基于CA模型的城市空间扩展模拟预测——以锦葫沿海地区为例

基于3S技术和Landsat TM遥感图像,解译得到1990年9月、2000年6月和2010年9月的锦葫沿海地区城市用地分布图。采用时空动态约束的城市元胞自动机(celluar automata,CA)模型,对锦葫沿海地区2020年的城市空间形态进行模拟。该模型采用了多时段动态的转换规则,即利用转移概率矩阵基于多时段基础数据预测增加的城市用地总量,作为城市CA模型的约束条件,并利用Logistic回归技术对CA的转换规则进行校正。分析计算了模拟结果的景观格局指数,分析得知:1990年9月—2010年9月间,城市用地形状不断复杂化,破碎化程度加重;2010年9月—2020年9月间,城市用地形状规则化,破碎化的程度趋于缓解;1990年9月—2020年9月间,城市用地的平均斑块大小基本呈增大趋势,最大用地斑块的影响程度逐年加大,城市用地斑块的聚集程度加速增长;锦葫沿海城市的地理空间正逐步拉近,伴随着锦葫地区交通运输条件的改善,锦葫空间一体化发展将成为一种必然的趋势。

不同预案下锦葫沿海地区景观格局变化的模拟分析

【目的】分析历史预案和规划预案条件下,辽宁锦葫沿海地区景观格局的变化趋势,为该地区土地利用总体规划及土地资源合理配置提供参考。【方法】基于遥感和GIS等技术,解译得到1990、2000和2010年的锦葫沿海景观类型图,作为预案模拟的基础;采用ARMA模型动态预测锦葫沿海地区的土地需求量,并使用Logistic-CA模型对锦葫沿海地区2011-2020年不同景观类型分布的历史预案和规划预案进行空间模拟和比较。【结果】1)2种预案条件下,除建设用地面积呈增长趋势外,其他用地面积都呈递减趋势,而规划预案比历史预案用地集约;2)2011-2020年,2种预案条件下锦葫沿海地区各景观格局指数变化趋势一致,其中斑块数目和斑块密度均降低,说明锦葫地区景观破碎化程度将有所降低,斑块形状变化比较复杂,优势景观面积正逐渐减小,而斑块平均大小呈上升趋势,少数景观类型占有的比重不断增大;3)2种预案条件下,锦葫沿海地区的生态服务价值均呈下滑趋势,但规划预案的生态服务功能要优于历史预案。【结论】对研究区的景观格局进行预案模拟,可以为土地利用的总体规划和土地资源的合理分配提供参考。

ARMA模型在土地利用需求量预测中的应用——以锦葫沿海地区耕地为例

基于3S技术和Landsat TM遥感影像解译的1990、2000和2010年的锦葫沿海地区土地利用分类图,利用Arcgis计算这三个时期耕地面积,并采用线性插值方法得到1990～2020年间其他年份的耕地面积作为ARMA(p,q)模型预测的样本数据。应用Eviews 6.0软件得出耕地的预测模型为:xt=0.999 4 xt-1+εt-0.889 8εt-1。,据此预测出锦葫沿海地区2011～2020年的耕地需求量。研究可为土地利用空间模拟的科学性提供支撑。

锦葫沿海地区景观格局变化研究

在Erdas和Arcgis的支持下,绘制成1990、2000和2010年的锦葫沿海地区景观格局图作为基础数据,将景观划分为耕地、园地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地8种类型,采用转移矩阵及景观格局指数方法对锦葫沿海地区的景观格局及其动态变化进行了系统研究,得出了如下重要结论:锦葫沿海地区在过去的20年里,主要的景观变化是以建设用地的持续扩张与耕地以及林地、水域面积缩小为特点;景观斑块数呈增加趋势,除建设用地外,各景观平均斑块面积均呈减小态势,景观破碎化程度增加。

基于GIS的城市空间扩展特征分析——以锦葫沿海地区为例

以RS和GIS技术为支撑,基于多时相Landsat遥感数据,采用人工解译方法提取锦葫沿海四个城市空间特征信息,结合地学统计方法,定量研究了城市扩张速度、强度、紧凑度及城市用地分维数四个指标。结果表明:1990-2010年城市扩张面积为8166 hm2,扩张速度为7.37%,扩张强度为0.11;城市用地扩展速度最快的是葫芦岛市;扩展强度最大的是锦州;锦州市、葫芦岛市城市空间越来越分散;葫芦岛市的城市用地边界最为复杂。该结论可以作为城市规划的前期研究,并为城市空间扩展的驱动机制研究及空间扩展模拟打下基础。

锦州-葫芦岛沿海地区城市空间扩展的驱动力分析

结合锦州、葫芦岛、兴城、凌海4市的行政范围(简称锦葫沿海地区)城市扩展的时空演变特征,采用定性与定量分析相结合的方法对锦葫沿海区域城市空间扩展的驱动机制进行分析,可知该区域的空间结构受到自然地理环境、区位交通、社会经济、社会政策等多种因素的影响,这对科学指导城市规划和建设、合理利用土地资源和保护生态环境具有重要的意义.

基于蚁群智能算法的建设用地空间优化研究——以锦州-葫芦岛沿海地区为例

利用遥感影像快速准确地提取多种生态环境方面的基础信息,应用数学概念中的多准则多目标评价原理,采用GIS空间分析技术对锦州-葫芦岛沿海地区的建设用地进行适宜性评价.之后,使用基于蚁群智能算法的元胞自动机(ACO-CA)模型在适宜性评价的基础上进行建设用地的位置选取,从而实现建设用地的空间优化.优化结果与辽宁沿海经济带开发建设规划及土地利用等相关规划的内容基本吻合,与各城市的空间发展战略基本一致.该方法使停留在理论探讨上的空间优化问题在方法论上有了补充,该优化结果有利于从开发建设的根源上控制和减少人类活动对生态系统的不利影响,促进锦州-葫芦岛沿海地区的城市建设与生态建设协调发展.

锦葫沿海城乡全域建设用地扩展驱动力分析

采用将影响因子空间化处理后进行主成分分析的方法,综合考虑社会经济要素及地理区位要素,探讨锦州、葫芦岛、兴城、凌海(简称"锦葫沿海地区")4市的城乡全域沿海地区建设用地扩张的驱动机制。影响锦葫沿海地区建设用地扩展的最主要原因是区位条件,即距离公路、铁路、城镇及河流近的土地更有机会成为建设用地;其次是社会经济要素GDP、地方财政收入和城市化水平;自然地理要素地形、坡度以及人口要素。研究得出的驱动力综合模型可以求出综合主成分值,从而对各地区进行综合评价比较与监控管理,为区域土地管理决策和持续利用提供科学依据。