基于CLUE-S模型的城乡交错带土地利用变化预测——以泰安市岱岳区为例

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人类在利用土地促进社会经济发展的同时,也引起了土地覆被的变化。随着全球变化的不断深入,土地利用/土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)研究日益成为国际领域研究的热点问题,模型是解释和理解土地利用变化的一项重要的工具和手段。CLUE-S模型是在深刻理解土地利用变化系统内土地利用变化特征的基础上构建而成,综合分析自然环境要素和社会经济条件的驱动作用,可同步模拟不同土地利用类型的变化。  城乡交错带在我国近年来逐步凸显剧烈的用地矛盾,主要集中在日益增长的建设用地需求和保有农田、园地、林地之间。为促进合理利用和保护土地资源,需要对用地矛盾的产生机制、变化过程、变化趋势等进行深入分析。  本文选取泰安市岱岳区为研究对象,利用遥感图像提取了土地利用现状图,并结合易于栅格化并对土地利用变化有主要影响的驱动因子的分析,采用逻辑斯蒂回归得出的相关系数,结合研究区土地利用变化驱动机制,将目标年土地利用需求数据一起导入CLUE-S模型分别预测了2010年和2020年的土地利用格局,并对模拟结果进行验证和评价。  本研究成果和结论有:  (1)选择岱岳区为研究区,是泰安市城乡边缘区,这不仅仅对于平原区的城市,而且对丘陵地区城市的城乡交错带区域土地利用变化研究也具有很强的代表性。在区域范围内对土地利用变化的影响较小,但经济增长速度快,社会发展水平高,所以,本研究的时间尺度内,主要表现为城乡建设用地的大幅度增加,占据耕地、园地等。同时,有利于深入剖析各种驱动因素对城乡交错带土地利用变化的影响。因此,本研究可以表现城乡交错带在各种驱动条件导致的剧烈的用地矛盾下的土地竞争和土地配置。  (2)选择2000年和2010年两个时段的遥感影像,运用遥感技术和地理空间信息技术,对两个时期的遥感影像数据进行解译,得到了相应年份的土地利用现状图。同时结合到12米以上河流的距离、到城市主干道的距离、到12米以下河流的距离、到城乡公路的距离、到铁路的距离、到湖泊的距离、到市中心的距离、到乡镇的距离等八个驱动力因子,应用logistic回归分析模型确定了各驱动因子的回归系数。  (3)将2010年的现状数据作为该阶段模拟的目标年份土地需求数据,设置相应的模型参数,运行CLUE-S模型,对2010年的土地利用变化进行了模拟,并利用解译得到的2010年土地利用现状图对精度进行了检验。得到的模拟正确栅格数是16175个,占总栅格数18000的89.86%,所以Po=0.8986。由此计算出Kappa指数为0.8783。模拟结果显示比较成功,各驱动因子对土地利用类型有较好的解释。  (4)自然增长情景下,土地需求按照各地类2000-2010年的变化率恒定地变化,以此得到目标年份的土地需求数据。设置相应的模型参数,运行CLUE-S模型,对研究区2020年的土地利用变化格局进行了模拟预测。预测结果显示:与2010年相比,耕地、园地面积减少;林地、建设用地增加;水域、未利用地变化较小。对预测结果进行了分析,找出发生变化明显的区域以及产生的原因,并对岱岳区城市规划以及推进其经济积极稳定的发展提出了工业立区、挖掘风景旅游资源、加大耕地保护力度、节约集约利用土地、保护生态环境等一些合理化建议。
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