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20世纪以来,全球环境以前所未有的速度发生变化,一系列全球性重大环境问题对人类的生存和发展构成严重威胁,全球变化成为研究的热点。而土地利用与土地覆被是地球的表层系统中最突出的景观标志,土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球变化的重要原因,因此LUCC研究成为国际上全球变化研究的前沿与热点课题。
改革开放以来,随着我国社会经济的迅速发展和城市化率的不断提高,城市开始不断向外扩张,城市边缘区作为城市环境与乡村环境的过渡地带,成为我国城市扩张的首要接收地。我国城市在迅速扩张过程中,将大量多元化的土地利用需求都赋加在城市边缘区,导致城市边缘区LUCC十分敏感、活跃和复杂,出现了十分尖锐的土地利用冲突与人地矛盾,产生了一系列的生态环境问题,这一区域逐渐引起了地理学家、社会学家和规划专家等多学科学者的注意并对其开始了研究。目前,城市边缘区是LUCC研究的热点区域之一。
在此研究背景下,本文以南京市江宁区为例,尝试采用系统动力学(SD)的原理和方法,在系统分析土地利用变化系统的基础上,构建SD模型来模拟土地利用变化的内部机理,揭示影响土地利用变化系统运行的主要控制变量,旨在进一步充实、完善乃至深化对城市边缘区土地利用变化内在机理的研究;同时为土地管理者提供制定决策的参考依据和模拟决策实施结果的平台,协助土地管理者评估和选择最佳的决策方案以促进土地资源的可持续利用。全文研究主要包括以下六个部分:
第一部分:先介绍了论文写作的背景,然后归纳总结了当前国内外相关研究理论与实践的进展,接着描述了研究区的基本情况,最后提出了研究的基本思路及技术路线。
第二部分:从土地利用变化和城市边缘区的相关概念及城市边缘区边界界定出发,对城市边缘区土地利用变化的理论依据、基本模型和系统动力学理论三个方面展开阐述,为研究提供理论基础和实施依据。
第三部分:从土地利用变化的趋势、幅度、速度和程度四个方面分析了研究区各类土地的利用变化过程,总结了研究区土地利用变化的两个主要特征规律:一是土地利用面积变化规律,耕地面积的变少趋势导致了农用地面积的减少,独立工矿用地面积的增加引起了建设用地面积的扩张;二是土地利用程度不断变强,这主要是农用地面积减少及建设用地面积增加引起的。
第四部分:结合前辈研究成果及研究区的实际情况,先详细分析了研究区社会经济发展的过程及驱动力,然后在此基础上探讨了研究区土地利用变化规律背后的主要驱动力及驱动过程。
第五部分:首先,在对研究区土地利用变化过程、规律及其背后的驱动力和驱动过程有一定了解的基础上,引入系统动力学方法,结合前人研究成果,对研究区土地利用变化系统进行系统分析后,构建了模拟研究区土地利用变化系统内在结构和机理的系统动力学模型;接着,在国际著名系统动力学软件VENSIM平台上,对模型进行了理论校验和历史仿真检验,检验结果标明本模型较好地反映了实际情况,可以使用;然后,根据对模型控制参数变量的不同假定,利用模型对研究区未来四种情景下的土地利用变化进行了仿真模拟并对结果进行了评价分析;最后,探讨了如何将模型的仿真结果应用于土地利用总体规划中,协助土地管理者制定正确的决策以促进土地资源的可持续利用。
第六部分:总结了论文研究的主要结论,指出了当前研究存在的问题,并对今后研究进行了展望。