基于CA-Markov模型的土地利用變化與預(yù)測(cè)研究——以鞏義市為例.pdf

1、土地利用/覆被變化是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程的綜合反映，受到自然因素、社會(huì)因素和經(jīng)濟(jì)因素等多重因素的制約，表現(xiàn)出明顯的地域性和綜合性，反映出人與自然最直接的相互作用關(guān)系，是以，一直是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)探究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。由于其發(fā)展過(guò)程十分復(fù)雜，有必要構(gòu)建簡(jiǎn)單抽象的土地利用預(yù)測(cè)模型，構(gòu)建模型有助于了解土地利用變化的過(guò)程、機(jī)制以及未來(lái)變化趨勢(shì)。結(jié)合歷史和未來(lái)的土地利用格局變化特征、規(guī)律和趨勢(shì)的研究，揭示人類(lèi)社會(huì)影響下區(qū)域土地利用變化的過(guò)程及機(jī)理，以此為土

2、地管理部門(mén)及時(shí)調(diào)整土地政策提供科學(xué)依據(jù)，從而促使土地利用更趨合理，保證土地資源可持續(xù)利用。因此，進(jìn)行 LUCC研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以河南鞏義市為研究區(qū)，以1990年、2000年、2010年三個(gè)時(shí)期土地利用矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，模擬預(yù)測(cè)土地利用變化格局。首先，對(duì)三期數(shù)據(jù)進(jìn)行土地利用結(jié)構(gòu)變化分析，繼而通過(guò)動(dòng)態(tài)度、信息熵等指數(shù)研究土地利用數(shù)量和結(jié)構(gòu)變化；分析研究期間的景觀格局指數(shù)的變化及其特征；分析研究區(qū)地類(lèi)的空間重心變化；探究

3、研究區(qū)域自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等因素對(duì)土地利用格局演變的影響作用，制定約束條件、計(jì)算土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)移矩陣和制作適宜性圖集。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建CA-Markov模型對(duì)2020年鞏義市的土地利用格局進(jìn)行預(yù)測(cè)，并分析2020年土地利用變化特征。本文的研究目的是分析鞏義市土地利用的現(xiàn)狀和變化規(guī)律，探討土地利用格局演化的形成機(jī)理，并應(yīng)用于制定CA-Markov模型模擬的轉(zhuǎn)換規(guī)則，進(jìn)而對(duì)未來(lái)的土地利用格局進(jìn)行預(yù)測(cè)模擬。本文結(jié)論包括：
　?。?）分析

4、土地利用變化得出：1990-2010年研究期間鞏義市土地利用結(jié)構(gòu)變化顯著。城鄉(xiāng)建設(shè)用地不斷增加，城鄉(xiāng)建設(shè)用擴(kuò)張，必然導(dǎo)致以耕地為主的農(nóng)用地面積的大幅減少；與此同時(shí)，林、草地總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，交通用地大幅增加，水域面積有所減少；20年來(lái)鞏義總體土地利用結(jié)構(gòu)信息熵和均衡度呈現(xiàn)逐步提升的趨勢(shì)，信息熵大小空間分布整體呈現(xiàn)出從中心向外逐漸降低的分布規(guī)律。
　?。?）通過(guò)景觀格局分析表明：區(qū)域內(nèi)整體景觀格局趨于多樣化，景觀破碎程化在逐漸加深。

5、整體而言，景觀格局中城鄉(xiāng)建設(shè)用地和耕地的優(yōu)勢(shì)斑塊的作用依舊明顯，但隨著景觀破碎化程度的逐漸加深，優(yōu)勢(shì)斑塊的作用有所下降。隨著人類(lèi)干擾的加劇，景觀斑塊的形狀更為復(fù)雜，城鎮(zhèn)農(nóng)村居民點(diǎn)用地由于連片發(fā)展趨勢(shì)，集聚性有所提高。
　　（3）土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移分析表明：1990-2010年間，鞏義市耕地和建設(shè)用地之間相互轉(zhuǎn)化最為活躍，城鄉(xiāng)建設(shè)用地轉(zhuǎn)化的主要來(lái)源是以耕地為主的農(nóng)用地。林草地大量增加后變化趨于平穩(wěn)，水域面積在減少，沿河灘涂轉(zhuǎn)為耕地。<

6、br>　?。?）從影響土地利用格局變化因素分析得出：坡度、行政中心和交通道路顯著影響土地利用格局。大部分城鄉(xiāng)建設(shè)用地都分布在坡度較低、距離行政中心和交通路線較近的范圍內(nèi)，行政中心和交通道路對(duì)建設(shè)用地有著較強(qiáng)吸附力；在坡度低緩、遠(yuǎn)離行政中心和靠近道路的區(qū)域，耕地面積呈加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)；規(guī)劃因素劃定了未來(lái)鞏義市允許和限制的建設(shè)區(qū)域和需嚴(yán)格保護(hù)的基本農(nóng)田，在制定轉(zhuǎn)換規(guī)則時(shí)對(duì)地類(lèi)轉(zhuǎn)換設(shè)置相應(yīng)的允許和限制條件。
　　（5）以土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩

7、陣和適宜性圖像集作為轉(zhuǎn)化規(guī)則，構(gòu)建CA-Markov模型模擬2010年鞏義市的土地利用格局，并將模擬圖與2010年實(shí)際土地利用格局圖做對(duì)比驗(yàn)證，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，顯示 Kappa指數(shù)為0.7944，說(shuō)明模型基本與實(shí)際吻合，能滿足預(yù)測(cè)需要，再加入分析得出的約束條件和規(guī)劃限制預(yù)測(cè)2020年土地利用格局，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示鞏義市2020年土地利用變化顯著。
　?。?）土地利用預(yù)測(cè)結(jié)果顯示：2020年鞏義市建設(shè)用地仍保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，耕地侵占