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国际土地利用覆盖变化模型研究综述

国际土地利用覆盖变化模型研究综述
国际土地利用覆盖变化模型研究综述

第20卷第3期2005年5月

自然资源学报

JOURNALOFNATURALRESOURCES

Vol_20NO.3

Mav,2005

国际土地利用/覆盖变化模型研究综述

张华1,张勃1,2

(1.西北师范大学地理与环境科学学院,兰州730070;2.中国科学院寒区旱区

环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室,兰州730000)

摘要:国际上对土地利用/覆盖变化的研究由来已久,近年由于土地利用/覆盖变化对全球变化的贡献及响应,预测土地利用/覆盖变化成为必然。由此,越来越多的科学家致力于研究土地利用/覆盖变化模型,并取得了积极进展。论文介绍了目前国际上土地利用/覆盖变化模型的一些相关问题:

④土地利用/覆盖变化模拟的尺度依赖性;②土地利用/覆盖变化模拟的数据问题;③预测土地利

用/覆盖变化的位置与数量。回顾了已有的5种主要的土地利用/覆盖变化模型:①基于行为者的土地利用/覆盖变化模型;②经验统计模型;⑧最优化模型;④混合/综合模型;⑤动力模拟模型。最后总结了现有模型中存在的问题,并探讨了今后土地利用/覆盖变化模型发展的方向。

关键词:土地利用/覆盖;模型;模拟;尺度依赖性

中图分类号:F301.24文献标识码:A文章编号:1000—3037(2005)03—0422—10

土地利用/覆盖变化模型是分析土地利用/覆盖变化原因和结果的工具,目的是为了更好地理解土地利用系统的机制,并为土地利用政策的制定提供依据。模型可以有效地区分影响土地利用/覆盖变化速率和格局的社会经济和自然因素,并能评估土地利用/覆盖变化的影响。此外,模型能够支持探索不同情景下未来土地利用/覆盖变化。总之,模型补充了对土地利用系统分析的不足,为人类获取了更多的决策信息。

为了评价土地利用/覆盖变化模型的研究进展,国际上已经建立了空间位置明确的土地利用/覆盖变化模型工作室,该工作室隶属于土地利用/覆盖变化计戈rJ(LUCC)。LUCC是国际地圈一生物圈计划(IGBP)和全球环境变化的人文因素计戈JJ(IHDP)的核心计划,LUCC计划的根本目标是促进土地利用/覆盖变化的区域理解,尤其是用模型清楚地表达出来。这一领域目前主要关注的问题是:①土地利用/覆盖变化模拟的驱动力;②土地利用/覆盖变化驱动力模拟的尺度依赖性;⑧预测土地利用/覆盖的位置变化和数量变化;④土地利用/覆盖变化生物物理反馈的结合。

长期以来,人们从不同的目的出发构造了大量的土地利用/覆盖变化模型,其中主要的是引入社会驱动力的土地利用/覆盖变化模型。许多模型是基于经济理论的土地利用空间评价模型。另外一些模型是基于更高尺度的综合,这些模型除了模拟土地利用/覆盖变化外,还有更广泛的用途,如国际应用系统分析研究所为中国建立的LUC模型【11,预测欧洲土地利用的集成模型IMPEL[2】。还有一些是基于启发原则的模型,比如IMAGE模型【3】、AIM模型[4】。随着IGBP和IHDP计划的实施,LUCC作为其中的核心计划和全球变化研究的热点领域,更多的模型被开发和应用,如Lambinl5】、Kaimowitz和Angelsent6j的森林砍伐模型,Miller的综合城

收稿日期:2004—08—20;修订日期:2004—11-17。

基金项目:国家自然科学基金项目(40235053);甘肃省中青年科技基金项目(031-A21—005);西北师范大学知识与科技创新工程(NWNU—KJCXGC一02—20)资助。

第一作者简介:张华(1978-),女,甘肃兰州人,讲师,硕士,主要从事土地利用/覆盖变化及相关问题的研究。E—mail:zhanghua2402@163.tom

3期张华等:国际土地利用/覆盖变化模型研究综述423市模型同、Lambin的农业强化模型[81、Bockstael和Irwin的基于经济理论的土地利用模型[91。

1土地利用/覆盖变化模型的相关问题

1.1土地利用/覆盖变化模拟的尺度依赖性

土地利用/覆盖变化模型应该是基于各种不同的时间和空间尺度的系统分析【10l。然而大多数区域尺度模型既没有强调结构复杂性,也没有强调功能复杂性。土地利用/覆盖变化模拟者通常把自己局限于要么一个单独的过程,如森林砍伐【11、12】,要么一个单独的学科,如经济学模型[13】。而大尺度的模型,聚合了大量的解释因子,简化了土地利用系统,如综合评估模型[41。在大尺度,土地利用/覆盖变化的直接过程容易被确定,而随着分辨率的提高和范围的缩小,确定土地利用/覆盖关键过程的难度将增加。大尺度的土地利用/覆盖变化模拟,不能简单地使用小尺度的研究资料,也不能将其应用到另外一个尺度[14】。目前已经开发了大量的与土地利用/覆盖变化研究相关的全球变化模型,如DICEtl5】、PAGEtl61和IMAGE【切,这些模型强调了空间范围和分辨率对预测土地利用/覆盖变化格局的影响。

有两种新方法处理尺度依赖性,一是使用固定的空问单元,在空间回归分析中改变空间分析的分辨率和范围[18、19]。另外是为特定的目的改变空间单元的尺度[20l。从一些研究案例来看,土地利用/覆盖变化驱动因子随着尺度的改变而变化:在农场尺度,大多数的社会和通达性变量影响土地利用/覆盖变化;在景观尺度,地形和农业气候是关键的决定因子;在区域到国家尺度,气候变量、宏观经济和人口变化则驱动土地利用/覆盖变化。

1.2土地利用/覆盖变化模拟的数据

在任何使用空间数据的模型中,有两个使用这些数据的相关问题:即如何创造性地使用数据和如何正确地使用数据。前者指从模型的空间数据中构造变量,后者指空间经济计量学问题。创造性地使用数据,使空间数据能够被用于模型并更好地预测空间过程。例如,在许多传统的土地利用/覆盖模型中,“空间”通常简化到研究区域与城市中心市场距离的单一尺度的度量,但是土地价值和土地使用的决策没有受到市场通达性的限制。某块土地的利用方式和周边的景观格局很可能对它的价值和使用有重要的影响,比如,周围工业土地利用对住宅土地利用有消极的影响,对邻近公园则有积极的影响。正确地使用数据是模型的构建过程,涉及计量经济学的空间影响问题f21】。这样的影响可能通过空间依赖的形式表现出来,如果存在数据测量错误或变量的遗漏,可导致空间的错误相关,或者来源于空间的相互作用,这有可能是观测资料结构的相互依赖造成的。分析一个实质上基于位置的问题,同时忽略观测位置的相互作用的可能性,与不知道观测资料的年代顺序而分析一个时间序列问题相类似。因此,用标准的统计/经济技术处理空间数据的依赖性,将可能产生不一致的或低效率的评估结果,最终导致错误的结论。

1.3预测土地利用/覆盖变化的位置与数量

土地利用/覆盖变化模型能够解决两个单独的问题:土地利用/覆盖变化最可能在哪里发生(变化的位置),土地利用/覆盖以什么速率变化(变化的数量)。在模型中,第一个问题通常很容易处理,主要确定引起土地利用/覆盖空间变化的决定因素——自然和文化景观的属性。这样的研究已经趋向于混淆潜在原因的空问决定因素,过分地强调一些因素,如道路、土壤类型或地形。变化的速率由基于土地的农产品需求和经济框架模拟确定。决定变化速率的深层次的根本驱动力在空间和时间上通常是间接的,并且在很大的尺度上发挥作用,通常包括宏观经济改革和政策变化。模拟这些驱动力通常要求系统综合、基于参与者并采用描述性的方法㈤。

已有一些用综合的方法处理土地利用/覆盖变化模型位置和数量的例子,如JacquelineGeoghegan等对中美洲的Yucatdn半岛地区森林砍伐的模拟,PeterH.Verburg等对中国农作物分布模式的模拟,LauraC.Schneider等对美国马萨诸塞州Ipswich流域土地利用变化的模

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拟[23-251。他们提供了一些特殊案例的解决方法,而且正在发展一般案例的解决方法。土地利用/覆盖变化模型的检验也需要明确模型模拟位置和数量变化的情况[261,以及模型在多种尺度应用的有效性。

2土地利用/覆盖变化模型研究进展

根据Lambin的分类【9],土地利用/覆盖模型基本上可以分为5类,表1详细地描述了国际上应用较多和最新的一些模型。

表1国际上代表性的土地利用/覆盖变化模型闭

!!!!!!竺!!翌!!!巫!!i!!垡!!!竺!!!垡翌P堡!!!!型i堡!翌!!!!!!!迎!!!!!!!塑壁翌型!!!

模型名称类型应用区域、空间和时间尺度土地利用变化描述

城市增长模型

细胞自动机(UGM)/sLEuTH控制模型

cA约束模型:

单元自动控R8“c。,L0v.

制和混合/MODULUS,

综合模型

SIMLUCIA

CLUE和经验统

CLUE.S模型计模型

IIASA—LUC

模型

自动调整的单元自动控制模型,包旧金山和华盛顿/巴尔的摩区、大

括4个过程:自发成长(邻域,持西洋中部地区,多为城市地区。城市化

续性),扩张增长(决定于坡度),一’。

边界增长(邻域),道路影响

圣?露西亚(Caribean岛)、荷兰、单元自动控制约束:需要用部分模加拿大纽芬兰岛、苏拉威西岛的多种土地利用型在空间聚集水平计算土地利用并UjungPandang(印度尼西亚。)类型分配自动单元控制,用专家模型定时间:±30a量自动单元控制

大陆级:中美洲、中国;

国家级:厄瓜多尔、中美洲国家;利用经验的动力模拟模型,来源于次国家级:菲律宾、印度尼西亚、多种土地利用多尺度的土地利用和驱动力的交叉次国家级:菲律宾、印度尼西亚、多尺度的土地利用和驱动力的交叉

Costa.Rica

类型

.分析

翌竺竺中国:竺?霉竺生态分析’8个多种土地利用基于多部门的输入一输出和详细的

翼掣譬苎地区的综尊竺析。类型农业生态特征

优化模型时间:预计到2025年

Cormas模型:

可更新资源管基于行为理的多行为者的模型者模拟软件

PLM:Patuxent经验统

景观模型计模型乡村尺度的不同案例研究

时间:可变

和应用相关

基于个人行为对其他人和自然资源

的特殊土地

影响的多行为者模拟

利用类型

Patuxent流域(几个美洲国家)、综合经济/生态模型,土地利用变美国佛罗里达州南部大沼泽矗荸市竺:.居化分配是基于经济模拟,区位被考

I对Ihq:几十年

住地变化

几十年虑量化土地利用价值的影响

2.1基于行为者的土地利用/覆盖变化模型(Agent?BasedModelsofLand-use/Land-coverChange,ABM/LUCC)

ABM/LUCC来源于计算机科学,通常作为一个多决策系统实现。它包括两部分:第一部分是一个描述研究景观的单元模型(CellularModel),单元模型利用一系列特殊的空间模型技术,如细胞自动机控制、空间扩散模型、马尔可夫模型;第二部分是一个基于行为者的模型(Agent—BasedModel,ABM),表述了人类决策的制定和行为者的相互作用,该模型包括独立的行为实体,通过各行为者的相互作用和支配,确定行为者和环境之问的联系。

就土地利用/覆盖变化模型的背景而言,模型行为者可能是土地管理者,他综合个人的知识、价值取向,所在区域的土壤性质和地形(自然景观环境),邻近区域的土地管理方式(社会环境)进行评估,从而进行土地利用决策。模型的行为者也可能是高级实体或社会组织,比如乡村组织、当地政府或邻国。在区域综合的水平上,ABM/LUCC包括每个参与者的行为方

3期张华等:国际土地利用/覆盖变化模型研究综述425

式,比如最高收入与最低收入的生活水平,他们对环境的反馈,空间资源的分配。与传统的数学规划或计量经济学相比,虽然行为者的相互作用可能导致ABM/LUCC产生错误结果,一系列全球变化分析不能应用到这些模型中,但是基于行为者的模型具有很强的适应性,允许研究者考虑行为者的异质性和独立性以及他们的环境。此外,当基于行为者的模型与细胞自动机结合起来描述行为者作用的景观时,这些模型能够明确地表述空间过程、空间相互作用和多尺度现象[28、29]。表2为该模型的一些较为先进的应用软件。

表2基于行为者模型的应用软件实例

!生堡!Q蜘!!!:Q蔓!!!!!旦墼垦!旺!堕垒g!!!:旦苎!i丛盟!!i呈g

软件SWARMRePastAscapeCORMAS

开发者

开发时间Ⅲ{

操作系统圣达菲学院

SWARM发展小组

20世纪90年代早期

目标C语言/Java

Unix/Linux,MAC

OSX,Windows

芝加哥大学

1999年以前

Java

Windows,Unix/Linux,

MACOSX

要求技术强一些Java设计GIS连接

电子数据表链接

主要应用领域华盛顿Brooking学院法国,蒙比利埃

1997年1996年

JavaSmalltalk

windows,unix/Lin吼windows.uni肌inux.MAcMAC0SX

已有的模型运行不需

技术,改变模型需一如果参加了训练课

定技能,模型扩展需程,则不需其它技术

很强的技能

Kenge/GIS图书馆

http://www.gis.USS.edu/发展中测试第二版swarln

没有

自然和社会科学,和商业应用

军事社会科学

社会和经济系统

用一般方法从/到Mapinfo

中输入/输出地图,矢量

和栅格格式均可,应用

Arcview,一个经access的

动态链接,已被ODBC和

DDE成功地测试

经济和生态模拟,自然资

源管理

2.2经验统计模型(EmpiricalStatisticalModels)

经验统计模型利用外部经验确定变化速率,并进行多元分析,从而确定土地利用/覆盖变化的驱动因子,通常使用多元线性回归方法。但是这种统计联系不是建立在因果关系的基础上,此外,回归模型虽然能够很好地拟合原始数据所对应的变量空间,但对于研究区域以外,却无法发挥作用。因此,回归模型不能被用作大范围的推断,这样的模型只能用作具有校准数据的土地利用/覆盖变化预测,只能对已有土地利用/覆盖变化历史记录的、且土地利用/覆盖变化强烈的地区进行预测p叫。

2.3最优化模型(OptimisationModel)

最优化模型是表述人类决策过程的很有用的工具,该模型基于个人的目的和约束,假定个人的行为方式是对他最有利的,线性规划是农业土地利用/覆盖研究中最常用到的最优化分析,基于利益最大化原则,线性规划已经被农民用做农作物选择决策。它能够对地理空间结构的基础过程提供决策依据,其局限性在于不能描述动态过程,在需要考虑非经济因素的地区,不能模拟最优化的经济决策【3”。许多最优化模型方法源于yonThfinen和Ricardo的地租理论,考虑到土地的位置和属性,常被用来模拟最高地租。这种方法允许考虑各种政策对土地利用/覆盖位置选择的影响,局限性在于确定目标功能和人类最佳行为的任意性,这是由于价值取向、世界观和文化差异造成的,在大尺度,这些差异并不十分重要,但在更小尺度

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的土地利用/覆盖变化过程中,则显得尤其重要。

2.4动力模拟模型(DynamicSimulationModels)

生态环境和社会经济过程的相互作用导致土地利用/覆盖格局的时间和空间变化。基于过程的动力模拟模型已经发展到模拟这些过程和以后的发展。该模型强调系统中所有因素的相互作用,它将复杂的生态系统简化为符合特定程式的微分方程。模型基于系统中驱动力的优先选择,在农业土地利用的案例中,有Boserup[32~34]和Chayanov的模型[351。处理动力模拟模型的尺度问题有一定困难,基于过程的模型能够选择当地的观测资料,但不能用来模拟聚集尺度的行为,而在景观级别,由于行为者与生态环境众多的相互作用,其行为则更为复杂。2.5混合/综合模型(Hybrid/Integratedmodels)

该模型是一种最新的技术,将不同的模型技术结合起来。对不同的问题,综合不同的模型方法,从而寻求最合适的解决手段。尽管在许多案例中,由于综合水平不够高,它们被称为混合模型更为合适,但这类综合模型仍然被越来越多地开发[361。该方法对于缺少区域尺度的空间变量数据的动态模拟特别有用,并已被应用到决策支持系统,帮助土地利用计划者研究可选择的管理政策。Wassenaar说明了一个动态的、基于过程的农作物模型如何通过模拟农作物产量和土壤地图参数的统计关系推导应用到区域尺度p可。White说明了随机的、结合细胞自动机方法的区域经济的动态系统模拟模型[381,并允许将空间位置明确的地理过程转化成缺少空间精确性的经济过程。IMPEL结合了动态的、基于过程的最优化技术模拟,预测农业土地利用/覆盖的空间分配变化对气候变化的响应[21。这些综合模型方法的使用,使人们更好地理解和预测复杂的土地利用系统,这些模型不再属于单独研究者的视野,而被广泛的包

括各学科的研究团队发展。近来源于自然科学的综合模型包括LUCAS模型[37删和CLUE—S模型…2】。这些模型预测不同的土地利用/覆盖变化的驱动因子,包括坡度、土壤、海拔、坡向、位置和人口等。很多研究者利用这些预测模型,模拟了不同假设情景的土地利用/覆盖变化。

3模型应用介绍

3.1CLUE(TheConversionofLandUseanditsEfiect)和CLUE-S(r11heConversionofLandUseanditsEffectatSmallregionextent)模型

CLUE模型框架由Veldkamp和Fresco于1996年,Verburg和其他人于1999年提出【42、431,该模型根据经验量化土地利用/覆盖变化和驱动因子之间的关系。与大部分经验模型比较,它的优势在于能够模拟多种同时发生的土地利用方式变化。随着该模型的进一步完善,它在国家和区域的尺度上有了很多的应用,主要有中美洲㈣、厄瓜多尔[451、中国[461以及印度尼西亚的爪哇冈。CLUE小组对该模型进行了改进,现在称为CLUE—S模型。CLUE—S模型由两个不同的模块组成:非空间需求模块和和空间分配模块(图1),非空间模块在聚集的水平上计算各类土地利用/覆盖类型的面积变化,第二个模块用栅格系统计算各种变化了的土地利用/覆盖类型面积的转移方向。对于土地利用需求模块,可选择许多的模型计算各种土地利用类型需要的面积,从简单的趋势预测到复杂的经济模型,模型的选择依赖于研究区域最重要的土地利用类型的转换和预测的结果。因此,需求模块计算的结果直接输入到分配

土地利用需求非空间模块》臣磊习变化的驱动因素

土地利用变化

空间模块、厂——L格局的制约因素1圭兰翌望兰竺l图1CLUE—S模型结构M

Fig,1ThestructureofCLUE—SModel模块。分配模块是基于经验统计分析和动态模型的综合(图2)。经验分析将土地利用/覆盖的空间属性和一系列土地利用/覆盖变化的驱动因子分离开来,这种经验分析被用来模拟特定位置的土地利用类型之问的竞争。此外,使用者的决策原则约束了原有土地利用/覆盖类型的转换。CLUE.S模型在土地利用/覆盖变化研究中应用很广,该模型应用的局

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限在于不能用于没有土地利用/覆盖变化历史的区域,例如不能应用于原始森林覆盖地区土地利用/覆盖变化的模拟。这是由于该模型是基于经验对土地利用/覆盖变化进行模拟,解决这一限制的可能方法是利用其它相似的研究区域的特征经验联系,模拟研究区域的土地利用/覆盖变化。

爿劈牙22li;}凫H望堡旦塑II鸯羹圭警黎l匿亘垂巨i塑亘

垂亘夏亘垂j习—叫囊室击蓑犁J禺卜—爿ji!iii亟

图2分配模块过程示意图M?

landuse

Fig.2Schematicrepresentationoftheproceduretoallocatechangein

3.2IMAGE(IntegratedModeltoAssesstheGlobalEnvironment)2.2模型IMAGE2.2是一个综合评价模型,评估人类活动对环境的影响,该模型的目的是研究全球环境变化的长期机制。这要求动态地描述全球系统的演化,比如温室气体的排放是人口、科技、经济、社会、文化和政治等因素相互作用的影响。IMAGE2.2模型被Alcamo【32]和IMAGEteam[4s]广泛地论证和应用。

该模型包括几个模块(图3)。在IMAGE2.2框架中,包括全面的平衡经济模型[491、PHOENIX的人口模型刚,模型应用了世界17个地区的人口和经济发展基本信息,在分析区域消费、食品生产和贸易、动物饲养、草料、草地、木材,当地的气候和地形特征的基础上,用生态系统、农作物和土地利用/覆盖模型模拟土地利用/覆盖变化。温室气体的浓度由土地利用/覆盖变化、自然生态系统、农业生产系统以及陆地生态系统和大气间的CO:交换决定。1765—1995年CO:的浓度数据用来初始化碳循环和气候系统(温度、CO:浓度、生态系统净产

图3IMAGE2.2模型结构1511

IMAGE2.2model

Fig.3Thestructureofthe

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量)。1970~1995年的数据用来校准模型的能量、气候和土地利用/覆盖变化。IMAGE2.2模型基于人口统计、食品、能源消费、技术和贸易模拟了1995~2100年的变化。尽管该模型应用于全球,但它既能模拟研究高分辨率的陆地景观(农作物产量、农作物分布、土地利用/覆盖、碳循环),也能模拟世界17个地区人文特征(人口、能量、贸易和工业)。

4结论与展望

土地利用/覆盖变化模型已在理论与实践方面取得了很大的发展,在多学科背景下,已有许多模拟方法和技术。前面已经详细介绍了许多不同的模型,并且模型方法和技术的集成也取得了很大进展。但在这一领域仍然存在许多问题,使人们对于土地利用/覆盖模拟的有效方法缺乏深刻的理解。因此,在今后模型的开发应用中应注意以下问题。

(1)更好地解决土地利用/覆盖系统的多尺度特征

如前所述,土地利用系统的尺度依赖性和尺度放大问题给模拟者带来了诸多挑战。但是,现在仍然不清楚什么尺度的依赖性对驱动因子是真正重要的。有一些初步研究的结论显示了尺度影响与驱动因子的关系[18,19、431。如果尺度影响小,就可以简单地推断单独的个体对整体的影响,这使宏观经济模型可以有效地应用到区域尺度。通过连接个体行为到整体行为,多行为者的模型可能帮助人们探索研究更详细的尺度依赖性。

土地利用/覆盖模拟的另外一个问题是模拟量化不同尺度相互作用的过程,自上而下的过程,与自下而上的过程相比,在哪个尺度区域机制对当地有影响?目前仅有很少的方法研究这种尺度机制,多种统计分析提供了解决这一问题的方法,但仍然需要研究更多的方法。

(2)重视时间机制

地理学很重视土地利用/覆盖的空间机制,在时间机制方面,尤其是空间和时间尺度的相互作用,则很少引起注意,变化的非线性影响、反馈和时间滞后问题在未来的研究中应给予重视。一定的时问和空间分辨率的数据的有效性是此类研究最大的限制。与此相关的问题是模型的有效性:模型是否很好地预测未来的土地利用/覆盖变化。任何模型的有效性可用历史数据验证,并应该标准化。当前的大多数土地利用/覆盖变化模型缺乏有效性,这就不能对其功能进行有效的评估。模型的有效性应该告知政策制订者和其他使用者,模型的不确定性帮助模拟者评估模型在特定状况下的适用性,并为模型的改进与发展提供依据。

(3)模型方法的综合

尽管许多模型综合了不同学科的方法,但它们仍然相当依赖于一门特定的学科。因此,要发展不同学科的技术和方法,更好地促进模拟。源于教育调查的多级统计方法对分析土地利用/覆盖的等级结构非常有用,生态模型为处理土地利用/覆盖的等级结构提供了线索[521。这种综合性要求土地利用/覆盖研究者超越他们的学科传统,抛弃原有学科的理论束缚。一些应用这种方法的土地利用/覆盖项目研究,已经显示了创新的结果。比如,近来试图将社会科学与地理科学结合的研究【53-561。

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ReviewonLandUseandLandCoverChangeModels

ZHANGHual.ZHANGB01,2

(1.GeographyandEnvironmentCollegeofNorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070,China;2.StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering,ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearch

Institute,CAS,Lanzhou730000,China)

Abstract:LandUseandLandCoverChange(LUCC)studyhasbeencarriedoutforalongtimeintheworld.Recently,becauseofcontributionandresponseofLUCCtoglobalchange,itiS

necessarytopredictLUCC.Therefore。moreandmorescientistsdevotethemselvestostudyingLUCCmodels,andhavemadepositiveprogressinthisaspect.ThispaperpresentssomecorrelativeissuesaboutLUCCmodels,i.e.,scaledependencyofLUCCmodeling,dataissuesofLUCCmodeling,andlocationandquantityofland—usechangeprediction.ItreviewstheavailablefivekindsofmainLUCCmodels:1)Agent.basedModelsofLand.use/Land—coverChange(ABM/LUCC);2)Empiricalstatisticalmodels;3)0ptimisationModel;4)Hybrid/Integratedmodels;and5)Dynamicsimulationmodels.Itthensummarizestheproblemsoftheexistingmodels,anddiscussesthefuturedevelopingdirectionofLUCCmodels.AlthoughmuchprogresshasbeenmadeintheoryandpracticeofLUCCmodels,andmanynewmodelingmethodologyandtechniquehavebeendevelopedwithmuhiplepurposes,therestillexistcertainproblemsinthesemodels.TheunderstandingofLUCCmodelsmulti.scaleattributeiSinadequateandthereiSalackofinteractionofthetemporalandspatialstudiesofthemodels.SOthevalidityofthemodelsisaffected.Finally,weshouldfurtherstrengththeintegrationofmodelingmethodologyandconstitutemoreeffectiveLUCCmodels.

Keywords:landuse/cover;models;scaledependency;modeling

国际土地利用/覆盖变化模型研究综述

作者:张华, 张勃, ZHANG Hua, ZHANG Bo

作者单位:张华,ZHANG Hua(西北师范大学,地理与环境科学学院,兰州,730070), 张勃,ZHANG Bo(西北师范大学,地理与环境科学学院,兰州,730070;中国科学院寒区旱区,环境与工程研究所,冻土

工程国家重点实验室,兰州 730000)

刊名:

自然资源学报

英文刊名:JOURNAL OF NATURAL RESOURCES

年,卷(期):2005,20(3)

引用次数:21次

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相似文献(10条)

1.学位论文赵军快速城市化地区城市化生态影响自组织临界性研究——以深圳市宝安区为例2006

当今世界,尤其是发展中国家,正在经历着一场前所未有的城市化过程。城市化过程中土地利用/覆盖变化无疑已经成为典型的人地相互作用过程,由其所导致的人为活动对生态系统的影响和生态质量退化正逐渐成为制约城市可持续发展的重要因素。不论是土地利用/覆盖变化还是生态质量退化都具有复杂性,开展城市化地区尤其是快速城市化地区土地利用/覆盖变动和生态质量退化复杂性研究,在及时准确获得城市化过程中土地利用/覆盖变化和生态质量退化信息的基础上,认识和理解城市化过程中土地利用/覆盖以及生态质量退化的格局特征、变化过程和驱动机理,建立城市化过程下土地利用/覆盖变动和生态质量退化的动力学模型,寻找城市化过程下生态安全的优化格局,最大限度的减低城市化过程的风险水平,已经成为目前土地利用/覆盖变化研究的科学前沿。本文选择深圳市宝安区为案例区,借助于自组织临界理论对快速城市化背景下的土地利用/覆盖变化和生态质量退化过程进行系统综合分析,研究的基本目的在于认识快速城市化地区城市扩张对土地利用/覆盖变化以及生态质量退化影响的基本特征规律,从复杂性角度展开对城市化生态影响的认识。

论文主要开展了如下工作:

(1)土地利用/覆盖空间分布与变动特性分析:研究时段内研究区土地利用/覆盖发生显著变化,城镇用地快速增长,非城镇用地存在明显的结构调整,果园大量侵占农田和林地,主要土地利用/履盖类型由农田和林地转变为城镇用地和果园,其它土地利用/覆盖类型表现出一定程度的波动性。人为活动的剧烈影响,导致各土地利用/覆盖类型破碎化程度逐渐增加,整体景观复杂性先增后减。土地利用/覆盖变化的模式是城镇用地扩张侵占农田和果园,果园和农田进一步侵占林地、水体和滩涂等自然区域。对生态景观变动源、汇分析说明土地利用/覆盖主要变动过程是林地和农田向果园转化(FTM、FTO),农田、果园和水体向城建用地转换(MTB、OTB、WTB)过程,这些过程将成为后续分析的主体。

(2)土地利用/覆盖变动自组织临界性特征分析:本文将快速城市化地区城镇用地扩张对生态系统的影响总结为城市化生态影响系统,土地利用/覆盖和生态质量分别对应于其实体空间和功能空间。对城市化生态影响系统的微观分析发现该系统具有向自组织临界性演化的条件,动力学过程可以用CA模型模拟,土地利用/覆盖变化的宏观特性表现出空间分形结构和动态分形特征,具有自组织临界性。不同研究时段自组织临界指数的波动,说明土地利用/覆盖变化过程并非处于一个稳定的临界状态,而是在不同的临界态之间变换,从一个临界状态转向另一个临界状态,临界状态变化的实质是城镇用地扩张驱动力与自然条件变化引起的系统内部相互作用参数的改变。

(3)生态质量退化过程自组织临界性研究:生态质量变动的历史趋势研究揭示生态质量退化是研究区研究时段内生态质量变动的主导过程。将生态质量按照其实体空间上土地利用/覆盖的自然和经济属性划分为五级,则第二至四级所占面积比例超过整个研究区95﹪,代表了研究区生态质量的主要状况。对生态功能与实体空间的对应分析发现,第二至四级生态质量作为功能区间分别对应着实体空间中的建设用地集中分布区、农业用地集中分布区和林地集中分布区,城镇用地扩张下生态质量退化过程可归结为建设用地集中分布区侵占农业用地集中分布区和林地集中分布区,农业用地集中分布区也侵占林地集中分布区,最后导致建设用地集中分布区和农业用地集中分布区面积扩张,林地集中分布区面积缩减。生态质量退化过程的统计分析揭示,生态质量退化过程也是一种临界态不断变换的自组织临界性过程,临界性状态改变的原因,来源于与之对应的土地利用/覆盖变动的特性改变。

(4)城镇用地与建设用地集中分布区空间变动SLEUTH模型模拟:利用SLEUTH模拟城镇用地和建设用地集中分布区空间扩张过程,发现此两过程具有类

2.学位论文黄钱近50年来塔里木河下游垦区土地利用/覆盖变化分析和模拟2007

塔里木河地处我国西北干旱区,其下游是我国内陆河流域生态环境退化的典型。近50年来,由于上游的农业开垦和对水资源的不合理利用,致使上游来水量逐年减少,水质不断恶化,生态环境问题日益严重。塔里木河下游垦区五个农牧业团场,既是这一生态环境变化的受害者,同时也是这一变化的制造者之一。本文以塔里木河下游垦区土地利用/覆盖变化为着眼点,利用1977、1987、1999年Landsat卫星遥感影像资料、研究区50年代航测的地形图及各团场统计资料,研究了塔里木河下游垦区近50年来土地利用/覆盖的变化过程及其驱动因子,并在此基础上利用改进后的CLUE-S模型对该垦区2020年的四种不同土地利用情景进行模拟预测。主要结论如下:

1、近50年来塔里木河下游垦区土地利用/覆盖的时空变化相当显著,主要表现为水体、高覆盖草地、林地和中覆盖草地面积锐减,主要转变为沙地和盐碱地。通过分析垦区各土地利用/覆盖类型的重心变化发现,水体、耕地、林地、沼泽、草地和居民点的重心不断向塔里木河上游方向移动,这与垦区的人口和经济重心的移动方向是一致的,而沙地和盐碱地的重心则不断向相反的方向移动,垦区的东南部出现大面积沙化和盐碱化。从垦区土地利用/覆盖主要变化类型分析来看,林地(草地)-中覆盖草地-低覆盖草地-沙地(或盐碱地)的转变规律非常明显。沙地和盐碱地正在不断地吞噬整个垦区,如果不及时采取有效的防治措施,最终的结果将是全垦区的沙化。

2、1977-1999年23年来垦区的景观格局变化分析,主要结论包括:(1) 垦区景观多样性不管是在区域上还是在时间上都存在很大的差异,但在时间上总体呈现下降趋势,这说明了景观的异质性程度在下降,人类活动显著地改变了景观的多样性;(2)垦区大多数景观斑块的平均形状指数和平均分维数都是逐年上升的,这也说明了各景观斑块的形状朝越来越不规则和越来越复杂的趋势发展,但发展的趋势缓慢。在垦区景观的变化与发展中,一方面人类在尽力扩张垦区外围,使垦区面积扩大,其结果使各景观斑块形状的不规则性和复杂性增加,分维数也相应增加;另一方面人类也在尽量规划垦区内部,其结果使景观斑块形状趋向规则,其复杂性降低。近20年来,一直是前者占优势,只不过这种优势在后期逐渐减弱;(3)垦区各景观类型破碎化程度和分离度随时间总体呈下降趋势,但各景观类型间存在较大差异,人类干扰程度较大的斑块,其景观的破碎度和分离度也较大,受人类影响较弱的斑块类型,其景观的破碎度和分离度也较小。

3、近50年来塔里木河下游垦区土地利用变化驱动因子分析。利用多层线性模型对近50年来塔里木河下游垦区的主要土地利用/覆盖变化的区域背景因子和各团场社会经济因子进行分析,结果表明影响不同土地利用/覆盖类型变化的区域背景因子和社会经济因子是有差别的,但是从总体上来讲,垦区的土地利用变化主要是受团场个体因素的影响,而且这些因素都是与种植业或畜牧业发展相关的社会经济因子。同时,区域背景条件的变化也是影响垦区各类土地利用类型变化的重要因素。本研究选择了上游来水量和其他的一些自然气候因子作为变量进入模型,从分析的结果来看,各类土地利用类型的变化主要跟年蒸发量、年降水量、年来水量和年相对湿度这些与水量相关的自然因素有关,随着水量的减少,沙地、盐碱地、耕地的面积在增加,而水体、林地和草地的面积在减少。

4、塔里木河下游垦区土地利用/覆盖变化的模拟和预测分析。在CLUE-S模型的基础上加入了邻域丰度因子,加强了邻域之间的相互作用部分,并利用塔里木河下游垦区1987年和1999年土地利用/覆盖分类结果对改进后模型的模拟效果进行评估和验证,结果表明:改进后的模型应用于土地利用/覆盖变化相对比较剧烈的塔里木河下游垦区,模拟效果比较好,总体精度和Kappa系数分别为67.9%和0.61,明显优于CLUE-S模型。同时研究还发现,塔里木河下游垦区土地利用类型之间的邻域作用主要发生在步长小于5 (即1.5km)的区域,因此,只要考虑步长为5以内的邻域丰度因子就能很好地对垦区的土地利用/覆盖变化进行模拟。

此外,本研究还利用改进后的模型对塔里木河垦区2020年土地利用/覆盖变化进行模拟和情景预测。通过比较四种不同情景下的土地利用/覆盖预测结果发现,综合发展目标情景比较全面地考虑了垦区的经济发展和生态安全等需要,较好地协调了两者之间的矛盾,具有较高的合理性和现实意义。

3.学位论文林燕芬基于元胞自动机模型的上海市城市拓展和土地利用/覆盖演化模拟研究2006

城市是人地关系矛盾最集中的地域空问。城市化一方面促进土地的集约利用,提高能源使用效率,促进经济繁荣和社会进步,另一方面也引发了一系列生态环境问题。城市用地作为城市和城市化的空间载体,是研究城市化问题的重要内容。研究城市拓展和土地利用/覆盖变化过程,对制定合理的城市规划、土地利用规划,实现城市可持续发展具有重要意义。

城市模型是研究城市发展的有效工具,土地利用/覆盖变化模型是深入了解土地利用和覆盖变化复杂性的重要手段。城市模型经历了城市形态和结构模型、以空间相互作用模型为代表的静态模型、以系统动力学和劳利模型为代表的动态模型和以元胞自动机为代表的动态城市模型几个发展阶段;土地利用/覆盖变化模型则可按其功能分为描述模型、解释模型和预测模型。目前,这两类模型的发展都趋向对复杂系统的时空变化特征模拟的研究。

本文首先阐述了元胞自动机模型的原理、构成、特征,回顾了元胞自动机的发展历程。元胞自动机是时间和空间都离散的一类模型,是由空间上各项同性的一系列元胞组成,用于模拟和分析几何空间内的各种现象。元胞自动机模型的空间表达能力和动态特征,适合于模拟城市化过程以及土地利用变化过程,在城市拓展模拟和土地利用/覆盖变化模拟中得到广泛应用,成为一类重要的城市模型和土地利用/覆盖变化模型。

基于以上考虑,本文采用基于元胞自动机的SLEUTH模型对上海市城市拓展和土地利用演化进行模拟。模拟过程中,通过一卜海市的历史遥感影像图进行模型参数校核,获取模型对于上海市模拟的最佳模型参数系列,实现SLEUTH模型的地方化,进而对上海市城市拓展和土地利用/覆盖演化作历史模拟和预测模拟。历史模拟分析模拟了上海市1988-2004年间的城市拓展和土地利用演化历史过程,并将模拟结果与遥感影像进行对比分析,验证SLEUTH模拟的准确性,并将模拟结果与相关社会、经济因子进行空问相关分析和统计相关分析,建立城市拓展、土地利用/覆盖演化与社会、经济的回归方程。在此基础上模拟了2005—2040年间上海城市拓展和土地利用/覆盖演化趋势,并建立城市发展系统动力学模型,将不同发展方案卜SLEUTH的预测模拟结果引入城市发展模型,模拟分析不同的城市发展方案对社会、经济和环境的影响。

4.期刊论文解靓.钟凯文.孙彩歌.刘旭拢.XIE Liang.ZHONG Kai-wen.SUN Cai-ge.LIU Xu-long土地利用与土地覆

盖模型研究概述-农机化研究2008(7)

自1995 年国际地圈-生物圈计划(IGBP)和国际全球环境变化人文因素计划(IHDP)联合提出"土地利用/覆盖计划"(简称LUCC)研究计划以来,区域土地利用/覆盖变化便成为全球的研究热点之一,而模型的应用研究是该计划核心.为此,综述了目前国内开发的两种基本LUCC 模型:经验性系统诊断模型和土地利用动态变化模型;同时,也介绍了考虑社会驱动力的综合模型(如CLUE-S 模型等),阐述了各种LUCC 模型的特点,并就存在的问题进行探讨,最后提出相关建议.

5.学位论文余弘婧蒸散量的遥感模拟及其与土地利用/覆盖关系研究——以内蒙古温带典型草原为例2006

陆面蒸散作为反应土地利用/覆盖变化所引起地表水热变化的敏感因子,在陆地生态系统变化对气候反馈影响研究中有着重要的意义,也是当今全球变化研究的焦点之一。我国的西北多属干旱、半干旱地区,生态环境脆弱,干旱和沙漠化不仅反映区域气候问题,也与人类社会活动和生态系统有关

,特别是这些过程都与土壤—植被—大气之间的动量、热量、水汽交换直接相关。为此,本文选择我国西北半干旱地区的内蒙古农牧交错地带的典型草原为研究对象,利用LandsatTM5影像,反演相关的区域地表参数及植被结构参数,并结合气象数据,基于SEBAL模型反演了研究区的日蒸散量,对其空间差异进行了分析,探讨了土地利用/覆盖同蒸散量之间的关系,并进一步讨论了地表参数同蒸散量之间的关系。

本文的主要研究结果如下:(1)以Bastiaanssen于1998年提出的SEBAL(SurfaceEnergyBalanceAlgorithmforLand)模型为基础,利用LandsatTM5影像对研究区蒸散量进行了估算。SEBAL模型模型物理概念比较清晰,对气象资料要求较少,在最简单的情况下只需要流域常规气象站的风速和气温(每小时)即可,不涉及数值模型,其通量计算独立于土地覆盖类型,可根据不同地理区域和图像获取时间调整经验关系,这些优点弥补了其他模型不能适用于复杂地表覆盖蒸散估算的不足,在地表辐射温度和空气动力学温度的换算关系上SEBAL模型采用了较为复杂的循环递推计算过程,避免了人为经验所带来的误差。

(2)研究区日蒸散量平均值为4.3mm,最大值达到了7.5mm。蒸散量在空间上分布上存在分异性。整体来看,锡林浩特地区日蒸散量的分布基本呈现西北偏低,东部偏高的特征。日蒸散量较少的区域主要分布于锡林浩特市的西部、北部以及最南部部分区域,这些区域的日蒸散量接近于0。而锡林浩特市东部蒸散量则普遍较高,相当一部分面积日蒸散量在5.650~6.575mm之间。中部也零星分布着部分蒸散量水平较低(接近于0)的区块。水体、高等覆盖草地和中等覆盖草地的蒸散量明显高于建筑工矿、裸地和盐碱地沙地的蒸散量,低覆盖草地蒸散量低。盐碱地蒸散量情况则较复杂。

(3)地表反照率由大到小序列为:盐碱地及沙地>建筑工矿>低覆盖草地>中等覆盖草地>草甸>水体。随着地表反照率的增高,土地利用类型逐渐由植被覆盖最好的草甸(水体由于镜面反射原因导致反照率极低)过渡到覆盖最差的盐碱地和沙地。地表反照率同植被指数NDVI两者之间呈现显著的负相关。由于NDVI综合反映了像元内植被的生长状态和植被覆盖的信息,因而NDVI可间接反映出地表覆盖和土地利用的特征。

(4)植被盖度同蒸散量之间显著的正相关关系。一般说来,蒸散量有随着植被盖度增加而增大的趋势。

(5)研究区不同的土地覆盖类型、不同的地表水分状况,在以Ts和NDVI为主轴构成的二维空间中,呈现出较好分异规律。从研究区的Ts-NDVI特征空间中能够较为清楚地区分高覆盖草地、部分覆盖草地和裸土,这三种地物类型的地表温度、NDVI、蒸散量变化规律符合Ts-NDVI特征空间的机理。

6.期刊论文应用MODIS数据推估区域地表蒸散-水科学进展2009,20(6)

通过"热增强"方法,充分利用MODIS数据的时间分辨率和空间分辨率的优势,基于对SEBAL模型改进的基础上,反演并验证了山东省的地表蒸散.结果表明,蒸散反演结果与实测值具有很好的一致性,日平均相对误差约为-11.34%.同时分析了研究区2005年和2006年不同土地利用/覆盖类型下蒸散的逐月变化规律,发现水域的月平均蒸散量最大,其次为水田,林地、旱田和草地基本相当,人工用地的月平均蒸散量最小.

7.期刊论文于涛.沈浩.仲嘉亮.YU Tao.SHEN Hao.ZHONG Jia-liang基于CA-Markov模型的新疆克州土地利用动态

模拟研究-新疆环境保护2008,30(1)

利用"3S"技术及IDRISI软件中的CA-Markov模型,以2005年为起始时刻,对新疆克州2015年土地利用格局进行模拟预测.研究认为:研究区土地利用覆盖结构呈现"两大、四小"的特点,即:草地及未利用土地面积大,而耕地、林地、水域及城乡居民工矿建设用地面积较小;与2005年相比,模拟的2015年研究区土地利用结构变化不大,仍然是以草地和未利用地面积为主,各土地利用类型面积变化也不大,其中,耕地、林地和城乡建设用地面积将略有增加,而草地、水域面积将有所减少,未利用地面积也有一定的增加,总体上,研究区内生态环境将可能进一步呈恶化趋势.

8.学位论文王周龙基于3S技术的江宁土地利用动态变化研究2003

面对当前日益加剧的人口-资源-环境问题,土地利用/土地覆盖及其变化已成为全球变化和可持续发展研究的重点内容,世界许多国家和地区及学术界相继开展了一系列全球及区域性土地利用/土地覆盖重大研究课题。国际地圈生物圈计划(IGBP)和国际全球变化中的人文因素计划(IHDP)在1995年联合推出“土地利用/土地覆盖(LUCC)”国际合作研究计划,将土地利用/土地覆盖作为全球变化的重点研究内容,特别强调自然与社会科学的结合以及将全球变化研究集中在区域层面的变化上。我国也在土地利用/覆盖变化及引起变化的动力学机制方面做了大量的研究,相继开展了一些全国及区域性研究项目,并取得了一些研究成果。

土地利用/覆盖研究在国内外受到高度重视,是因为它关系到人类自身的生存和发展。区域土地利用积累性的变化对全球变化的影响极为深刻,它将影响地表净第一性生产力的变化,并通过生物地球化学循环过程,影响大气中的化学成分变化,进而导致全球或区域性的气候变化。因此,利用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS),即“3S”集成技术,开展土地利用/覆盖变化研究,揭示其空间变化规律,探讨引起变化的驱动力,建立区域性土地利用变化驱动力模型,已成为当前国际上开展土地利用/覆盖变化的前沿性研究课题。

长江三角洲地区是我国经济发展最具活力的地区,也是经济发展最快的地区,城市化进程发展迅速,土地利用发生了前所未有的快速变化,农业用地和工业用地之间的矛盾日显突出。中德国际合作项目“江宁土地利用与可持续发展研究”选择该地区秦淮河流域(江宁县)作为研究区域,以“3S”技术为支持,通过土地利用系统综合研究,包括生态、水文和社会经济等三方面,提供土地利用规划方案,为土地资源的可持续利用提供科学依据。本论文结合项目的研究需要,对“3S”技术在土地利用/覆盖变化研究中的理论和方法进行探讨和实践。研究结果表明,遥感信息提取是“3S”技术应用的关键,信息提取的精度将直接影响土地利用变化分析结果。因此,论文主要对SPOT卫星土地利用/覆盖遥感信息提取的技术与方法进行了较为深入的探索与实践;对地理信息系统空间数据的综合与分析方法进行研究与尝试,以及对土地利用变化分析方法进行研究。主要研究内容与研究结果包括:

1.对SPOT卫星全色波段(Pan)影像数字地面模型(DEM)全自动恢复技术进行较为深入的探索与实践。由于DEM数据是遥感土地利用研究的重要数据源,对遥感信息提取、土地利用/覆盖空间结构分析及水文模型的建立具有十分重要的意义,传统的基于等高线的DEM建立技术,需要花费大量的人力及财力,同时由于地形测图的时间滞后性,有时很难代表现实的地形状况。故本文利用SPOT卫星具有侧视功能、并可得到PAN立体影像的特点,应用全数字摄影测量技术,对SPOTPAN波段在较大范围(1000平方公里)的DEM重建及恢复结果的适用性进行了大量的实验与研究。研究结果表明,影像匹配是DEM重建的关键技术,匹配参数的选择直接影响DEM重建精度。通过不同的匹配参数DEM重建结果精度的比较评价,提出了重建参数的最优化方案;分析了影响DEM精度的主要因素及改进途径,摸索出一条大范围、快速获取DEM数据的新途径。

2.对SPOT卫星多光谱影像(XS和XI)土地利用遥感信息提取方法进行研究。由于不同卫星传感器具有不同的工作方式,以及不同地区的地物波谱特征响应各异,因此,论文根据SPOT多光谱影像数据的特点,在分析秦淮河流域地形特征和影像特征相关关系的基础上,提出了基于地学知识的土地利用信息提取模型,以及基于决策树的水信息识别及分类模型。结果表明,该模型较好的解决了在低山丘陵地区土地利用/覆盖遥感信息提取过程中水稻和林地、水体和阴影光谱混淆的技术难题,提高了土地利用/覆盖分类精度。该方法对于类似地区的土地利用/覆盖遥感信息分类具有明显的借鉴意义。

3.RS、GIS一体化技术快速编制土地利用图。土地利用图的编制是土地利用/覆盖变化研究的基础性工作,传统的目视解译方法存在费时又不可重复等缺点;自动分类制图方法由于受到提取精度的限制,很难达到应用的要求。论文通过对SPOTPAN全色波段与XS和XI多光谱波段不同空间分辨率遥感信息的融合技术探索,将融合影像与计算机自动提取的有关专题分层数据相结合,利用RS、GIS一体化技术编制了土地利用专题图件,为利用中尺度遥感信息快速、准确地编制土地利用图件做了一些新的尝试。

4.土地利用/覆盖空间数据库管理及变化研究参数获取研究。土地利用系统是一个复杂的人地关系系统,需要全面、综合的开展研究。论文以地理信息系统技术为基础,建立了研究区土地利用专题要素分层管理与操作的空间数据库,并对基础数据的获取、模型参数计算、空间数据可视化等关键技术进行了研究。结果表明,多源多时相空间数据分层管理有利用于数据共享;可以获得具有空间特征和属性的数据集,为模型分析提供参数。

5.土地利用/覆盖动态变化研究。以四个不同时期的土地利用遥感数据为基础,应用地理信息系统空间分析技术和景观分析模型,对研究区近15年以来土地利用/覆盖动态变化进行分析,探讨土地利用/覆盖变化机制,为该区土地利用的综合评价、决策规划提供科学依据。

本文以中德国际合作项目“江宁土地利用与可持续发展研究”为支撑,注重理论与实践相结合的研究思路,突出遥感、地理信息系统和全球定位系统在土地利用/土地覆盖研究中的重要作用,将“3S”技术在试验区土地利用/覆盖变化研究中进行实践,部分研究成果已经在项目中得到应用,同时

,为项目解决了一些与“3S”技术应用有关的关键技术难题,保证了该项目的顺利完成。

土地利用/覆盖变化研究是一项长期的研究课题,尽管目前已经取得了一些研究成果,但仍需在方法和理论上进一步提高,特别是遥感土地利用/覆盖分类数据获取精度的提高,将是未来土地利用/覆盖变化研究的重点内容。通过论文研究,主要在以下两个方面取得了进展:

1.基于SPOT卫星影像的DEM重建技术。论文通过SPOT卫星DEM重建技术的探索与实践,建立了研究区DEM模型,部分结果在SILUP项目中得到应用。结果表明:SPOT影像的相对定向MSR<0.001,绝对定向MSR<0.5个像元;最佳的匹配模型参数为11x11;DEM的高程残差和均方根误差在1个像元以内占83%。这一研究对进一步大范围、快速DEM重建摸索到一条新的途径。

2.建立了基于知识的SPOT卫星遥感土地利用专题信息提取模型。通过实际应用表明,该模型较好的解决了在低山丘陵地区土地利用信息提取过程中水稻和林地、水体和阴影光谱混淆的技术难题,使土地利用分类精度达86%以上。该方法对于类似地区的土地利用遥感信息分类具有明显的借鉴意义。

9.期刊论文蔡琳.薛惠锋.寇晓东.CAI Lin.XUE Hui-feng.KOU Xiao-dong基于CAS的城市空间演化多主体模型方法

研究-计算机仿真2007,24(4)

在回顾城市空间演化研究发展轨迹的基础上,提出复杂适应性系统理论适合于研究城市化进程中出现的各类复杂问题,对比了复杂性研究方法中的元胞自动机、分形以及多主体方法在城市土地利用空间演化中的应用,得出多主体建模的方法更适宜研究具有高度复杂性的城市空间演化问题的结论.在此基础上,采用自下而上的仿真思路,着重从建模思路、主体行为描述和通信模型三方面阐述和分析了构建城市空间演化仿真模型的多主体方法,而从发现并分析城市中家庭、政府、企业、开发商等微观主体的交互行为以及这些行为是如何导致城市土地利用空间上的宏观演化.

10.会议论文敬书珍.倪广恒基于遥感的城市蒸散发对土地利用/覆盖的响应研究2008

基于Landsat遥感影像,通过遥感分类提取了土地利用/覆盖信息,利用SEBAL模型反演估算日蒸散发量,分析探讨了城市化过程中土地利用/覆盖的改变对蒸散发的影响.选用2005年6月23日的遥感数据,选取NDVI作为土地利用/覆盖表征指标,定性定量分析其空间分布与蒸散发空间分布的相关性.研究表明,北京市土地利用/覆盖1999年到2005年6年间,城市建设用地面积增加、居住密度增大,裸地、城镇绿地、林地、水面面积均有不同程度的减少,具有明显的城市化特征.NDVI与日蒸散发量有非常好的正相关性,NDVI大的则日蒸散发量也大,体现在土地利用类型,即林地蒸散发量最大,农田、城镇绿地次之,而城镇建设用地较小.

引证文献(21条)

1.温伟.杜云艳.王春晓珠江口土地利用变化推测的CBR方法[期刊论文]-山东科技大学学报(自然科学版)

2009(3)

2.颉耀文.袁春霞.张晓东近15年来民勤湖区土地利用/覆盖动态与格局[期刊论文]-干旱区地理 2009(3)

3.唐华俊.吴文斌.杨鹏.陈佑启.Peter H.Verburg土地利用/土地覆被变化(LUCC)模型研究进展[期刊论文]-地理学报 2009(4)

4.LI YueChen.HE ChunYang Scenario simulation and forecast of land use/cover in northern China[期刊论文]-科学通报(英文版) 2008(9)

5.李月臣.何春阳中国北方土地利用/覆盖变化的情景模拟与预测[期刊论文]-科学通报 2008(6)

6.郑春燕.胡华科基于RS与GIS的韩江流域土地利用变化分析[期刊论文]-湖北农业科学 2008(11)

7.郑春燕.胡华科基于RS与GIS的韩江流域土地利用变化分析[期刊论文]-湖北农业科学 2008(11)

8.朱晓华.李亚云土地利用类型结构的多尺度转换特征[期刊论文]-地理研究 2008(6)

9.李冬梅.濮励杰.韩书成.周强吴江土地利用结构信息熵变化诱因[期刊论文]-福建农林大学学报(自然科学版)2008(04)

10.王天巍.李朝霞.史志华.温利华.蔡崇法都市圈边缘区多尺度土地利用驱动力研究[期刊论文]-华中农业大学学报 2008(04)

11.韩超峰.陈仲新LUCC驱动力模型研究综述[期刊论文]-中国农学通报 2008(04)

12.陈海.梁小英.高海东.王涛Multi-Agent System模型在土地利用/覆盖变化中的研究进展[期刊论文]-自然资源学报 2008(02)

13.郭程轩.徐颂军.袁中友3S与模型方法在湿地景观格局研究中的应用述评[期刊论文]-生态科学 2007(03)

14.曾辉.褚艳铃.李书娟南昌地区建设用地空间扩展的广义转移概率模型建设与应用研究[期刊论文]-地理科学2007(04)

15.贾宇平国内土地利用与土地覆被变化研究进展[期刊论文]-太原师范学院学报(自然科学版) 2007(03)

16.吴一鸣.石明明浅析LUCC研究发展方向[期刊论文]-南方国土资源 2007(02)

17.吕一河.陈利顶.傅伯杰景观格局与生态过程的耦合途径分析[期刊论文]-地理科学进展 2007(03)

18.胡华科门限自回归模型及其在耕地总量预测中的应用[期刊论文]-安徽农业科学 2007(11)

19.张君.刘丽基于马尔可夫模型的绿洲土地利用变化预测研究[期刊论文]-统计与信息论坛 2006(04)

20.王亮崇明东部景观格局动态分析及土地利用变化模拟[学位论文]硕士 2006

21.胡华科55年来梅州市耕地数量变化分析与预测[学位论文]硕士 2006

本文链接:https://www.doczj.com/doc/6d13493746.html,/Periodical_zrzyxb200503015.aspx

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土地利用空间优化配置研究进展

土地利用空间优化配置研究进展 摘要: 土地利用空间优化配置是指土地要素在地域空间上的定性、定量和定位,是目前的研究热点之一。本文依据国内外土地利用空间优化研究的最新成果,概述了土地利用空间优化的概念、理论体系及一般流程;重点阐述了土地利用空间优化配置的方法与模型,从理论原则、模型构建、算法优化、与GIS 空间分析模块结合四个角度分析了各种土地利用空间优化配置方法的优缺点;最后提出土地利用空间优化配置的展望,认为土地利用空间优化仍可从理论完善、单个模型或算法的改进、转换规则的优化等几个方面进行提高。 关键词:土地利用空间优化配置;模型;构建;算法改进;转换规则 中图分类号:F301 文献标识号:A 文章编号:1001-4942 (2015)03-0138-06 Research Progress of Spatial Optimization Allocation of Land Use Xie Pengfei ,Zhao Xiaoqing* ,Zhang Longfei (College of Resource Environment and Earth Science ,Yunnan University ,Kunming 650091 ,China)

AbstractSpatial optimization allocation of land use ,one of the hot issues,means quality ,quantity and spatial position of land elements in regional space. In this paper ,the concepts,theoretical system and general process of spatial optimization allocation of land use were summarized based on the latest research results at home and abroad. The methods and models of spatial optimization allocation of land use were the key explaination ,and the advantages and disadvantages of the methods were analyzed from theoretical principles ,model building ,algorithm optimization and combination with GIS spatial analysis module. Finally ,the prospect of spatial optimization allocation of land use was put forward. It could be improved from perfecting theories ,ameliorating a single model or an algorithm ,and optimizing the conversion rules. Key wordsSpatial optimization allocation of land use ; Model ;Construction ;Algorithm improvement ;Conversion rule 土地利用优化配置 ( Optimization Allocation of Land Use ) 是指开发利用土地,促进社会、经济、生态的协调可持续发展。这种优化主要是针对区域内特定土地资源在利用方式、数量结构、空间布局以及综合效益等方面的优化[1 ,2] 。土 地利用的数量结构优化是最先出现的研究课题[3,4] ,然而随

土地利用现状变化情况分析报告

盐都市2007年度 土地利用现状变化情况分析报告 盐都市国土资源局 二○○七年十一月

土地利用现状调查是国土资源治理的基础性工作,是政府对土地实行跟踪监督治理的一项重要技术手段。我局多年来一直将此项工作作为年度重点工作内容之一。我们在收到省厅《关于转发国土资源部〈关于开展2007年度土地变更调查工作的通知〉的通知》后,迅速将部和省厅的精神传达下去,及时明确此次调查工作重点、总体要求和差不多程序及方法。并在深入学习《通知》精神和全面领会调查要求的基础上,制订了《盐都市2007年度土地变更调查工作方案》,对我市变更调查工作作出部署,明确要求各县(市、区)局必须做到“月清季累”,年末及时变更分幅土地利用现状图,做到数据、图形、实地“三一致”,建立目标责任制,严格考核方法,全面查清实际新增建设用地情况和实际耕地变化情况。同时,加大了质量检查力度,确保调查成果的真实性,做到图、数、实地三者一致。 并先后三次组织各县(市、区)的分管局长、地籍科长和业务骨干进行业务培训,对土地变更调查的资料预备、外业调查、内业

处理、统计汇总、县乡自查、市局检查和成果上报等工作作了明确规定和要求。通过认真实施上述行之有效的措施,我市如期保质地完成了2007年度土地变更调查工作,其成果差不多反映了2007年度土地变化情况。现将我市2007年度土地利用现状变化情况报告如下: 一、土地利用现状及年内变化情况 截至2007年10月31日,全市农用地面积为16737972.2亩,建设用地面积为3455080.2亩,未利用地面积为5265579.6亩,合计总面积为25458632.0亩,折16972.42 KM2。土地利用结构见表1 表1 盐都市土地利用现状面积 单位:亩

土地利用与土地覆被变化翻译

毕业设计(论文) 文献综述 题目土地利用与土地覆被时空动态变化分析学院测绘科学与技术学院 专业资源环境与城乡规划管理 班级0701 学生杨慧荣 学号0710010111 指导教师竞霞 二〇一一年六月一日

土地利用与土地覆盖变化 摘要:文章概要介绍国际地圈-生物圈(IGBP)的核心计划之一——土地利用与土地覆盖变化(LUCC)的科学计划。阐述了该计划的形成历史、科学目标以及主要研究内容。指出LUCC研究目的是改善对全球土地利用和土地覆盖变化动态过程(或动力学)的认识,以着重提高规划土地覆盖变化的能力。 关键词:土地利用土地覆盖国际地圈-生物圈(IGBP)计划全球变化 1土地利用和土地覆盖的形成历史 全球环境变化组织逐渐认识到土地利用与土地覆盖变化的重要性,也意识到对土地利用与土地覆盖这一课题跨学科研究的迫切性。全球环境变化组织对这一课题的重视目的在于提高我们对这种变化的模拟和研究的能力,这也吸引了国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球环境变化人文计划”(HDP),探索对这一课题研究的合作的可能性,他们目的在于改变人们对全球土地利用与土地覆盖动态变化的原始理解。这两大国际组织委托研究土地利用/土地覆盖变化的“核心项目计划委员会”和“研究项目计划委员会”(CPPC/RPPC LUCC)拟定一个关于共同发起土地利用与土地覆被核心项目的科学计划。这项计划由“核心项目计划委员会”和“研究项目计划委员会”(CPPC/RPPC LUCC)联合一个大的研究组织通过多次的研习会和探讨会拟定并最终于1996年4月29-31在美国阿姆斯特丹展开讨论。 2就全球环境变化下的土地利用/覆被的目标 LUCC研究的目标是在全球范围内提高人们对LUCC动态变化的理解,提高人们对LUCC动态变化的研究能力。由于人们对土地利用方式的不同引的变化起了全球行的土地利用与土地覆盖的变化,所以LUCC的研究就显得尤为重要了。土地利用与土地覆盖的变化导致了地圈和生物圈之间的交互作用、生物多样性的遗失,而且也是影响可持续发展和人类对这种全球变化做出反应的主要因素。因此,洞悉土地利用与土地覆盖变化的机制对模拟和评估环境方面是非常重要的。那么对于土地利用与土地覆被的一个明确理解对于理解全球环境改变是不可或缺的。进一步说,洞察土地利用与土地覆被变化的机制需要选择人类能够进行干预的可行路线,通过改变需要和数量来改变全球土地利用(与土地覆被)的转变。LUCC的研究能够提供与土地利用、土地资源、环境政策与规划相关的资

土地利用现状调查的主要内容

土地利用现状调查的主要内容

土地利用现状调查的主要内容: 1.土地利用现状调查查清城镇以外农村各级范围内各种地类的种类、面积、分布和利用现状;查清村(组)土地权属界线,居民点外的厂矿、机关、团体、部队、学校等事、企单位的土地权属界线和村以上各级行政辖区范围的界线;查清土地资源的种类、数量、分布、利用状况,满足土地统计的需要、编制国民经济计划的需要、编制土地利用图件的需要。 2.土地权属调查查清楚农村各级的、厂矿、机关、团体、部队、学校等企、事业单位以及河流、湖泊、道路等的土地权属范围、界线和性质、查清各部分土地的归属情况,满足土地登记的需要,保障土地市场安全的需要。 3..特殊调查内容的调查例如,违法用地的调查、基本农田的调查、开发区调查等、确保社会安定、管理有序、政策到位的需要。 土地利用现状调查的基本程序 土地利用现状调查工作一般分为四个阶段进行。即准备阶段、外业阶段、内业阶段和成果验收归档阶段。 准备阶段分为: 方案准备为了证明调查条件的基本具备,省级土地管理行政主管部门应 当依据国家的调查方案,报请国家级调查领导机构审查。 组织准备 1建立领导机构土地调查是一项工作量很大的调查工作,涉及到各 行各业、各个部门、各个单位,同时所需的技术人员要十分专业,因此 在进行调查工作之前要解决领导和组织问题。 2 组织专业队伍因为土地利用现状调查是一项技术性十分强的工 作,良好的专业队伍是保证调查质量的基本条件。 3 技术准备土地利用现状调查是一项技术性强、质量要求高的 技术工作,要有规范的作业方案,详尽的技术规程或细则。 制定工作计划根据任务要求和技术规程,结合调查地区的实际条件, 拟定工作计划。 仪器及用品准备土地利用现状调查应配备必要的仪器、文具和文具用品。 资料准备其中资料准备包括地形图的收集、遥感资料的收集以及其他一些相关资料的收集。 外业调查是以地形图和航(卫)片等影像图片为底图利用收集到的有用资料,

土地利用变化研究进展

土地利用变化研究进展 侯鹏程 (上海农林职业技术学院,上海松江:201600) 摘要:土地利用是自然条件和人为活动的综合反映,它的变化可以引起许多自然和生态过程的变化。 关键词:土地利用;土地覆盖;进展 一、土地利用变化的概念及研究意义 (一)土地利用的概念 土地利用变化是人类与地球环境进行物质、能量交互作用的重要表现。发生于任何时空尺度,它不仅影响陆地生态系统的地理分布格局及其生产力。客观反映人类改变地球生物化学循环、生态系统的结构和功能及产品和服务的供应,而且还再现了陆地表面的时空变化过程[1]。土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动,如农业用地、工业用地、交通用地、居住用地等都是土地利用的概念;而土地覆盖则是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况,例如:与前面所述各种用地相关的物质现状包括各类作物、森林、草地、房屋、水泥及沥青路面等则为土地覆盖的概念。土地利用与土地覆盖有着密切的关系,可以理解为事物的两个方面,其中一个是发生在地球表面的过程,另一个则是各种地表过程(包括土地利用)的产物[2]。无论是在全球的尺度还是国家或者区域的尺度上,土地利用的变化在不断地导致土地覆盖的加速变化。 总之,土地利用和土地覆盖是两个既有密切联系又有本质区别的重要概念。土地利用一般是指人类为获取所需要的产品或服务所进行的土地资源利用活动,是人类对土地自然属性的利用方式和利用状况,包含着人类利用土地的目的和意图。 (二)土地利用变化的定义 土地利用/土地覆盖的变化(Land-use and land-cover change 简称为:LUCC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)与全球环境变化的人文因素计划(IHDP)的核心研究计划之一,是全球环境研究的热点和前沿问题[3]。土地利用/土地覆盖变化之所以受到人们的关注,是因为土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化和陆地生态系统对全球气候变化和人类活动最重要的响应之一。 土地利用/土地覆盖变化由于影响到了人类生存与发展的自然基础,如气候、土壤、植被、水资源与生物多样性等,影响到地球生物化学圈层的结构、功能以及地球系统能量与物质循环等方面,与全球的气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关[4]。而且土地利用与土地覆盖作为一种人类的社会经济活动,也是人类对全球变化所做出的反应的一种方式。总而言之,土地利用与土地覆盖变化是所有与可持续发展相关问题的核心,可以说是“可持续发展理论”的开拓计划,土地利用与土地覆盖变化的作用是全球变化的关键,是自然与人文科学领域的“桥梁工程”。 [收稿日期]2007-08-21

吕梁市土地利用现状分析

吕梁市土地利用现状调查报告 土地是人类的立足之处,是人类生存和发展最基本的自然资源,具有多功能的利用价值。土地利用是人类作用于大自然环境的主要途径之一,与区域的可持续发展密切相关。本世纪头20年,是我国经济社会发展的重要战略机遇期,也是资源环境约束加剧的矛盾凸显期。必须科学分析全面建设小康社会和全面参与经济全球化的新形势,深刻把握工业化。信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展的新要求,充分认识我国土地利用和管理面临新的挑战:农村土地特别是耕地保护的形式日趋严峻。到2020年,我国人口总量预期将达到14.5亿,2033年前后达到高峰值15亿左右,为保障国家粮食安全,必须保护有一定数量的耕地;保障国家生态安全,也需要大力加强对其生态功能的农用地特别是耕地的保护。同时,城镇化、工业化的推进将不可避免的占用部分耕地,现代农业发展和生态建设也需要调整一些耕地。但是,耕地后备资源少、生态环境约束大,制约了我国耕地资源补充的能力,农用地特别是耕地保护面临更加严峻的形式。 同时,我们也要看到解决当前和今后一个时期土地利用问题的有利条件。从土地利用现状看,我国建设用地利用总体粗放,节约集约利用空间较大,为统筹保障科学发展与保护耕地资源提供了基础条件,从国际背景看,经济全球化、科技革命和产业结构升级,有利于我国转变经济发展方式,建设资源节约型社会。从国内环境看,科学发展观的深入贯彻落实,社会主义市场经济体制改革的不断深入,民主法制和整治文明的不断发展,国家综合实力的不断增强,党中央、国务院对土地管理工作的高度重视,有利于加强土地宏观调控,进一步发挥市场在土地资源配置中的基础作用,有利于促进土地利用和管理方式的转变,实现人地关系的和谐发展。 展望未来,我国土地利用和管理的挑战与机遇并存。必须从我国仍处于并长期处于社会主义初级阶段的基本国情没改变、人民日益增长的物质文化需要落后的社会生产力之间矛盾这一社会现实没改变出发,正确把握科学发展与资源配置的密切联系和内在规律,本着对人民、对子孙后代高度负责的态度,立足保障科学发展,增强土地资源危机意识,树立全民节地观念,妥善处理保障发展与保护耕地的关系,统筹土地资源的开发、利用和保护,积极探索土地利用新模式,促进土地资源可持续利用。套用国土部的相关文件我们进行学习: 随着社会的发展和人们不断提高的物质文化需求,社会主义新农村建设越来越 受到人们的普遍关注这也成为社会主义现代化建设中一项长期而艰巨的任务。其中农 村土地资源利用成为新农村建设的重要内容,农村土地资源的合理有序可持续利用成 为新农村建设中的重中之重。

ARC+map土地利用与规划评估

理论实践一体化的情境教学设计 的课程资料 土地利用与规划评估 项目一土地利用现状图的编制及土地利用类型分类统计

一、项目综述 本项目以某地区的扫描土地利用现状图数据为载体,培养学生利用学过的GIS技术在ArcGIS平台下独立完成地图的数字化工作,进行土地利用现状图专题图的制作能力,在MapInfo软件平台下利用SQL 查询功能进行土地利用类型分类统计能力。 二、项目教学内容 该项目按照知识准备、配准、矢量化、拓扑处理、属性数据输入、图面布局与整饰等工作过程,分解为6个学习型工作任务 任务一土地利用现状图的配准 任务二土地利用现状图的分层矢量化 任务三拓扑处理 任务四属性数据的输入与连接 任务五图面布局与整饰 任务六土地利用类型的分类统计 知识准备 土地利用现状图是用空间方式表达一定区域内的当前土地利用类型分布、面积及土地利用结构的专题地图。土地利用现状图作为土地利用现状调查的必不可少的重要成果之一,能够为政府制定土地利用总体规划,合理调整土地利用结构提供科学依据,也为各级政府部门制定区域规划、农业区划和国土整治提供参考数据。 (一)土地利用现状图编制流程 ?图件扫描 ?图像配准 ?分层矢量化 ?拓扑处理 ?属性数据的录入 ?地图布局与整饰 1、图件扫描 根据聚脂薄膜图相对于普通纸图变形小、不易伸特点,所以数字化工作的底图采用聚脂薄膜底图。对于已经预处理好的底图,在综合考虑软硬件的承受能力及图件质量之后,选择300dpi?的分辨率、采用灰度扫描方式或黑白二值方式来进行分幅扫描。扫描格式选用的是通用的TIFF格式,在扫描时由于图纸放置的原因会使扫描的图形有些倾斜,所有的图件扫描后都必须经过角度纠正,在Photoshop中把每幅图的底边内图廓线旋为水平。 2、栅格图像配准和坐标系转换 扫描成栅格图像没有空间参考信息,为了能够将栅格数据与其他数据集成,进行分析,就必需对其进行处理:用户需要事先将栅格数据校准(配准)到一个指定的地图坐标系。因此在矢量化前,需要对栅格图进行配准,配准栅格图需要准确的空间坐标信息,这些信息有时可以从底图上读取。当基础图件与要求的坐标系统不一致时,需要进行坐标系统转换(投影变换)。 3、分层矢量化 土地利用图中记录了土地利用的各类数据信息,在将这些数据信息输入计算机后,为了便于管理及使用方便,应将相同属性的数据放在同一个数据层中。主要数据层:行政辖区、地类图斑、线状地物、零星地类、

土地利用_土地覆盖遥感分类方法的研究综述

第23卷,第3期 中国农业资源与区划Vol 123,No 13,pp21-25 2002年6月 Journal of China Ag ricultural Resour ces and Regional Planning June,2002 #技术方法# 土地利用/土地覆盖遥感分类方法的研究综述 张银辉,赵庚星 (山东农业大学资源与环境学院,泰安 271018) 摘 要 分类方法在土地利用/土地覆盖变化研究中占有重要的地位。基于遥感技术的土地利用/土地覆盖 分类首先涉及图像类型、时相的选择和图像预处理工作,概述了近十多年以来所使用的常规土地利用/土地 覆盖遥感分类方法及发展的一些新型分类器。 关键词 土地利用/土地覆盖 遥感技术 分类方法 人工智能 收稿日期:2001-03-05 张银辉为硕士研究生 赵庚星为教授 为有效保护和合理开发利用土地资源,必须首先有效地把握真实、准确和实时的土地利用现状数据,同时进行不同时期土地利用类型转换的监测亦变得越来越重要。采用遥感技术监测土地资源利用状况是一条行之有效的方法。不仅要获得土地利用变化信息,而且要获得变化的类型,其实质是获得不同监测时间的土地利用/土地覆盖分类信息。 一、图像预处理 (一)图像类型和时相的选择 一般来说,用于全球变化研究的土地利用与土地覆盖的遥感,大区域范围研究一般采用低分辨率的大尺度图像(如:NOAA/AVHRR 1km 数据),而局部区域的土地利用调查一般采用高精度高分辨率的M SS 图像、TM 图像、SPOT 图像或它们之间的结合等。因此,选择图像类型时,应考虑到研究区域的大小、研究的目的、意义等,以达到要求的精度,并避免造成不必要的浪费。 不同时相遥感图像的选择对分类精度具有很大的影响,因为植物物种、长势及生长阶段等不同而在遥感图像上有不同的光谱表现形式 [1]。在这一方面,已有学者做过专门阐述[2,3]。另一方面,在农作物分类中应用物候历,对提高分类精度有重要保证作用。(二)图像处理 图像处理包括图像预处理和图像增强。图像预处理主要涉及到图像的辐射恢复、几何校正、图像匹配和镶嵌及不同传感器或不同时相之间的图像配准等工作。图像增强方法有多种,如直方图修改技术、比值增强、线性组合、滤波处理及主成分分析等。土地利用/土地覆盖分类中应根据区域特点,图像纹理特征等选择相应的增强方法,以突出各类地物,使之层次分明。近年来,有关专家对增强方法进行了许多新的研究:如波段的彩色合成增强处理[4,5]、彩色变换[6,7]和各类信息的融合增强处理[8,9]等。 二、目视解译分类方法 目视解译就是根据样本的影像特征和空间特征(形状、大小、阴影、纹理、图型、位置和布局),与多种非遥感信息资料相结合,运用生物地学等相关规律,采用对照分析的方法,进行由此及彼、由表及里、去伪存真的综合分析和逻辑推理[10]。 目视解译分类方法的应用主要有两种形式:一是通过航片、卫片或多种遥感图像资料的结合,进行人工判读之后,手工编汇土地利用图或数字化处理,由此得到土地利用分类信息。这种形式从开始采用遥感手段

国内外土地利用研究现状

一、早期的土地利用研究 国外土地利用研究可追踪到杜能。19世纪前期对德国南部地区的研究,她提出了土地利用的模式。从早期的强调功能、追求理想城市形态的城市规划理念,到近代在欧美城市中出现的新古典主义式的城市改建计划,虽已经具有可持续发展的雏形,但就是为了解决城市问题与满足城市功能的城市规划,出现新的具有代表性的霍华德的“田园城市”理论、勒·柯布西埃的“集中城市”理论、伊利尔·沙里宁的“有机疏散思想”等理论。 国外早期土地利用研究主要针对土地利用调查而展开。索尔等1922年在美国密执安州较早地开展了土地利用综合调查,同期,英国众多学者也开展了土地利用区域调查,波纳开展了英国农业资源的估算,英国于1930年成立了土地利用调查所,在斯坦普主持下,带领众多学生从1931年~1935年间开展了全国土地利用调查,完成了全国范围的调查总报告、各郡分报告及土地利用专题图等一系列成果。为进一步推广美、英两国的研究成果,1934年8月在波兰华沙举行的第14届国际地理大会上,鲍曼报告了美国土地利用研究工作,卫那特介绍了大不列颠的土地利用调查工作。随后,1938年7月在阿姆斯特丹召开的第15届国际地理大会对人口密度与土地利用的关系、农业生产力等进行了专门的讨论,强调土地利用及土地利用图的重要性,同时也指出了若干国家的土地没有很好地加以利用。随后,亨丁顿、堪达尔等学者对农业生产力进行了详细的研究,标志着人们已开始考虑土地综合利用效益的问题。 从20世纪40年代起,土地利用研究进入了一个新阶段,土地利用调查与研究在全球广泛开展。我国学者李春芬在加拿大留学时的博士论文以“西安大略格兰德河中游谷地的土地利 用”为题进行土地利用研究。1946年澳大利亚在全国领土的1/3以上地区完成了大、中比例尺的土地调查。随后,英国、加拿大、荷兰与一些东欧国家,亚洲的日本、印度,拉丁美洲的墨西哥、巴西等国,先后开展了土地资源调查等研究。在这些土地资源调查中,土地利用调查与研究就是其基础工作。第二次世界大战后,由于土地资源问题的日益突出,国际上逐步开展了土地利用规划工作,为政府规划决策提供基础资料。 从20世纪70年代起,随着更广泛的资源调查与遥感等技术手段在资源调查中的应用,以及土地利用规划需求的发展,从土地清查到土地评价的研究逐渐开展起来。1976年FAO正式公布了《土地评价纲要》,这就是世界上土地评价研究广泛开展并趋向成熟的重要标志,但此土地评价的对象还就是农业用地,近几年来,土地评价研究有了更广泛深入的发展,不在限于农业用地,在城镇、工业区、旅游区、开发区等均已涉及。 随着可持续发展研究的深入,国际上有关土地利用方面的研究也都与可持续发展联系起来,众多可持续发展评价的方法也逐渐应用于土地持续利用评价,在这些研究中,土地利用研究同样发挥了重要的作用。 二、近期土地利用变化的研究 20世纪90年代以来,土地利用研究具有了新含义,不仅研究土地利用的数量、状态与利用 方式,而且将其作为全球变化研究领域的一个重要组成部分。归纳起来,这时期研究工作的一个重要特点就是重视土地利用变化对生态环境状况及全球变化的影响。研究区域主要集中于美洲热带雨林、非洲生态脆弱区、东南亚农业扩展与城市化快速发展区等人地关系矛盾尖锐、生态环境脆弱或经济与人口快速发展地区。研究内容以揭示土地利用变化对全球气候变化、生物多样性、水土流失等影响为重点。这一阶段土地利用研究的重要特点就是受到全球变化研究的驱动,而且土地利用研究逐渐融入全球变化研究之中,土地利用变化对生物多样性也产生重大影响,主要表现在栖息地的破坏、栖息地的破碎化以及森林与森林砍伐区联接带的边缘效应等三个方面,土地利用与全球环境变化关系密切。 在1992年联合国环境与发展大会上,可持续发展要领得到与会者的共识,从此可持续发展迅

我国耕地资源情况及耕地质量变化状况综述

我国耕地资源情况及耕地质量变化状况综述 土地是财富之母,是人类生存和发展最基本的生产资料。“十分珍惜和合理利用每寸土地,切实保护耕地”是我国的基本国策。 一、耕地的基本含义1 所谓耕地,就是指种植农作物的土地。这是耕地最一般的概念。根据全国农业区划委员会制定的《土地利用现状调查技术规程》及有关规定划分,下列三种情形的土地都属于耕地:a 、种植农作物的土地,包括新开荒地、休闲地、轮歇地和草田轮作地;b、以种植农作物为主,间有零星果树、桑树或者其他树木的土地; c 、耕种三年以上的滩涂和海涂,以及前三年内曾用于种植农作物的土地。在上述耕地中,还包括南方宽< 1. 0 米、北方宽< 2. 0 米的沟、渠、路和田梗。这就是我国目前统一适用的耕地的标准。 此外,根据不同的自然条件和社会生产条件,在生产实践中,对耕地又可具体的划分为下列五种不同类型: a 、水田。有水资源保证和灌溉设施,在一般年景能正常灌溉生产、种植水稻、莲藕和席草等水生农作物的耕地,包括灌溉的水旱轮作地。b、望天田。无灌溉工程设施,主要依靠天然降雨用以生产的耕地,包括无灌溉设施的水旱轮作地。望天田也主要用以种植水稻、莲藕、席草等水生农作物。c 、水浇地。除水田、菜地之外,有水源保证和灌溉设施,在一般年景能正常灌溉生产的耕地。水浇地主要分布在我国北方地区,灌溉方式一般都是浇灌、滴灌、畦灌和喷灌。d、旱地。无灌溉设施,主要依靠天然降水生长作物的耕地。包括没有固定灌溉设施,仅靠引洪淤灌的耕地。早地主要种植棉花、杂粮、油料等早作物。e 、菜地。种植蔬菜为主的耕地,包括温室和塑料大棚用地。 二、我国耕地分布概况

三、我国耕地资源现状2 我国是人口众多,耕地资源相对贫乏的大国,人口和耕地的矛盾十分突出。我国人均耕地只有0.11 公顷,不及世界人均耕地0. 25 公顷的44 %。特别是目前我国人均耕地大于0. 13 公顷的12 个省、自治区主要分布在东北和西北,其中除吉林和黑龙江等省外,其他省区粮食不能自给或仅能自给。人均小于0. 06 公顷的除4 个直辖市外,还有湖南、浙江、广东、福建4 个省。统计,全国低于联合国粮农组织确定的人均耕地0. 05 公顷临界值的县(区)达666 个,占全国县(区) 总数的23. 7 % ,其中低于0. 03 公顷的县(区) 达463 个,有些县(区) 人均耕地只有0. 01 公顷—0. 02 公顷。 我国耕地分布不合理,质量差,生产水平低。我国山地、丘陵、高原地区的耕地占耕地总面积的66 % ,而平原、盆地和其他地区的耕地仅占34 %。长江流域及其以南地区,耕地占全国耕地的38 % ,水资源量却占全国的80 %以上;淮河流域及其以北地区,水资源量不足全国的20 % ,而耕地却占全国的62 %。全国优质耕地少,有水源保证和灌溉设施的耕地只占耕地总量的39 % ,中低产田则占61 %。我国现有耕地总量不足1033 亿公顷,产出的粮食还不能满足人民生活水平提高和经济发展日益增长的需要。1995 年—2000 年,我国人口增加近6800万,总人口近达12. 6 亿,粮食年需求为5200 亿千克,而近年来粮食产量一直徘徊在4500 亿千克左右,与需求数量相差700 亿千克。人增粮不增,必然导致粮食供求关系的紧张。 耕地总体质量差,生产水平低。从全国范围来讲,我国的优质耕地少,抗自然灾害能力差.耕地中还有近亿亩坡度在25度以上,需逐步退耕。耕地质量差和耕地与水资源分布不均匀造成我国耕地的生产水平较低,与世界发达国家或农业发达国家相比,粮食单产相差100公斤以上。 后备耕地资源贫乏。据统计,我国耕地后备资源即使全部开发成耕地,人均增加耕地也不足0.1亩,而且建国以来,经过长期开发,剩余的后备耕地资源大多为质量差、开发难度大的土地。因而,我国必须要保护耕地。切实保护耕地严格控制耕地转为非耕地是耕地保护的基本原则。

土地利用变化智能体模型研究进展

Land & Resources Herald 2015年3月March, 2015 第12卷 第1期第11页第16卷 第2期第11页国 土 资 源 导 刊Land & Resources Herald 2019年6月 June, 2019文章编号:1672-5603(2019)02-11-5 土地利用变化智能体模型研究进展 贺增红* (云南师范大学旅游与地理科学学院,云南 昆明 650500) 摘 要 土地利用/覆被变化是在自然、社会和人类决策者的时空多尺度综合作用下发生的,具有高度的复杂性。基于复杂系统理论并以土地使用决策者为核心的智能体模型对于描述人地关系中的“人本”思想和复杂交互具有重要的意义。文章在对基于智能体模型的内涵以及应用领域进行分析的基础上,指出目前智能体模型的发展主要面临三个方面的问题:数据可获得性、行为建模的制约以及模型校准和验证。综合目前研究的进展与面临的问题,提出了基于智能体模型的发展趋势:(1)大数据与数据价值挖掘;(2)多角度探索决策规则;(3)创新校准和验证方法。 关键词 智能体模型;模型问题;发展趋势 中图分类号:F301.24 文献标识码:A Research Progress of Agent Model in Land Use Change Simulation He Zenghong (College of Tourism and Geographic Sciences, Kunming Yunnan 650500) Abstract: Land use/cover change occurs under the combined effects of natural, social and human decision makers in time and space, with a high degree of complexity. The agent model based on complex system theory and based on land use decision makers is of great significance for describing the "human-centered" thinking and complex interaction in human-land relationship. Based on the analysis of the content of the agent-based model and the application field, the paper points out that the development of the agent model mainly faces three challenges: data availability, behavioral modeling constraints, and model calibration and verification. Based on the current research progress and challenges, the development trend based on agent model is proposed: (1) big data and data value mining; (2) multi-angle exploration decision rules; (3) innovation calibration and verification methods. Keywords: agent-based model; model challenges; model prospects *第一作者简介:贺增红,男,1993年生,硕士研究生,主要从事资源环境遥感应用研究。E-mail: moyuduye123@https://www.doczj.com/doc/6d13493746.html,。 收稿日期:2019-04-12; 改回日期:2019-05-13。土地利用/覆被变化(Land use/Cover change, LUCC)系统是社会生态系统的重要组成部分, 对全球气候变化、生物多样性以及可持续性发 展等具有重要影响。因此,通过一定的方式获 得对LUCC 的认知极为重要。模型模拟是常见的 认知客观世界的手段,模型的描述解释能力可 以提高人们对土地变化系统起因、过程和结果的理解,而模型的预测能力则能够为更合理的土地利用提供建议。LUCC 是在生物物理因素、社会经济因素与土地使用者的多时空尺度下综合作用形成的,具有高度的复杂性。因此,模型模拟需要考虑多重驱动因素以及因素之间的关联作用,以解释土地系统的复杂性问题。传统的LUCC 模型多以经济学、统计学和地理学等

武汉市土地利用现状分析

武汉市土地利用现状分析 1 研究区概况 武汉是湖北省省辖市,湖北省省会。位于江汉平原东缘,长江与汉水交汇处。北距首都北京1190公里。介于东经113°41’~115°05’,北纬29°58’~3l °22’之间。东与黄冈市、鄂州市、大冶市接壤,南与咸宁市、嘉鱼县、洪湖市相连,西与仙桃市、汉川市毗邻,北与孝感市、红安县、麻城市相接。南北最大纵距155公里,东西最大横距134公里,辖区总面积8549平方公里,其中城区面积2718平方公里,城市建成区面积460平方公里。现辖江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌区,青山区、洪山区,蔡甸区、江夏区、东西湖区、汉南区、黄陂区、新洲区13个区。总人口838.91万人,其中城市人口533.21万人。 地形属残丘性河湖冲积平原,山丘、湖泊与平陆相间,其中北部小片山地为大别山余脉。海拔19.2~873.7米。江(河)湖水面占总面积的25%。主要河流有长江、汉水、滠水、府河、倒水、举水、金水、东荆河等。较大的湖泊有梁子湖、涨渡湖、汤逊湖、东湖等。呈东西向的两列低矮山系与南北向的长江在市区形成垂直轴线。长江、汉水把市区分割为武昌、汉口、汉阳三部分,形成“三镇鼎立”的独特城市格局。 武汉市属典型的亚热带湿润季风气候,四季分明。年平均降水量1284毫米,降水相对集中于6~8月,年平均气温16.4℃。 2 土地利用数量分析 2.1 武汉市各土地利用类型数量概况 据武汉市土地利用现状调查,2008年武汉市农用地面积为556733.21公顷,占武汉市土地总面积的65.12%,其中耕地面积为338344.27公顷,占土地总面积的39.58%;园地面积为13455.40公顷,占土地总面积的1.57%;林地面积为87971.71公顷,占土地总面积的10.29%;牧草地面积为184.09公顷,占土地总面积的0.02%。建设用地面积为148273.71公顷,占土地总面积的17.34%,其中居民点及工矿用地面积为117120.5公顷,占土地总面积的13.70%;交通用地面积为15378.51公顷,占土地总面积的1.80%;水利设施用地面积为15774.67公顷,占土地总面积的1.85%。未利用地面积为149901.91公顷,占土地总面积的17.53%,其中可利用土地(包括草地、滩地、荒草地、盐碱地、沼泽地)为31329.01公顷,占土地总面积的3.66%;难利用土地(冰川、永久积雪、沙地、裸土地、裸岩、石砾地、田坝等)为1635.45公顷,占土地总面积的0.19%。 2.2 武汉市各土地利用类型变化速率分析 武汉市辖江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌区,青山区、洪山区,蔡甸区、江夏区、东西湖区、汉南区、黄陂区、新洲区等13个区,现研究武汉市各个辖区主要的土地利用类型在1996到2008年间土地利用变化的速率,土地利用变化速率可以用单一土地利用类型动态度来表示,即 %1001 ??-= T V V V K a a b 式中:K 为土地利用类型动态度;V a 、V b 为基期和报告期末某一土地利用类

土地评价综述

土地评价综述 摘要:土地作为人类赖以生存的重要资源,是为区域经济,社会经济与自然经济提供必要条件的重要自然综合体,为了更好的促进社会经济的进步与发展,更有必要掌握土地的总效益,对土地的各方面构成要素进行综合的评价。目前,对土地评价的分类主要分为:土地潜力评价、土地适应性评价、土地经济评价,综合来看,其根本就是为了说明土地在进行生产时的生产力即产出效益的质量评测。本文将结合国内外土地研究历史发展情况,及应用现状,讨论土地利用的可持续发展利用的潜力。 关键词:土地评价评价指标发展研究可持续利用 1 土地评价概述 1.1 土地评价定义 土地评价,又称土地分等,是依据科学的标准,对土地的数量、质量、覆盖特征和经济特点进行的评估,是以不同土地利用为目的,估计土地潜力和土地适应性的过程,其实质是对土地生产力高低的鉴定,基本特征是比较土地利用的要求和土地质量的供给。 1.2 土地评价的类别 土地评价有一种分类方式,分别是按评价目的分类,按评价方法分类和按评价途径分类(直接和间接评价),这里主要介绍按评价目的的分类。按土地评价目的,可以分为土地质量评价,土地潜力评价,

土地适应性评价,土地利用可持续性评价,土地生态评价和土地经济评价。土地质量评价指根据表明各种指标对某项土地利用影响的数学模式,利用计算机中已经储备的有关地区的具体资料进行对比,预测利用的后果,从而具体评定土地质量。土地潜力评价的主要目的在于预测土地的未来利用,土地适宜性的评价是在土地潜力评价的基础上,联系某种具体生产对象的相应条件来进行。土地利用可持续性评价源于土地适宜性评价,是对适宜性评价在时间方向的延伸。土地的生态评价和经济评价分别是着重土地的生态环境价值特点和土地的投入产出经济效果的评价。 2 土地评价研究的回顾 2.1 土地评价研究的回顾 土地评价研究的回顾和展望土地评价研究的回顾和展望土地评价是土地利用规划和合理利用土地的重要手段,它的产生已有2000多年的历史,但是科学的土地评价研究仅有半个多历史。 2.2 土地评价的初级阶段 土地评价的初级阶段土地评价的初级阶段土地评价的初级阶段 国外:1933年美国提出斯托利指数分级(storie index rating ,SRT)和康奈尔系统(cornell system);1934年法国财政部提出《农地评价条例》;等等。合理利用土地为目的的土地评价研究应追溯到20世纪20年代的美国。1961年,美国农业部土壤保持局正式颁布了土地潜力分类系统,这是世界上第一个较为全面的土地评价系统。土地潜力评价(land capacity evaluation),又称为土地潜力分类,主要依据

以土地利用_土地覆被变化为中心的土地科学研究进展

收稿日期:2001-10;修订日期:2001-11 基金项目:中国科学院知识创新工程项目(K ZCX 2-310-01,CX IO G-A00-03-02) 作者简介:张明(1970-),男,河南安阳人,博士。主要从事土地利用与土地覆被变化研究。E-mail :zha ng m @ig https://www.doczj.com/doc/6d13493746.html, 文章编号:1007-6301(2001)04-0297-08以土地利用/土地覆被变化为中心 的土地科学研究进展 张 明 (中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101) 摘要:土地利用/土地覆被变化已成为土地科学、地球系统科学、全球环境变化及可持续 发展研究中的核心领域。其研究的根本目标是实现土地资源的有效管理与可持续利用,这 不仅是解决资源与环境问题的根本立足点,也是经济增长与区域可持续发展过程的重要 前提。针对国际土地科学研究中最为活跃的几个前沿领域:土地利用/土地覆被变化、土 地资源系统分析与评价、土地质量指标体系、生态环境效应及持续土地利用,结合近年来 国内外有关的主要研究计划和项目,本文对以土地利用/土地覆被变化为中心的土地科学 研究进展进行了综述。 关 键 词:土地利用与土地覆被变化;土地质量指标体系;生态环境效应;持续土地利 用 中图分类号:F301.24 文献标识码:A 自20世纪以来,人类对土地资源及其开发利用的研究日益活跃。首先是二战以后,各国及有关国际组织对土地资源展开了深入而广泛的调查,推动了有关土地生产潜力、土地资源评价及土地利用规划等领域的研究,使这些领域在理论和方法上都取得了极大的进步。科技的进步和经济的发展使得过去服务于资源开发利用的土地科学研究的主题逐渐趋向于更加实用的方向,尤其是20世纪80年代末以后,随着人们对资源开发所带来的环境变化问题的日益瞩目,国际土地科学研究对土地系统本身的演变、土地利用活动造成的资源环境影响以及区域乃至全球环境变化给予了更多的关注[1,2]。新世纪伊始,土地科学呈现出以土地利用与土地覆被变化研究为中心,结合土地质量指标体系、土地资源系统评价以及持续土地利用研究的系统和综合发展趋势,这些方向也都因此成为在国际上具有非常丰富的创新生命点的前沿研究领域。本文以上述几个方面为中心,结合近年来国内外围绕这些中心所开展的主要研究计划与项目,综述这一领域的研究进展。 1 土地利用与土地覆被变化研究 在具有全球影响的两大组织国际地圈生物圈计划(IGBP)和国际全球变化的人文因素第20卷第4期 2001年12月 地 理 科 学 进 展PRO GRESS IN G EO GR APHY V ol.20,N o.4Dec.,2001

土地利用现状分析报告

作业:对你所在村的土地资源及利用现状进行调查分析(可有所侧重) 土地利用现状分析 土地利用现状是自然客观条件和人类社会经济活动综合作用的结果。它的形成与演变过程 在受到地理自然因素制约的同时,也越来越多地受到人类改造利用行为的影响。不同的社会经济环境和不同的社会需求以及不同的生产科技管理水平,不断改变并形成新的利用现状。土地利用现状分析是对规划区域内现实土地资源的特点,土地利用结构与布局、利用 程度、利用效果及存在问题作出的分析。土地利用现状分析是土地利用总体规划的基础,只有深入分析土地利用现状,才能发现问题,作出合乎当地实际的规划。因此,在编制土 地利用规划时,必须对土地利用现状作深入调查,分析土地利用现状资料,找出土地利用 存在问题,为土地利用总体规划的重要依据。 土地利用现状分类P1 土地利用现状分析P2示例 第一节土地利用现状分类P1 土地利用现状评述内容(所有小点为超连接) 一、土地禾U用的自然与社会条件分析 二、土地资源数量质量的动态变化分析 三、土地利用结构与布局分析 四、土地利用程度与效益分析 五、土地利用生态条件分析

作业:对你所在村的土地资源及利用现状进行调查分析(可有所侧重)六、土地利用存在的问题

、土地利用的自然与社会经济条件分析主要对气候、地貌、土壤、水文、植被、矿藏、景观、灾害等自然条件、自然资源和人口、城市化、经济发展水平、产业结构、主要农产品产量与商品化程度、基础设施等社会经济条件进行分析、比较、明确本规划区土地利用的有利与不利因素。 二、土地资源数量、质量的动态变化分析: 根据土地详查、变更调查、土壤监测和人口、土地、农业、城乡建设统计年报,分析、比较规划区域各类土地面积、人均占有量和质量,以及土地利用近10年的变化情况,研究引起土地利用变化的原因,评价土地利用变化对经济、社会、环境的影响。 三、土地利用结构和布局分析: 土地利用结构和布局是研究各种用地,包括耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用 地、交通用地、水域和未利用地占全规划区总面积的百分比,分析各类土地比例关系及各 类土地在全区范围内的分布是否合理,总结土地利用的特点和规律。 四、土地利用程度与效益分析: 1、土地利用程度分析 主要有以下计算指标: 土地利用率=[(土地总面积-未利用土地面积)/ 土地总面积]*100% 农业利用率=农业用地(农林牧渔业用地)/土地总面积*100% 水面利用率=已利用水面面积/水面总面积*100% 建设用地率=建设用地(居民点、工矿、交通、水利设施用地等)/土地总面积*100% 土地垦殖率=(耕地面积/土地总面积)*100% 耕地复种指数=(全年农作物播种面积/耕地面积)*100% 土地复垦率=(废弃土地复垦利用面积/废弃土地总面积)*100% 人均城镇用地=城镇用地/城镇人口(平方米/人)人均农村居民点用地=农村居民点用地/农村人口(平方米/人) 路网密度=公路里程/ 土地总面积(公里/百平方公里)

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