摘要
本研究选择经济发展很快的昌吉市为研究对象,以1996和2009年的土地利用现状数据和统计数据为数据源,运用GIS技术、数理统计分析等方法,研究了该地区土地利用变化的过程、驱动机制。运用CLUE-S模型模拟、预测了2015年和2020年的土地利用变化情况,为编制昌吉市土地利用总体规划和生态环境建设提供有效决策支持,具有一定的理论和现实意义。研究表明:
(1)在1996~2009年的14年间,昌吉市土地利用发生了较大的变化。从数量上来看,变化幅度大小依次是其他用地>耕地>林地>城镇村及工矿用地>水域及水设施用地>园地;从利用程度上来看,1996年和2009年的土地利用综合指数分别为133.306和143.801,说明土地利用程度和强度都稳步提高,对于土地利用程度指数极限(400),该区域的开发程度还处于一个合理开发阶段,以每年7.873%的速率发展,发展速度是较快的;从土地利用变化构成指数来看,研究区耕地、园地、林地、城镇村及工矿用地处于稳定增加的状态,增加的速度为:园地>耕地>城镇村及工矿用地>林地;水域及水利设施用地和其他用地处于稳定减少状态。
(2)采用2009年昌吉市土地利用现状图,将其转化为grid格式,将土地利用类型合并为:a)耕地,b)园地,c)林地,d)城镇村及工矿用地,e)水域及水利设施用地,f)其他用地。运用回归分析的方法,选择了对该地区土地利用变化有重要贡献的12种驱动因子,用Arcview空间分析的方法建立驱动力文件,用SPSS7.55的logistic regression功能分析每种驱动力的权重,建立logistic方程,并将其输入到CLUE-S模型中,得到2015年与2020年的土地利用模拟图。ROC检验结果显示,各种土地类型的拟合度分别为:耕地0.951,园地0.930,林地0.892,城镇村及工矿用地0.937,水域及水利设施用地0.927,其他用地0.937。拟和度均大于0.75,拟和度较好。
The fast developing city Changji has been chosen as the research object of this report. The data about current land utilization and other sources of statistics of 1996 and 2009 has been used to study the process of changing land utilization and the driving mechanism, by using GIS technique and mathematical statistics analysis. The respective precast of changing land utilizations of 2015 and 2020 have also been made in this research by using CLUE-S model. The results of this research can be useful for decision makes of land utilization planning and the construction of ecological environment. Therefore, this research is of theatrical and practical significance. The research shows:
(1). The land utilization of Changji has changed a lot during the past 14 years, from 1996 to 2009. Quantitatively, the range change scale is: other lands, farm lands, forest lands, industrial lands, irrigating facilities lands, and garden lands. The land utilization indices of 1996 and 2009 are respectively 133.306 and 143.801, which means improvement has been made in land utilization during this period. Since the maximum index for land utilization is 400, there is still huge potential improvement to be made. The growth rate in this region is 7.873%, which is relatively high. In terms of land utilization structure, farm lands, forest lands, industrial lands, irrigating facilities lands, and garden lands are all in the process of increase in the researched area. The range of growing speed is: garden lands> farm lands> industrial lands> forest lands. The utilization of irrigating facilities lands and other lands is declining.
(2). Transform the graph of the distribution of land utilization of Changji in 2009 into grid format, and classify the utilization types as following categories: a. farm lands, b. garden lands, c. forest lands, d. industrial lands, e. irrigating facilities lands, and f. other lands. The 12 factors which are significant related to the land utilization in this region have been chosen by using regression analysis. The driving forces files have been made by using Arcview spatial analysis and these files are put into CLUE-S model to get the imitating graph of the land utilization of 2015 and 2020 respectively. Tested by ROC, the degree of fitting of every land type is given as follows: farm lands: 0.957, garden lands: 0.930, forest lands: 0.892, industrial 0.937, irrigating facilities lands: 0.927 and other lands: 0.937, all are greater than 0.75, which can be considered to be acceptable.
引文
[1]史培军等.土地利用/覆被变化研究的方法与实践[M],北京:科学出版社,2000,2-3.
[2]路云阁,蔡运龙,许月卿.走向土地变化科学—土地利用覆被变化研究的新进展[J].中国土地科学,2006,20(1):55～61
[3]陈佑启,杨鹏.国际上土地利用土地覆盖变化研究的新进展[J].经济地理,2001,21(1):95～100
[4]蔺卿,罗格平,陈曦.LUCC驱动力模型综述[J].地理科学进展,2005,24(5):80～86
[5]张华,张勃.国际土地利用/覆盖变化模型研究综述[J].自然资源学报,2005,20(3):422～431
[6]赵威.北京市郊城市化过程土地利用格局变化分析[C].北京,首都师范大学,2007
[7]Xavier Baulies, Gerard Szejwach. LUCC Data Requirements Workshop.Survey of needs, gaps and priorities on data for land-use/land-cover change research [C], Barcelona: IGBP,1997: 43～48.
[8]张明.以土地利用/土地覆被变化为中心的土地科学研究进展[J],地理科学进展,2001,20(4): 297～304
[9]鲍文东.基于GIS的土地利用动态变化研究[C].山东,山东师范大学,2007
[10]Turner B.L..The sustainability principle in global agendas: Implication far understanding land use / land cover change[J],The Geographical Journal,1997,163(2):133～140.
[11]Dale V.H..The relationship between land use change and climate change [J],Ecological Application,1997,7(3): 753～769.
[12]郭东旭,陈利顶,傅博杰.土地利用/土地覆被变化对区域生态环境的影响[J],环境科学进展,1999,7(6):66～75.
[13]郑海金,华路,欧立业.中国土地利用/土地覆盖变化研究综述[J],首都师范大学学报(自然科学版),2003,24(3): 89～94.
[14]刘盛和,吴传钧.基于GIS的北京城市用地扩展模式[J],地理学报,2000,55(4):407-415.
[15]杨国安,甘国辉,郭腾云.北京市土地利用动态变化及其预测[J],地球信息科学,2005,7(3):108-112.
[16]庄大方,邓祥征,战金艳.北京市土地利用变化的空间分布特征[J],地理研究,2002,21(6):667-674.
[17]王铮,邓悦.上海城市空间结构复杂性分析[J],地理科学进展,2001,20(4):331-339.
[18]李晓文,方精云,朴世龙.上海城市用地扩展强度模式及其空间分异特征[J],自然资源学报,2003,18(4):412-421.
[19]贾铁飞,郑辛酉,倪少春.上海城市边缘区样带LUCC的生态效应分析[J],地理与地理信息科学,2005,22(4):84-88.
[20]史培军.深圳市土地利用变化机制分析[J],地理学报, 2000,55(2):151-159.
[21]摆万奇.深圳市土地利用动态趋势分析[J],自然资源学报2000,15(2):112-116.
[22]陈燕玲,陈霞.信息嫡在深圳市土地利用结构分析和预测中的应用[J],湛江师范学院学报,2005,26(6):33-39.
[23]李正国,王仰麟,吴健生等.城市扩展模型在土地供应空间决策中的应用-以深圳市龙岗区为例[J],资源科学,2005,27(2):51-58.
[24]杨青生,黎夏.基于粗集的知识发现与地理模拟-以深圳市土地利用变化为例[J],地理学报,2006,61(8):882-894.
[25]朱会义,李秀彬,何书金等.环渤海地区土地利用的时空变化分析[J],地理学报, 2001,56(3):253-260.
[26]彭补拙,高中贵.长江三角洲地区土地利用变化及对策研究[J],第四纪研究,2004,24(5):506-511.
[27]杨桂山.长江三角洲近50年耕地数量变化的过程与驱动机制研究[J],自然资源学报, 2001,16(2):121-127.
[28]郑国强,江南,史同广.长江三角洲土地利用变化及驱动力分析[J],南京林业大学学报(自然科学版),2004,28(6):18-22.
[29]章波,蹼励杰,黄贤金等.城市区域土地利用变化及驱动机制研究-以长江三角洲地区为例[J],长江流域资源与环境, 2005,14(1):28-33.
[30]何剑锋,庄大方.长江三角洲地区城镇时空动态格局及其环境效应[J],南京林业大学学报(自然科学版), 2006,25(3):388-397.
[31]赵庚星,李玉环.遥感和GIS支持的土地利用动态监测研究-以黄河三角洲垦利县为例[J],应用生态学报, 2000,11(4):573-576.
[32]刘彦随,彭留英,陈玉福.东北地区土地利用转换及其生态效应分析[J],农业工程学报, 2006, 21 (11):175-178.
[33]彭建,王仰麟,张源等.滇西北生态脆弱区土地利用变化及其生态效应-以云南省永胜县为例[J],地理学报, 2004,59(4):629-638.
[34]龙健等.喀斯特山区土地利用方式对土壤质量演变的影响[J],水土保持学报, 2002,16(1):76-79.
[35]张学俭,冯仲科.RS和GIS支持下的我国农牧交错生态脆弱区LUCC研究-以宁夏盐池县为例[J],北京林业大学学报, 2006,28(1):33-38.
[36]杨存建,周成虎.TM影像的居民地信息提取方法研究[J],遥感学报,2005,4(2):146-150.
[37]朱会义,李秀彬,何书金等.环渤海地区土地利用的时空变化分析[J],地理学报,2001,56(3): 253-260
[38]王思远,刘纪远,张增祥等.中国土地利用时空特征分析[J],地理学报,2001, 56(6):631-639.
[39]石瑞香,康慕谊.NECT上农牧交错区耕地变化及其驱动力分析[J],北京师范大学学报(自然科学版),2000,36(5):700-705
[40]摆万奇,赵士洞.土地利用变化驱动力系统分析[J],资源科学, 2001,23(3):39-41.
[41]吴承祯,洪伟.中国土地利用程度的区域分异规律模拟研究[J],山地学报,1999,17(4):333-337.
[42]赵庚星,李强,李玉环.GIS支持下的马尔柯夫链模型模拟垦利县土地利用空间格局变化[J],山东农业学报, 1999,30(4):345-349.
[43]张显峰,崔伟宏.GIS集成和细胞自动机模型进行地理时空过程模拟与预测的新方法,测绘学报, 2001,30(2):5148-155.
[44]仝川,郝敦元,高霞.利用马尔柯夫过程预测锡林河流域草原退化格局的变化[J]自然资源学报, 2002,17(4):488-493.
[45]王铮.城市土地利用演变信息的数据挖掘--以上海市为例[J].地理研究, 2002,21(6):675-681.
[46]李德成.利用马氏过程模拟和预测土坡侵蚀的动态演变[J].遥感学报, 1995,10(2): 89-96.
[47]黎夏,叶嘉安.约束性单元自动演化CA模型及可持续城市发展形态的模拟.地理学报,1999,54(4):289-298.
[48]黎夏,叶嘉安.基于神经网络的单元自动机以及真实和优化的城市模拟地理学报, 2002,57(2):159-166.
[49]Dawn C P,Thomas B,Steven M M,LUCC Report Series No.6:“Agent-Based Models of Land-Use/Land-Cover Change[R],Irvine,California,USA:2001.
[50]Parker D C,S M Manson,et al.Multi-agent systems for the simulation of Land-use and Land-cover change:a review[A].Moran E , Ostrom E , CIPEC Working paper[C].Bloomington Indiana: Indiana University CW-01-05,2001.
[51]张华,张勃.国际土地利用/搜盖变化模型研究综述[J]自然资源学报,2005,20(3):422-431.
[52]陈佑启,杨鹏.国际上土地利用/土地搜盖变化研究的新进展[J].经济地理,2001,21(1)
[53]索俊峰.杭州千岛湖镇土地利用变化及其生态效应研究[C].西北师范大学,2007
[54] Liu D, Jiang Y, Liang W J,et al. Spatial heterogeneity of exchangeable calcium content in cultivated soils of Shenyang Suburbs [J],Chin J Eco1,2003,(4): 6-9.
[55]庄大方,刘纪远.中国土地利用程度的区域分异模型研究[J],自然资源学报,1997,12(2): 105-111.
[56]王思远,刘纪远,张增祥等.中国土地利用时空特征分析[J].地理学报,2001.56 (6):631-639.
[57]Verburg A,Soephoer P H,Veldkamp W,et al.Modeling the spatial dynamics of regional land use:the CLUE-S Model,Envioronment management,2002,30(3),391-405.
[58]张永民,赵士洞,P. H. Verburg.CLUE-S模型及其在奈曼旗土地利用时空动态变化模拟中的应用[J].自然资源学报,2003,18(3):310～318
[59]王根绪,程国栋,沈永平.干早区受水资源胁迫的下游绿洲动态变化趋势分析---以黑河流城额济纳绿洲为例[J].应用生态学报,2002,13(5):564～568
[60]魏伟,周婕,许峰.大城市边缘区土地利用时空格局模拟[J].2006,15(2)174～179
[61]Verburg P H,Soepboer W,Veldkamp A, et a1. Modeling the spatial dynamics of regional land use:the CLUE-S Model[J].Envieonmental Management,2002,30(3):391-405.
[62]Lambity E.F.,M.D.A..Rounsevell,and H.J.Geist.Are agricultural land-use models able to predict changes in land-use intensity?Agriculture,Ecosystems andEnvironment,2000,82:321～33
[63] http://www. cluemodel. nl/[DB/OL].
[64]王济川,郭志刚.Logistic回归模型——方法与应用[J].北京:高等教育出版社,2001.
[65]Pontius R G,Schneider L C.Land-cover change model validation by an ROCmethod for the Ipswich watershed,Massachusetts,USA,Agrichlture,Ecosytems and Enviornment,2001,85:239-248.
[66]Pontius R G,Quantification Error Versus Location Error in Comparison of Categorical Maps. Photogrammetric En-gineering & Remote Sensing,2000,66(8):1011-1016.
[67]Pontius R G,Cornell J D,Cornell J D,Charles A S.Modeling the spatial pattern of land-use change with GEOMOD:application and validation for Costa Rica.Agriculture,Ecosystems and Environment,2001,85:191-203.
[68]Kasper Kok,Andrew Farrow,A.Veldkamp,Peter H.Verburg.A method and application of multi-scale validation in spatial land use models.Agriculture, Ecosystems and Environment,2001(85): 223～238
[69]Costanza R.Model goodness of fit:a multiple resolution procedure[J]. Ecol.Mode1.,1989,47:199～215
[70]Pontius R G.Statistical methods to partition efects of quantity and location during comparision of categorical maps at multiple resolutions[J].Photogrammetric Engineering& Remote Sensing,2002,68(10):1041～1049
