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VORS模型的黄河流域生态系统健康评估与预测

黄河流域水资源短缺、水土流失严重、生态本底脆弱,科学评估黄河流域生态系统健康对于防范和化解流域生态风险,保障黄河安澜,促进流域生态保护和高质量发展具有重要意义。以黄河流域为研究区,构建活力-组织力-弹力-服务(VORS)评估框架,探讨2000-2020年生态系统健康时空分异,并耦合GMOP与PLUS模型预测2030年多情景下生态系统健康动态演变。结果表明:2000、2010和2020年,黄河流域生态系统活力均值分别为0.435、0.437和0.436,整体较为稳定,呈西高东低的空间分布特征;生态系统组织力指数均值分别为0.593、0.603和0.629,呈中部向四周递减的特征;生态系统弹力指数均值分别为0.507、0.511和0.505,东部低,其余地区较高;生态系统服务指数均值分别为0.402、0.398和0.390,呈由北向南递增的趋势;生态系统健康指数分别为0.419、0.423和0.425,呈中部高、东部低的空间分布特征。2030年,各情景下活力、弹力和生态系统服务无显著差异,而生态保护(EP)和综合发展(CD)情景下组织力显著提高。2030年,各情景下生态系统健康空间分布均呈中部较高,东、西南部较低的特征,但EP和CD情景下生态系统健康水平略高于自然发展(ND)和经济发展(ED)情景,且CD情景下生态系统健康I级城市数量最多,因此CD情景可以在满足经济发展需求的前提下确保生态系统健康水平最高,为相对优选情景。该研究以VORS为基础,耦合GMOP-PLUS模型测度黄河流域生态系统健康水平,研究结果可以为流域生态系统科学管理、协同流域经济发展与生态保护提供决策依据。

融入生态安全的兰西城市群土地利用功能布局优化

区域生态安全对协调土地利用和生态环境的关系、促进资源的合理配置以及实现区域协调发展具有重要的意义。以兰西城市群作为典型地区,将形态空间格局分析(MPSA)应用到土地利用功能优化配置研究中,通过构建MSPA-GMOP-PLUS耦合模型,将生态安全纳入城市群土地利用功能和空间结构优化中,为区域布局优化提供了新思路。结果表明:(1)生态源地对区域生态安全具有重要意义,2020年兰西城市群共有20个生态源地,生态核心总面积为43355.5 km^(2)。此外,在土地利用功能分区中,生态保护区面积占比仍为最大(30.7%),生态边缘区面积也占19.2%,为生态保护提供了缓冲地带。(2)基于MSPA的仿真模拟可以限制城市群不平衡的发展趋势,优于传统土地利用规划模式。新模式下的生产、生活、生态用地占比分别由传统模式的30.17%、11.25%、55.58%优化至31.92%、10.70%和57.38%。优化结果不仅保证了优质生产空间的稳定性,而且有效确保了生态空间的可持续性。此外,不同开发情景的下土地利用布局结果,可以作为提高土地资源利用率和制定土地利用空间规划的参考。

耦合GMOP与FLUS模型的黄河流域甘肃段生态风险评估与预测

黄河流域甘肃段生态地位关键,生态资源独特,生态系统脆弱,科学评估流域生态风险动态演变对于保障流域生态安全具有重要意义。本研究基于2000、2010和2020年土地覆被数据,耦合GMOP(灰色多目标决策)与GeoSOS-FLUS模型,揭示了2000—2020年黄河流域甘肃段生态风险变化趋势,预测了2030年多情景下土地利用格局与生态风险动态,并结合标准差椭圆、风险指数质心等方法探究了生态风险空间分异特征。结果表明:2000—2020年,研究区林地增加、草地萎缩、建设用地快速扩张,生态风险以较低与中等程度为主,生态风险指数由0.166升高到0.172;2020—2030年,自然发展情景下,建设用地面积显著增加,草地与耕地面积退缩,生态风险等级上升,低风险区面积减少8143.63 km^(2);生态保护情景下,林地面积增长,生态风险等级降低,低与较低风险区总面积增加10552.17 km^(2);经济发展与综合发展情景下,耕地扩张明显,低与较低风险区总面积分别增加7164.60与9708.15 km^(2);与自然发展情景相比,其他3种模拟情景下均呈高风险区质心向西北迁移,低风险区质心向西南迁移,且高风险区分布集聚的特征。研究结果可以为黄河流域甘肃段生态风险防范提供理论依据。

六安市土地利用动态模拟及景观生态风险评价

以六安市为研究区域,基于2000、2010、2020年3期土地利用数据,利用GMOP-PLUS耦合模型模拟多情景下的2030年土地利用空间分布格局,定量分析了六安市2000—2030年土地利用变化及景观生态风险时空演变特征。结果表明:(1)2000—2020年,建设用地、水域和未利用地面积有所增加,且变化幅度较大,其他各类用地面积均有所减小。(2)2030,年在自然发展与经济发展情景下,建设用地规模相较于2020年有一定的扩展趋势;而在经济-生态发展情景下,建设用地扩展得到了一定的限制,耕地和林地面积减少趋势得到缓和,水域面积保持相对稳定。(3)2000—2020年,景观生态风险平均指数呈现先增后减的特征,整体生态环境良好,以低、较低和较高风险为主。(4)2030年,3种情景下的景观生态风险平均指数较2020年均有所增大,其中生态-经济发展情景下增幅最小,高生态风险区面积最小,低生态风险区面积最大。研究结果可为六安市土地资源可持续利用及生态风险防控提供一定的科学依据和决策参考。