基于“三生”空间的湖南省土地利用格局及多功能演变

为了增强土地的多功能性,缓解土地资源紧张和功能性较弱等问题。该研究基于“三生”空间视角,通过“要素-结构-空间-功能”的土地利用多功能机制,构建多功能评价指标体系,采用熵值法和TOPSIS法对其土地利用多功能水平进行评价。同时借助ArcGIS软件,采用土地利用空间转移模型、土地利用动态度等空间分析方法对该区域2000—2020年土地利用格局演变特征进行分析。最后基于“空间+功能”的双视角探析土地利用空间格局演变与功能转变之间的动态关系。结果表明:1)2000—2020年湖南省土地利用“三生”空间格局演变波动较大,生产空间与生态空间收缩,生活空间扩张;其中又以生活空间扩张显著,生产空间与生态空间之间转换较为频繁为主要特点,是造成湖南省土地利用“三生”空间波动重组的主要因素。2)区域分布格局,生产空间主要分布于省北部的常德、益阳、岳阳以及中部衡阳、娄底、邵阳、永州4市交界的中心区域;生活空间主要分布于以长株潭城市群为中心的核心分布区以及各市城市中心区域;生态空间分布面积最广,主要分布于省西部及西南部丘陵山地区域,以及位于省北部的洞庭湖水域区等;区域变化以环长株潭区域土地利用格局演变更剧烈,其次是东、西、南三面山地区域;动态度结果显示全省土地利用总体动态变化率有提升态势。3)2000—2020年土地利用“三生”功能水平呈现逐年递增趋势,生态功能评分最高,变化最明显,生产功能次之,波动中水平趋于稳定,生活功能最低,呈逐年提升趋势;区域间水平差异由低水平高差距向高水平的相对均衡转变。4)土地利用空间格局变化与功能转变之间具有较大的关联性,尤其在时序变化上呈现一定的变化规律,最后基于“空间+功能”的土地利用多功能机制,对两者关系进行了一次有益尝试。在“一对多”机制关系研究中,未来需要结合土地多功能测度方法更加准确识别“三生”空间和功能之间的相互关系。

“三生空间”视角下会泽县土地利用变化及耦合协调度时空格局分析

在生态较为脆弱且位置偏远的欠发达地区,生态环境保护和经济发展之间的矛盾长期共存。为有效破解这一发展困境,以曲靖市会泽县为研究对象,运用ArcGIS 10.8工具对2000、2010、2020年该地区的“三生空间”土地利用变化进行分析。通过时空分析、转移矩阵和耦合协调度模型,探讨“三生空间”视角下土地利用变化的时空特征和影响因素。结果显示:(1)会泽县的土地覆盖以林地、草地和耕地为主,建设用地面积明显增长,主要分布在城镇附近,而未利用地面积变化不明显。(2)建设用地、耕地、林地、草地、水体之间发生相互转变,其中草地-林地的转化量最大,但也有相当一部分林地和耕地转化为草地;此外,建设用地、未利用地和水体均有小部分相互转化,但变化不显著。(3)“三生空间”的耦合协调度变化D与耦合度C的变化相似,主要表现为功能中度协调区占比增加,功能高度不协调区占比减少。总体上看,会泽县土地利用的变化相对于大型城镇仍然较为缓慢。研究结果可为当地可持续发展提供科学依据。

经济快速发展地区县级尺度土地利用空间格局变化模拟

选择位于长江三角洲地区社会经济快速发展的浙江省海盐县为研究区,利用1986年土地利用空间数据和影响研究区土地利用变化的驱动因子,运用CLUE-S模型,分别对其1995和2000年的土地利用空间变化格局进行模拟,经检验,模拟结果与实际情况基本吻合。在此基础上,对研究区未来20a的土地利用空间格局变化进行了3次不同情景的模拟。结果表明,县城周围、各中心镇、重点镇建成区周围以及主要公路干线沿线是耕地非农化的高发区,基本农田保护区的划定对耕地的保护具有重要意义。

基于动态统计规则和景观格局特征的土地利用覆被空间模拟预测

土地利用覆被及其变化是一个区域土地资源可持续利用的状态信号。该文建立依据马尔柯夫链模型和最大似然概率原则的统计概率模型,将景观格局特征利用类别共生概率矩阵表达在模型中,其次采用动态统计来考虑不同位置处模型参数的局部化。通过在北京山区初步验证,考虑景观格局特征,模拟结果总精度提高2.4%,Kappa系数提高0.045。随估计参数局部化,模拟精度大幅度提高,总精度提高到90%以上。结果表明:该土地利用覆被模拟模型是可行的,具有所需要基本数据非常简单优点,免除数据收集处理以及关系量化困难等问题。

耦合FLUS和Markov的快速发展城市土地利用空间格局模拟方法

模拟城市土地利用空间变化格局的研究,对未来区域规划以及实现可持续发展具有十分积极的作用。以往基于FLUS的研究栅格尺度较大,如何模拟快速发展中城市的复杂土地利用变化过程,挖掘土地利用变化驱动机制值得进一步探讨。本文构建了耦合FLUS和Markov的城市土地利用格局拟合框架,创新性地引入房价指标表征社会经济属性,以深圳为研究区,基于30 m空间分辨率小栅格尺度的土地利用分类数据和基础地理、路网河网、感兴趣点等多源空间变量,模拟不同发展情景下的未来城市土地利用空间格局,并通过随机森林进行土地利用变化驱动因素分析。研究结果表明:本文提出的耦合FLUS和Markov方法相较于传统CA模型(RFA-CA和Logistic-CA)精度更高(FoM=0.22),能更准确地模拟快速发展中城市的土地利用变化过程;多情景土地利用格局制图结果验证了城市发展过程中生态控制线的重要性,进一步说明本文拟合框架在未来城市规划布局中的参考价值;医院、娱乐场所等的基础设施和公交、路网密度等的基础交通比自然因素(高程、坡度)对城市发展的影响更大,到海岸线距离会在一定程度上限制深圳内部土地利用变化过程。本研究所构建模型及精细制图结果,可为城市区域规划和空间格局模拟等相关研究提供参考依据和理论基础。

基于CA-Markov模型的云南自由贸易试验区土地利用和景观格局时空演变分析及模拟预测

为探究云南自由贸易实验区土地利用和景观格局变化特征,协调经济发展和生态保护,促进土地资源高效可持续利用。本文通过Arc GIS 10.6、Fragstats 4.0、IDRISI 17.0以自贸区2010、2015、2020年三期遥感影像为数据源,研究分析其土地利用变化和景观格局时空演变特征,并利用CA-Markov模型,模拟预测2025年土地利用类型和景观格局。研究表明,(1)三个片区土地利用结构变化为建设用地增加,林地、耕地和未利用地减少,草地和水体基本保持不变。(2)在研究期前期,建设用地主要来源于林地和耕地,后期为未利用地,并加大对生态环境的保护力度。(3)在发展过程中,其整体景观破碎度逐渐降低,但连通性和集聚度逐渐加强,生物多样性减少;耕地、林地破碎化程度加重,聚集度和景观优势不断下降,并转换为建设用地;随着人类干扰因素不断增强,建设用地优势表现明显,聚集度高,区域景观自我调节能力增强,景观空间结构更加稳定。

土地利用最佳模拟尺度选择及空间格局模拟

土地利用变化是一个受到多重因素相互影响的动态过程。目前,已经成为全球环境变化和可持续发展的重要内容,而区域土地利用空间格局模拟已成为LUCC研究的关键内容。以2000年以及2010年的TM遥感影像解译数据以及数字高程模型、水系、铁路、公路、降雨量和气温等数据为基础,运用二元逻辑斯蒂回归模型对黄土台塬区的土地利用最佳模拟尺度进行了选择,并在此基础上对研究区的各种土地利用进行了空间格局模拟。研究结果显示:(1)在土地利用格局模拟的十个空间尺度上,土地利用变化空间格局与其驱动力因子之间存在着一定的尺度相关性特征;(2)黄土台塬区耕地、林地、草地的ROC值在十个空间尺度上均呈现出先增加后减少的趋势,转折点在400 m尺度附近,说明黄土台塬区的土地利用在尺度效应和尺度转换的效应下,400 m×400 m是此区域土地利用格局优化的最佳模拟尺度;(3)在400 m最佳模拟尺度上所模拟出的草地和林地的分布格局都与人均GDP和地形综合指数两个变量显著相关,而对耕地的分布影响最为明显的变量则是地形综合指数。

千河流域土地利用空间格局模拟及其影响因素分析

本文以黄土高原生态脆弱区千河流域为研究对象,遴选出影响土地利用空间分布的关键自然和社会经济因子,在考虑空间数据自相关性影响的基础上,综合利用GIS空间分析和二元Logistic回归分析等方法,构建2005年千河流域耕地、林地和草地三种主要地类空间分布概率二元Logistic回归模型,对该流域土地利用空间格局进行模拟和分析。结果表明,模拟结果较为理想,且不同驱动因子对不同地类空间分布格局的影响程度不同。

重庆市永川区土地利用空间格局变化模拟

为了研究快速城市化过程中县级尺度土地利用结构特征,从而更精确把握土地利用与覆被变化的动态过程。将GIS技术与CLUE-S模型结合研究重庆市永川区土地利用空间格局的变化。结果表明:永川区2000—2010年土地利用类型变化均以森林和农田为主,各期占总面积90%以上。从2000—2010年城镇面积显著增加,增加了16.11%,且2005—2010年城镇面积变化程度比2000—2005年变化更为剧烈。森林面积在10年间少量增加。10年间农田面积减少了1660 hm2。对永川区土地利用变化设定3种情景进行模拟,并对预测结果进行比较分析。由此得出:在快速城市化的驱动下,永川区土地利用景观格局变化以森林和农田为主,城镇面积大幅度增加,森林面积也呈现增加趋势。相应地农田面积减少。生态保护情景模式下对生态环境有保护作用的土地利用类型有较好的调控效果。

基于土地利用的荆州市三生空间格局演化特征分析

分析三生空间格局演变过程及特征,对优化土地资源配置,促进区域协调发展具有重要意义。以荆州市为研究对象,基于2000-2020年土地利用数据,运用三生空间动态度、转移矩阵、重心迁移模型和景观格局指数等分析工具,对三生空间格局演化特征进行了探讨。结果表明:农业生产空间和水域生态空间构成了荆州市三生空间的主要类型;研究时段内,农业生产空间、其他生态空间面积有所减少,与此同时其他类型的空间均得到了一定的增长;三生空间的演变的主要特征表现为农业生态空间与水域生态空间之间的相互转化,以及农业生产空间向其他类型空间的转移;农村生活空间、林地生态空间、草地生态空间的重心迁移程度较小,其他类型三生空间的重心迁移较为显著;三生空间景观格局总体呈现出破碎化和复杂化的趋势,空间连通性逐渐减弱。城乡建设对农业空间的占用以及湿地保护修复工程的实施是影响荆州市三生空间格局演变的主要因素,建议加强耕地和湿地的保护工作,确保区域粮食安全和生态安全,促进经济社会与生态环境的协调发展。

基于“三生”空间的天长市土地利用时空格局及驱动因素分析

厘清“三生”空间土地利用的时空演变格局,探明驱动因素,为国土空间规划、土地利用转型提供科学依据。以天长市为研究区域,采用2009—2018年土地利用变更调查数据,借助土地利用转移矩阵、重心迁移等模型,测算研究区土地利用动态度及土地利用程度综合指数,采用灰色关联分析探究土地利用转型的驱动因素。结果表明:1)“三生”空间总体呈现“一增一稳一减”的特点,生产空间面积增长11.68 km 2,生活空间面积相对稳定,生态空间面积缩减了12.44 km 2,其中,农业生产用地一直保持持续增长态势,主要源于农村生活用地和水域生态用地的转入;2)工矿生产用地和城镇生活用地的空间集聚最为明显,其重心逐步向东南方向迁移;3)以2014年为界,天长市土地利用综合动态度前期为0.22%,后期为0.13%,其中,工矿生产用地和城镇生活用地的单一动态度增速最为明显,前期分别为2.95%与5.96%,后期分别为2.73%与1.73%,而土地利用程度综合指数增长1.13;4)人口、已建成水库总库容、建成区面积等因素对天长市“三生”空间的土地利用变化影响较大。

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。

城市土地混合利用测度及空间格局研究——以合肥市建成区为例

通过利用系统思想构建土地混合利用的内涵与测度框架,揭示城市建成区土地混合利用现象的空间分布特征。利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)空间分析技术对多源数据进行整合,量化测度合肥市建成区土地混合利用的情况,通过空间自相关和聚类以及异常值探讨建成区土地混合利用的空间格局。结果表明:合肥市整体土地混合利用现象分布不均衡,空间上呈现“中高外低”的分布,分布上呈现高度混合多中心分散以及中度混合集中连片的格局;土地功能混合度较高的区域主要集中在合肥市建成区中心区域、区域的生活中心和生态环境较好的区域,土地功能混合度中高度混合的格网个数低于土地数量混合度与土地空间混合度中高度混合的格网个数;土地混合利用现象呈现一定的空间聚集效应,表现为较高度混合和高度混合的空间集聚特征,形成了由中心向外围降低的离心式结构,并且边缘有分散的点状聚集区域。

土地利用转型机制与国土空间格局优化研究

土地利用转型是追求用地效益最大化的过程。在当前全球环境不断变化的背景下,需要进一步加强对土地系统与土地使用关系的研究,致力于优化空间,满足日益增长的用地需求。为进一步优化国土空间格局,首先分析土地利用转型机制,总结国土空间格局优化的现实需求,其次提出优化国土空间格局的策略及途径,最后探讨土地利用转型机制对国土空间格局优化的作用,以期为相关工作提供参考。

基于CLUE_S模型的精河流域绿洲土地利用空间格局多情景模拟

以新疆维吾尔自治区精河流域绿洲为研究区,基于CLUE_S模型,运用logistic逐步回归法选择铁路、公路、水渠、河流、湖面及居民点驱动因子,利用1972年和1990年2期土地利用数据,对研究区2010年土地利用空间分布格局进行模拟。在通过精度检验的基础上,分别设置"历史趋势预案"和"生态保护预案"2种情景模拟了研究区2025年土地利用变化空间分布格局。结果表明:对于干旱区绿洲小区域尺度未来土地利用的变化趋势,CLUE_S模型具有良好的模拟能力;没有加入任何限制区域的"历史趋势预案"模式下,2025年研究区生态环境将进一步恶化;坚持耕地保护制度和执行艾比湖湿地国家级自然保护区制度的"生态保护预案"前提下,2025年研究区生态环境明显向好,土地利用率显著增加。研究结果对干旱区绿洲及生态环境脆弱区的土地利用可持续发展具有明显的实践意义。

地理加权回归在区域土地利用格局模拟中的应用——以常州市孟河镇为例

以江苏省常州市新北区孟河镇为研究区,在土地利用格局模拟的回归建模中考虑驱动因子对土地利用格局影响的空间不稳定性,实现基于地理加权的回归分析模型,并与基于全局最小二乘法(OLS)的Logistic回归模型进行比较。研究结果表明,运用地理加权回归(GWR)的建模方法,不但可以获得更好的拟合优度和更高的拟合准确率,而且可以获得各驱动因子对土地利用格局影响的空间分异特征。同时,研究结果也可以为孟河镇及其类似地区的土地利用规划决策提供科学依据。

交通与土地利用要素供给对通勤圈空间特征的协同优化机制——以武汉市为例

在交通矛盾日益制约大城市高质量发展的背景下,基于居民时空大数据的通勤圈空间特征研究为精细化交通与土地利用等要素配置提供了有效视角。以武汉市为例,利用手机信息数据识别出商业(务)型、工业型两类通勤圈,结合情景模拟探究交通与土地利用要素供给对通勤圈形态变化及内部交通结构特征的协同影响。研究发现:(1)商业(务)型通勤圈呈现“圈层+轴带”和“核心集聚+圈层扩展”两种结构模式;工业型通勤圈则呈现“纺锤模式”布局,通勤方向性更为明显。(2)轨道交通要素供给会重点影响通勤圈的形态、拉长通勤距离;土地利用要素的紧凑布局有利于促进通勤圈圈层集聚,缩短其通勤距离和时耗。针对两种类型的通勤圈,从促进通勤圈绿色出行的角度提出完善交通设施布局和服务设施配套的优化策略。

21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析

在全球环境变化研究中,以土地利用与土地覆盖动态为核心的人类-环境耦合系统研究逐渐成为土地变化科学(LCS)研究的新动向。基于覆盖中国21世纪初5年间隔的遥感卫星数据获取的1km网格土地利用变化空间信息,依据近5年土地利用变化区域分异的显著特征,以及自然地理、经济发展与国家宏观政策因素综合考虑,设计针对21世纪初5年新的中国土地利用动态区划图,揭示土地利用变化的空间格局与驱动因素。总体上,21世纪初5年中国处于土地利用快速变化期,黄淮海平原、东南沿海地区与四川盆地城乡建设用地显著扩张,占用大规模优质农田,导致南方水田面积明显减少;西北绿洲农业发展与东北地区开垦导致北方旱地面积略有增加;受西部开发"生态退耕"政策的影响中西部地区林地面积显著增加,国家退耕还林还草政策成效明显,对区域土地覆盖状况的改善产生积极的影响;这一时段国土开发与区域发展战略的实施,包括"西部大开发"、"东北振兴"等国家重大政策,加之快速的经济发展是该阶段土地利用变化格局形成的主要驱动因素。

AutoLogistic方法在土地利用格局模拟中的应用--以张家界市永定区为例

土地利用/土地覆被变化(LUCC)是当前研究全球变化的重要内容,而区域土地利用格局模拟是LUCC研究的核心内容之一。以张家界市永定区为研究单元,根据由2005年土地利用现状图和数字高程模型数据源得到的土地利用、地形、河流以及道路等空间数据,对区域土地利用类型空间格局的空间自相关性特征进行了建模研究,并通过在传统Logistic模型中引入描述空间自相关性的成份,实现了能够考虑自相关性因素的回归分析模型(AutoLogistic模型),同时应用该模型对区域土地利用格局进行了模拟和分析。结果显示,通过与没有考虑空间自相关性的回归模型(传统Logistic模型)相比较,该模型显示了更好的拟合优度和更高的拟合准确率(耕地、林地、建设用地及未利用地的ROC值分别从0.851、0.913、0.877和0.852提高到0.893、0.940、0.907和0.863)。研究结果说明了基于AutoLogistic方法的土地利用格局的相关性建模在一定意义上是合理的。同时研究结果也可以为永定区及其相似地区的土地利用规划决策提供更为科学的依据。

基于CLUE-S模型的湟水流域土地利用空间分布模拟

基于CLUE-S模型,以青海湟水流域为研究区,分别利用1987年和1996年两期土地利用数据,运用逻辑斯蒂逐步回归方法选择自然和社会经济等18种驱动因子,对湟水流域2007年土地利用空间分布格局进行模拟。在此基础上,构建流域2008—2027年土地利用变化的4种不同情景,并模拟了4种情景下2027年土地利用空间分布格局。研究结果表明:(1)两期模拟总体精度分别达到了88.31%和89.96%,4种Kappa指数均大于0.82,表明CLUE-S模型在湟水流域具有良好的土地利用模拟能力。(2)流域2008—2027年不同情景下,城乡居住建设用地在4种情景下均表现为明显增加,主要沿湟水河谷区域扩展,而3种退耕情景下的坡耕地空间格局模拟结果存在着明显的空间差异,从情景二、情景三到情景四,流域内坡耕地范围逐步减小,林地、草地面积范围增大,退耕部分主要分布在流域东部、西部和北部:东部地区退耕的范围主要是集中在乐都县和民和县;北部地区退耕的范围主要是集中在大通县县城北部;西部地区退耕范围则主要在湟源县县城西北部的湟水河两岸。研究结论可为湟水流域未来土地利用管理、规划及政策的制定等提供参考依据和决策支持。