低于其他两种发展情景,且有效遏制了用地扩张,经济增长情景中,耕地及建设用地面积增幅明显。

基于最佳景观尺度的鄱阳湖区土地利用冲突时空演变及多情景模拟

[目的]科学评估区域土地利用冲突水平的时空演化特征,可为区域土地资源的合理配置发挥重要作用。[方法]基于景观生态风险视角构建土地利用冲突测算模型,借鉴最佳景观尺度设定方法确定了适宜的分析尺度,分析了鄱阳湖区1990—2020年土地利用冲突的时空演变特征,并借助PLUS模型多情景模拟了2035年土地利用冲突空间格局。[结果]鄱阳湖区土地利用冲突的总体空间格局是滨湖区显著高于外围地区,南部地区总体高于北部地区,平原地区高于山地和丘陵地区,河流两侧的冲突值也显著偏高。1990—2005年城镇地区的冲突变化并不显著,乡村地域及县域交界区域冲突水平较高,2005—2020年冲突水平进一步加剧;2035年不同情景下冲突的总体空间格局将延续2020年的状态,但可持续发展情景能有效缓和冲突水平,实现生态保护和经济发展的平衡发展。[结论]1990—2020年鄱阳湖区土地利用冲突重心由乡村及县域交界区域向城镇地区转移,且冲突水平呈不断上升趋势,未来应坚持可持续发展方式,有序进行国土空间开发,注重生态保护和经济发展间的平衡。

融入功能分区的土地利用变化多情景模拟——以福建南平市建阳区为例

土地利用变化多情景模拟是合理配置土地资源的重要依据。已有研究通常聚焦于省级、城市群等较大尺度区域,较少关注南方山区城镇土地利用变化及其面临的生态安全约束。本文以福建省南平市建阳区为研究区,应用RSEI-MCR-PLUS耦合模型,将生态约束下的土地功能分区融入土地利用变化模拟,分析惯性发展、经济发展优先、生态保护优先、可持续发展四种情景下2030年建阳区土地利用空间格局。结果表明:(1)建阳区内适宜开发区、缓冲开发区、限制开发区、生态缓冲区和生态保护区面积占比分别为3.17%、27.94%、26.73%、25.68%和16.48%,各功能区以适宜开发区为中心空间上呈环状分布。(2)惯性发展情景下,建设用地呈现多点扩散,土地资源利用效率相对低下;经济发展优先情景下,新增建设用地侵占林地和耕地,加剧空间冲突;生态保护优先情景下,土地资源利用效率低下,并限制经济快速发展;可持续发展情景下,建设用地呈组团式发展,生态系统得到保护,土地资源配置更为合理。本成果可为合理配置土地资源、优化山区国土空间开发保护格局提供科学参考。

基于PLUS模型的乌鲁木齐市“三生”空间多情景模拟

基于乌鲁木齐市2000年、2010年、2020年3期的土地利用数据,利用PLUS模型,选取了包括社会经济和自然环境在内的15项驱动因子,模拟了乌鲁木齐市2030年在生产发展、生活水平、生态保护、综合优化4种情景下的“三生”空间变化情况.结果表明:在2000~2020年间草地处持续缩减的状态,缩减了614.06km^(2);耕地表现为先小幅度增加后大幅度减少,共计减少了226.39km^(2);其他用地类型的面积则呈现持续增加的趋势;草地和未利用地之间的转化程度最剧烈.从多情景模拟结果来看:在四种情景演变预测中生活空间面积均呈扩张趋势,扩张程度最大可达85.86km^(2);在生产发展和生活水平情景下生产空间面积分别扩张了3.13km^(2)、38.17km^(2),生态空间面积则分别缩减了30.11km^(2)、124.03km^(2);在生态保护和综合优化情景下,生产空间面积有所缩减,最大缩减程度为149.8km^(2);综合优化情景下的用地类型空间变化趋势与生态保护情景的模拟的结果较为相似,不同之处在于其变化趋势较为缓和.总体来看,综合优化情景下模拟的结果更符合城市发展和生态保护的要求.乌鲁木齐市必须抓住机遇,及时解决城市发展与生态保护间的矛盾,走可持续发展之路.

基于PLUS和InVEST模型的梅州市土地利用与生境质量时空变化及多情景模拟

模拟和分析生境质量的时空变化规律能够给重点生态功能区的生态保护和土地资源可以持续利用提供依据。基于2000—2020年梅州市土地利用数据,用InVEST模型、Morans’I指数、PLUS模型研究梅州市生境质量时空演变特征,并预测2030年、2040年、2050年自然发展、耕地保护、城镇发展、生态保护情景的生境质量。结果表明:(1)2000—2020年梅州市林地面积占比第一,建设用地逐年增加,草地面积逐年下降,林地面积先增加后下降。(2)梅州市生境质量为中等水平且两极分化趋势明显,高和较高生境质量总面积与较低和低总面积占比均约为43%。(3)2020—2050年,所有4种发展情景中高生境质量面积占比均呈现下降趋势,但在生态保护情景下,其减少幅度最小且生境质量指数得以维持稳定,表明生态保护是梅州市实现可持续发展的最优选。

基于Markov-PLUS模型的乐山市土地覆被多情景模拟研究

针对如何通过预测未来土地利用结构的变化,以解决不合理的土地覆被类型造成的人地矛盾逐渐尖锐,以及生态、经济、社会发展失衡等问题,通过马尔可夫-斑块生成土地利用模拟(Markov-patch-generating land use simulation,Markov-PLUS)模型,以2000、2010、2020年乐山市土地覆被数据为基础,模拟2030年在自然惯性发展、生态保护、耕地保护3种不同情景下土地覆被的数量以及空间格局的变化,并对其转化情况进行分析。结果表明,Markov-PLUS模型模拟精度较高,可以较好地预测未来乐山市不同发展情景下土地覆被的数量以及空间格局的变化。土地覆被在3种情景中都有变化,耕地、草地、灌木地以及湿地面积在3种情景中均下降,水体、人造地表面积均上升,林地在生态保护情景下上升,其余2种情景下降。3种发展情景对比发现:生态保护情景下能较好保护乐山市生态环境;耕地保护情景下需要更严格的政策干预来保护耕地。该研究通过模拟预测不同情景下乐山市未来土地覆被变化,从而为该地区土地利用规划提供可能的参考。

宜都市未来土地利用与生态系统服务的多情景模拟

[目的]探索宜都市土地利用与生态系统服务之间的权衡与协同关系,并通过多情景模拟优化这一关系。[方法]采用多目标规划和斑块生成土地利用模拟模型(PLUS),构建自然演变、经济优先和低碳发展3种未来发展情景,并运用InVEST模型评估2030年不同情景下宜都市的土地利用结构、空间布局和生态系统服务价值。[结果]低碳发展情景下宜都市的土地利用结构最为合理,空间布局最集约,生态系统服务价值最高。相较于其他情景,低碳发展情景在土地利用与生态系统服务的协调性和可持续性方面表现更佳。[结论]低碳发展情景为宜都市提供了最佳的土地利用与生态系统服务协调路径。

荒野保护视角下普洱市土地利用格局多情景模拟研究

普洱市位于云南省西南部,森林覆盖率超过67%,是典型的生态型城市及全国生物多样性最丰富的地区之一,荒野保护对于优化普洱市土地利用格局科学合理的可持续发展具有重要意义。选取普洱市为研究区域,运用荒野制图方法,对研究区域的土地栅格进行荒野质量划分。结果表明,研究区域高质量的三四级荒野分别占研究区域总面积的64.37%和14.27%。使用GeoSOS-FLUS模型,选取影响研究区域土地利用变化的自然和人为数据作为情景模拟驱动因子,将4个等级的荒野质量作为变量进行多情景模拟,预测普洱市2030年土地利用和土地覆盖演变结果,对比分析研究区域土地利用格局在不同限制条件情景模拟下演变规律及特征,针对协调研究区域内经济发展与生态保护之间的平衡为目的,对普洱市土地利用格局提出优化布局方案。实验结果表明,在加入荒野保护模式情景下,研究区域的土地利用发展格局将更为平衡,更能符合当前生态保护时代背景下的需要,研究可为普洱市的生态保护和土地利用规划提供参考。

吉林省西部盐碱地综合开发多情景模拟与水资源效应

[目的]盐碱地综合开发利用是提高农业生产力、践行大食物观的必然选择。但受限于开发利用模式单一、耗水压力较大,亟待探索多元化治理模式并依据其水资源效应开展优化调控。[方法]以吉林省西部地区为研究区,采用FLUS模型预测2030年盐碱地资源在自然发展、粮食安全、粮饲综合开发和生态安全4种情景下的开发利用格局,并对不同情景下的产水量变化进行评估。[结果](1)2000—2020年研究区开发利用盐碱地1540.18 km^(2),主要被恢复为草地或开垦为耕地,但其中旱地次生退化风险较高。(2)不同情景下盐碱地开发均以耕地利用为主。粮食安全情景下水田和旱地开垦面积占比分别为67.48%,4.23%。相较于自然发展情景,粮饲综合开发情景下盐碱地恢复为草地的面积增加139.18 km^(2),生态安全情景下生态用地规模显著提高。(3)至2030年,4种发展情景下研究区产水量较基期均有所下降,生态安全情景下降幅度最大,达到3.71×10^(8)m^(3)。相比之下,粮饲综合开发情景充分保障粮食和饲草生产,同时缓和盐碱地治理所导致的水资源压力。[结论]松嫩平原盐碱地开发利用应充分考虑粮饲综合开发模式,统筹粮食和饲草供应,协调粮食和生态安全,以大食物观引领国土空间生态修复和退化土地的开发利用。

城乡融合背景下村镇建设用地“扩张-消失”多情景模拟——以洛阳市为例

研究目的:从当前村镇建设用地“既拆又建”现象出发,聚焦城乡融合背景下村镇建设格局演变规律,以洛阳市为例,开展2020-2030年村镇建设用地“扩张—消失”多情景模拟研究,为大城市村镇建设用地差别化管理提供决策依据。研究方法:PLUS模型、形态学空间格局分析、多情景设定。研究结果:(1)区位条件因素在村镇建设用地“扩张—消失”中起基础性作用,距离耕地、高速公路的远近对扩张与消失变化的影响较大,贡献度均超过16%。(2)2020-2030年洛阳市村镇建设用地扩张与消失规模以及格局差异明显。在规模上“扩张”与“消失”面积比例约为2∶1;在格局上“扩张”斑块类型以边缘、支线及孤岛为主,“消失”斑块类型则以核心区和边缘占优。(3)4种情景下研究区村镇建设用地均表现为大规模零碎式扩张与小规模集中式收缩。其中,耕地保护情景中孤岛占比最少(9.93%),空间上连通性和整体性最优,未来应进一步充分考虑耕地保护情景。研究结论:亟需秉持村镇建设用地以优化存量换取增量的理念,均衡协调扩张和消失的规模、形态及其综合效益,针对主要驱动因素实施差别化管理,实施“一村一策”缓解村镇建设用地低效利用困境。

基于PLUS模型的汾河流域景观生态风险时空分异及多情景模拟

探究流域地区景观生态风险时空分异规律及未来多情景模拟对于诊断区域土地开发问题以及促进区域生态系统可持续发展提供有益参考。以汾河流域为研究对象,基于2000、2010、2020年三期土地利用数据,利用GIS网格法、景观格局指数、空间统计分析等方法,探究汾河流域景观生态风险时空分异特征及其规律,并结合多元数据采用PLUS模型模拟探讨未来多情景下汾河流域景观生态风险的演变趋势及其差异。结果表明:(1)2000—2020年,汾河流域景观生态风险指数均值整体呈下降趋势,主要由于低风险地区面积持续增加;(2)其空间集聚效应逐年增强,地形较平坦的盆地地区主要为低风险和较低风险等级并随着时间的推移范围愈大集聚性越强;(3)2035年两情景景观生态风险进一步降低,基于生态保护可持续情景下汾河流域景观生态风险均值降低以及低风险面积增大与林地、草地、水域的面积增大和连通密切相关,自然发展情境下的变化与建设用地和耕地的整合紧密相关。

江苏省“三生空间”时空演变与多情景模拟

从时空角度分析了江苏省“三生空间”的演变特征;利用FLUS模型在自然发展、耕地保护和生态保护3种情景下模拟预测了2025年江苏省“三生空间”的空间格局。结果表明:(1)2005—2015年江苏省农业生产空间面积呈减少趋势,80%的农业生产空间转移为生活空间,城镇生活空间和农村生活空间呈明显扩张趋势;(2)与2015年相比,在自然发展情景下农业生产空间持续减少,其他空间面积持续增加,城镇生活空间面积主要增长区域与江苏省建设用地发展较一致,在耕地保护情景下农业生产空间面积的增长主要来源于农村生活空间,呈连片扩张态势,在生态保护情景下水域生态空间环湖沿河发展,主要转入源于农业生产空间。

浙闽山地丘陵地区地域景观时空演变与多情景模拟预测——基于PLUS-ESV模型分析

聚焦浙闽地区地域景观既有研究对内陆地区关注不足,且中尺度县域研究与定量研究相对较少的问题,文章以福建沙县为对象,基于卫星遥感数据、自然与社会开源数据、统计年鉴等,运用景观格局指数、PLUS模型、生态系统服务价值(ESV)评估等方法,模拟预测2030年3个发展情景,以揭示1990年来地域景观空间格局及ESV的时空演变,为以沙县为代表的浙闽内陆人居环境可持续发展提供有力支撑。结果表明:1)1990-2020年,林地与耕地此消彼长,建设用地显著增长。2)1990-2020年,景观破碎度、复杂度、离散性及异质性增加,景观优势斑块的连通性与聚合度下降;ESV加速下降,较高及以上价值区向中及以下价值区加速转化。3)2030年,生态保护情景下的总体景观破碎度最低、ESV最高。综上可知,生态保护情景能最大化保留沙县山水林田城乡一体的地域景观特征,也最符合地区“生态宜居”“生活幸福”等高质量发展要求。

基于SD模型的南昌市可持续发展多情景模拟

为模拟南昌市不同发展情景下的可持续发展变化态势及特征,并为其可持续发展决策提供参考,运用系统动力学的原理和方法,构建了包括经济、社会、资源、环境和政策5个子系统的南昌市可持续发展评估模型。结果表明,至2030年,南昌市的城市综合可持续性呈现上升趋势,但资源利用和生态环境子系统可持续性增长较慢。综合协调情景模式为南昌市未来较优的发展选择,今后可通过以高质量发展为导向,调整产业结构,加大研发投入,提高资源利用水平,加大生态环境保护与综合整治力度等工作,可极大促进综合协调情景下的南昌市可持续发展。

基于GMOP-PLUS耦合模型的京津冀土地利用变化多情景模拟及功能关系分析

该文利用GMOP-PLUS耦合模型预测2030年京津冀地区多情景下的土地利用格局,探究土地利用变化的影响因素,通过土地利用功能测度探究不同模拟情景下“三生”空间功能之间的关系,结果表明:①自然因素在土地利用变化中起基础性作用,其中坡度、DEM、温度和降水贡献度均超过6%;除未利用地外,人口因素贡献度均超过11%,是其他土地利用类型变化的主导因素;主要交通线对建设用地、耕地和草地的扩张具有重要影响,贡献度均超过4.5%。②预测结果总体呈耕地和草地减少、林地和建设用地增加的趋势,其中建设用地扩张能力最强,耕地较多被占用,但不同情景下土地利用类型增减幅度不同。③4种情景下京津冀土地生产功能与生活功能、生态功能存在权衡关系,生活功能与生态功能具有协同关系,但不同情景下权衡/协同关系有明显的县域差异。生态涵养情景下耦合协调度最高(0.9089),其次是经济发展情景和耕地保护情景,而惯性发展情景下耦合协调度最低。未来发展应充分考虑生态涵养情景,作为促进国土空间优化和区域社会经济协调发展的土地利用策略。

基于多情景模拟的洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合演变分析

以洞庭湖流域为研究区域,本文设定自然发展(情景1)、快速发展(情景2)、耕地保护(情景3)、生态保护(情景4)和可持续发展(情景5)5种情景模式,利用PLUS模型和InVEST模型模拟2030年5种不同情景下的土地利用和生境质量格局,并采用耦合协调度模型探究不同情景下LUCC与生境质量耦合协调特征.研究结果表明:1)土地利用变化模拟结果基本符合情景设置的要求,能较好地反映洞庭湖流域土地利用的演变规律和规划方向.2)2030年洞庭湖流域生境质量水平为:情景4>情景5>情景3>情景1>情景2.3)2030年情景1、情景2和情景3耦合协调发展水平呈下降趋势,且情景3下降程度略高于情景1和情景2;而情景4和情景5呈上升趋势,且情景4上升程度略高于情景5.4)结合情景设置原则,可以发现情景5为洞庭湖流域LUCC与生境质量耦合协调发展空间格局优化提供了规划发展可行性.

哈尔滨市绿色空间碳储量多情景模拟

[目的]预测黑龙江省哈尔滨市未来绿色空间格局碳储量,分析绿色空间变化对碳储量的影响,为双碳政策下哈尔滨市绿色空间规划提供决策依据。[方法]基于2010,2020年哈尔滨市绿色空间土地覆盖数据,将双碳产业驱动因子引入FLUS模型预测2030年不同情景的绿色空间土地覆盖变化,利用InVEST模型测算2010,2020,2030年碳储量,比较分析碳储量时空变化规律,探讨绿色空间对碳储量的影响。[结果]①将双碳产业因子引入FLUS模型后,较原模型的kappa系数提高了1.30%,均方根误差减少了0.21%,改进后的模型模拟精度更高。②2010—2020年,碳储量呈下降趋势,共减少了5.14×10^(6)t,耕地的减少是造成碳储量损失的主要因素。地上生物量碳库和土壤碳库碳储量最多,占总碳储量的88.52%。③2030年自然发展、生态保护和经济发展情景下的碳储量分别为2.58×10^(9),2.58×10^(9),2.58×10^(9)t,同2020年相比均呈下降趋势,其中生态保护情景的下降速率最慢,是自然发展情景下的0.12倍。[结论]未来应加强生态保护修复措施,减少耕地和林地面积流失,控制非绿色空间的扩张,提高哈尔滨市域碳储量。