自然资源学报 ›› 2013, Vol. 28 ›› Issue (2): 336-348.doi: 10.11849/zrzyxb.2013.02.015
戴声佩1,2, 张勃1
收稿日期:
2011-11-19
修回日期:
2012-03-26
出版日期:
2013-02-20
发布日期:
2013-01-30
通讯作者:
张勃(1963- ),男,甘肃华池人,教授,主要从事区域生态环境与资源开发研究.E-mail:zhangbo@nwnu.edu.cn
E-mail:zhangbo@nwnu.edu.cn
作者简介:
戴声佩(1986- ),男,安徽安庆人,研究实习员,主要从事遥感与地理信息系统研究.E-mail: daishengpei@yahoo.com.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(40961038);公益性行业(气象)科研专项(GYHY200806021-07);生态经济学省级重点学科(5001-21);西北师范大学知识与科技创新工程项目(NWNU-KJCXGC-03-66).
DAI Sheng-pei1,2, ZHANG Bo1
Received:
2011-11-19
Revised:
2012-03-26
Online:
2013-02-20
Published:
2013-01-30
摘要:
由于传统的土地利用空间统计分析问题中存在固有的空间自相关效应,进而影响到不同土地利用类型空间分布概率模拟的精度.研究在CLUE-S模型中传统的二值Logistics回归的基础之上引入了空间自相关因子形成Autologistic回归模型,并将其用于区域土地利用情景模拟.结果表明:(1)考虑了土地利用类型空间自相关性的Autologistic回归模型在模拟土地利用空间格局时能更好地反映真实土地利用分布格局.耕地、林地、草地、水域及未利用地的空间格局拟合优度ROC值分别从0.914、0.820、0.697、0.635和0.798提高到0.924、0.892、0.766、0.716和0.835;(2)基于Autologistic回归分析的建模对CLUE-S模型的模拟精度有一定的提高.Autologistic回归分析下模拟结果的Kappa指数0.935 4大于Logistic回归模拟结果0.888 0;(3)通过模拟2020年研究区5种情景方案下土地利用格局,表明在不同情景方案下的土地利用/覆被格局存在显著的空间差异:①自然增长情景方案下,耕地的增加对于保障粮食安全有重要意义,而建设用地的扩张则会促进研究区经济建设的快速发展,但林地和草地转化为未利用地会加剧土地的退化和生态环境的恶化;②在3种水资源约束情景方案下,水资源对干旱区土地利用/覆被变化的制约非常明显,提高水资源利用率是改善干旱区生态环境的一个重要措施;③土地结构优化情景方案下土地利用比较全面地考虑到了流域粮食安全、生态保护以及经济发展等需要,具有较强的合理性;④经济发展情景方案下建设用地快速扩张,大量侵占周边耕地和草地,粮食安全会受到较大的威胁;⑤生态保护情景方案下林地、草地和水域等生态保护用地面积呈显著扩张,区域生态环境质量明显改善.
中图分类号:
戴声佩, 张勃. 基于CLUE-S模型的黑河中游土地利用情景模拟研究 ——以张掖市甘州区为例[J]. 自然资源学报, 2013, 28(2): 336-348.
DAI Sheng-pei, ZHANG Bo. Land Use Change Scenarios Simulation in the Middle Reaches of the Heihe River Basin Based on CLUE-S Model —A Case of Ganzhou District of Zhangye City[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2013, 28(2): 336-348.
[1] 李秀彬. 全球环境变化研究的核心领域——土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J]. 地理学报, 1996, 51(6): 553-558.[LI Xiu-bin. A review of the international researches on land use/land cover change. Acta Geographica Sinica, 1996, 51(6): 553-558.][2] 梁友嘉, 徐中民, 钟方雷. 基于SD和CLUE-S模型的张掖市甘州区土地利用情景分析[J]. 地理研究, 2011, 30(3): 564-576.[LIANG You-jia, XU Zhong-min, ZHONG Fang-lei. Land use scenario analyses by based on system dynamic model and CLUE-S mo el at regional scale: A case study of Ganzhou district of Zhangye city. Geographical Research, 2011, 30(3): 564-576.][3] 廖炜, 李璐, 吴宜进, 等. 丹江口库区土地利用变化与生态环境脆弱性评价[J]. 自然资源学报, 2011, 26(11): 1879-1889.[LIAO Wei, LI Lu, WU YI-jin, et al. Land use change and eco-environmental vulnerability evaluation in the Danjiangkou Reservoir Area. Journal of Natural Resources, 2011, 26(11): 1879-1889.][4] 杨维鸽, 陈海, 杨明楠, 等. 基于多层次模型的农户土地利用决策影响因素分析——以陕西省米脂县高西沟村为例[J]. 自然资源学报, 2010, 25(4): 646-656.[YANG Wei-ge, CHEN Hai, YANG Ming-nan, et al. Analysis of the factors of the land use decision-making of households’based on a multi-level model-A case study of gaoxigou village, Mizhi county, Shaanxi Province. Journal of Natural Resources, 2010, 25(4): 646-656.][5] 常学礼, 赵文智, 李秀梅, 等. 基于生态服务价值的张掖绿洲生态安全评价[J]. 自然资源学报, 2010, 25(3): 396-406.[CHANG Xue-li, ZHAO Wen-zhi, LI Xiu-mei, et al. Ecological security assessment based on the ecosystem service value in Zhangye oasis. Journal of Natural Resources, 2010, 25(3): 396-406.][6] 蒙吉军, 赵春红, 刘明达. 基于土地利用变化的区域生态安全评价——以鄂尔多斯市为例[J]. 自然资源学报, 2011, 26(4): 578-590.[MENG Ji-jun, ZHAO Chun-hong, LIU Ming-da. Regional ecological security assessment based on land-use change—A case study in Ordos city. Journal of Natural Resources, 2011, 26(4): 578-590.][7] 柳梅英, 包安明, 陈曦, 等. 近30年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对植被碳储量的影响[J]. 自然资源学报, 2010, 25(6): 926-938.[LIU Mei-ying, BAO An-ming, CHEN Xi, et al. Impact of land use/cover change on the vegetation carbon storage in the Manas river basin between 1976 and 2007. Journal of Natural Resources, 2010, 25(6): 926-938.][8] 陈佑启, Verburg P H, 徐斌. 中国土地利用变化及其影响的空间建模分析[J]. 地理科学进展, 2000, 19(2): 116-127.[CHEN You-qi, Verburg P H, XU Bin. Spatial modeling of land use and its effects in China. Progress in Geography, 2000, 19(2): 116-127.][9] 邓祥征, 刘纪远, 战金艳, 等. 太仆寺旗土地利用变化时空格局的动态模拟[J]. 地理研究, 2004, 23(2): 147-157.[DENG Xiang-zheng, LIU Ji-yuan, ZHAN Jin-yan, et al. Dynamic simulation on the spatio-temporal patterns of land use change in Taibus county. Geographical Research, 2004, 23(2): 147-157.][10] 段增强, Verburg P H, 张凤荣, 等. 土地利用动态模拟模型的构建及其应用——以北京市海淀区为例[J]. 地理学报, 2004, 59(6): 1037-1047.[DUAN Zeng-qiang, Verburg P H, ZHANG Feng-rong, et al. Construction of a land-use change simulation model and its application in Haidian district, Beijing. Acta Geographice Sinice, 2004,59(6): 1037-1047.][11] 何春阳, 史培军, 陈晋, 等. 基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究[J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2005, 35(5): 464-473.[HE Chun-yang, SHI Pei-jun, CHEN Jin, et al. Land use scenario simulation based on system dynamics model and cellular automaton model. Science in China Series D: Earth Sciences, 2005, 35(5): 464-473.][12] Verburg P H, de Koning G H J, Kok K, et al. A spatial explicit allocation procedure for modeling the pattern of land use change based upon actual land use [J]. Ecological Modelling, 1999, 116(1): 45-61.[13] Veldkamp A, Lambin E F. Predicting land-use change [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2001, 85(1/3): 1-6.[14] Verburg P H, Soepboer W, Limpiada R, et al. Land use change modeling at the regional scale: The CLUE-S model [J]. Environmental Management, 2002, 30(3): 391-405.[15] 张学儒, 王卫, Verburg P H, 等. 唐山海岸带土地利用格局的情景模拟[J]. 资源科学, 2009, 31(8): 1392-1399.[ZHANG Xue-ru, WANG Wei, Verburg P H, et al. Scenarios simulation of land use pattern in Tangshan Coastal Zone. Resources Science, 2009, 31(8): 1392-1399.][16] 摆万奇, 张永民, 阎建忠, 等. 大渡河上游地区土地利用动态模拟分析[J]. 地理研究, 2005, 24(2): 206-213.[BAI Wan-qi, ZHANG Yong-min, YAN Jian-zhong, et al. Simulation of land use dynamics in the upper reaches of the Dadu Rver. Geographical Research, 2005, 24(2): 206-213.][17] 张永民, 赵士洞, Verburg P H. 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.[ZHANG Yong-min, ZHAO Shi-dong, Verburg P H. CLUE-S and its application for simulating temporal and spatial change of land use in Naiman Banner. Journal of Natural Resources, 2003, 18(3): 310-318.][18] 张华, 张勃, 孟宝, 等. 张掖市土地利用/覆盖变化模拟[J]. 遥感技术与应用, 2004, 19(5): 359-363.[ZHANG Hua, ZHANG Bo, MENG Bao, et al. Land use and land cover change modeling in Zhangye city. Remote Sensing Technology and Application, 2004, 19(5): 359-363.][19] 吴卉晶, 昝启杰, 曾辉. 区域尺度薇甘菊入侵分布的影响因子[J]. 生态学报, 2009, 29(10): 5442-5449.[WU Hui-Jing, ZAN Qi-Jie, ZENG Hui. Factors influencing Mikania micrantha invasion and distribution at regional scale. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(10): 5442-5449.][20] Syartinilia S T. GIS-based modeling of Javan Hawk-Eagle distribution using logistic and autologistic regression models [J]. Biological Conservation, 2008, 141(3): 756-769.[21] Mark D Piorecky, David R C Prescott. Multiple spatial scale logistic and autologistic habitat selection models for northern pygmy owls, along the eastern slopes of Alberta’s Rocky Mountains [J]. Biological Conservation, 2006, 129(3): 360-371.[22] He F, Zhou J, Zhu H. Autologistic regression model for the distribution of vegetation [J]. Journal of Agricultural Biological and Environmental Statistics, 2003, 8(2): 205-222.[23] 谢花林, 刘黎明, 李波, 等. 土地利用变化的多尺度空间自相关分析——以内蒙古翁牛特旗为例[J]. 地理学报, 2006, 61(4): 389-400.[XIE Hua-lin, LIU Li-ming, LI Bo, et al. Spatial autocorrelation analysis of multi-scale land-use changes: A case study in Ongniud Banner, Inner Mongolia. Acta Geographica Sinica, 2006, 61(4): 389-400.][24] 吴桂平, 曾永年, 邹滨, 等. Autologistic方法在土地利用格局模拟中的应用——以张家界市永定区为例[J]. 地理学报, 2008, 63(2): 156-164.[WU Gui-ping, ZENG Yong-nian, ZOU Bin, et al. Simulation on spatial land use patterns using autologistic method: A case study of Yongding county, Zhangjiajie. Acta Geographica Sinica, 2008, 63(2): 156-164.][25] Pontius R G. Quantification error versus location error in comparison of categorical maps [J]. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2000, 66(8): 1101-1016.[26] 张华, 张勃, Verburg P H. 不同水资源情景下干旱区未来土地利用/覆盖变化模拟——以黑河中上游张掖市为例[J]. 冰川冻土, 2007, 29(3): 397-405.[ZHANG Hua, ZHANG Bo, Verburg P H. The future variations of land use and land coverage in arid regions, modeled in three scenarios of water resources—A case study in Zhangye municipality in the Heihe River Basin. Journal of Glaciology and Geocryology, 2007, 29(3): 397-405.] |
[1] | 李珊珊, 李阳兵, 王萌萌, 罗光杰. 基于微空间单元的岩溶峡谷区土地利用结构演变[J]. 自然资源学报, 2020, 35(4): 908-924. |
[2] | 张涛, 方宏, 韦玉春, 胡祺, 徐晗泽宇. 顾及空间自相关性的高分遥感影像中建设用地的变化检测[J]. 自然资源学报, 2020, 35(4): 963-976. |
[3] | 何则, 周彦楠, 刘毅. 2050年中国能源消费结构的系统动力学模拟——基于重点行业的转型情景[J]. 自然资源学报, 2020, 35(11): 2696-2707. |
[4] | 刘俊, 张恒锦, 金朦朦, 李宁馨. 旅游地农户生计资本评估与生计策略选择——以海螺沟景区为例[J]. 自然资源学报, 2019, 34(8): 1735-1747. |
[5] | 李文龙, 石育中, 鲁大铭, 刘倩, 乌铁红. 北方农牧交错带干旱脆弱性时空格局演变[J]. 自然资源学报, 2018, 33(9): 1599-1612. |
[6] | 刘尊雷, 张寒野, 袁兴伟, 杨林林, 林昱, 严利平, 程家骅. 基于遥感影像的江西省水体资源和水产养殖结构空间异质性分析[J]. 自然资源学报, 2018, 33(10): 1833-1846. |
[7] | 赵雪, 黄庆旭, 何春阳. 城市扩展过程对湿地影响的情景模拟研究——以河北怀来为例[J]. 自然资源学报, 2017, 32(9): 1469-1481. |
[8] | 洪思扬, 王红瑞, 来文立, 朱中凡. 我国能源耗水空间特征及其协调发展脱钩分析[J]. 自然资源学报, 2017, 32(5): 800-813. |
[9] | 王璐, 邵景安, 郭跃, 徐新良. 社区水平森林景观格局的动态变化与未来情景模拟[J]. 自然资源学报, 2017, 32(4): 568-581. |
[10] | 王强, 许有鹏, 高斌, 王跃峰, 徐羽, 吴雷. 西苕溪流域径流对土地利用变化的空间响应分析[J]. 自然资源学报, 2017, 32(4): 632-641. |
[11] | 高凤杰, 单培明, 马泉来, 韩文文, 周军, 鞠铁男, 吴啸. 黑土耕作区土壤含水量空间自相关及农业生产分区[J]. 自然资源学报, 2017, 32(11): 1930-1941. |
[12] | 赵忠贺, 徐增让, 成升魁, 鲁春霞, 刘高焕. 西藏生态系统碳蓄积动态的土地利用/覆被变化归因分析[J]. 自然资源学报, 2016, 31(5): 755-766. |
[13] | 李广东, 方创琳, 王少剑, 张蔷. 城乡用地遥感识别与时空变化研究进展[J]. 自然资源学报, 2016, 31(4): 703-718. |
[14] | 熊昌盛, 谭荣. 基于GIS和LSA的林地质量评价与保护分区[J]. 自然资源学报, 2016, 31(3): 457-467. |
[15] | 李艳忠, 刘昌明, 刘小莽, 梁康, 白鹏, 冯异星. 植被恢复工程对黄河中游土地利用/覆被变化的影响[J]. 自然资源学报, 2016, 31(12): 2005-2020. |
|