土地利用/土地覆盖变化(LUCC)一直是当今土地领域研究的重要组成部分,在不同尺度、不同区域内的土地利用变化模拟和分析也一直是土地利用变化研究的重点之一。随着科研学者对该课题探讨的不断深入,越来越多的模型被开发并应用到土地利用变化模拟的研究中,如CLUE、CLUE-S、CA-Markov等模型。根据各模型适应性和特征的不同,可以将其应用到不同区域、不同尺度和不同需求的的土地利用变化模拟中。借助土地变化模拟模型进行分析,是研究一定时期内土地演化过程和结果的重要方法。近年来,随着经济发展需求和城市发展建设需求的不断提高,土地扩张尤其是城市土地扩张十分迅速,但在扩张的同时也存在一系列的问题,比如盲目、低效的建设用地开发方式等。部分城市在迅速扩张的过程中无法实现土地利用的集约、高效性,这不利于中国多年来人地矛盾问题的解决,与此同时,城市的扩张也对生态环境和耕地带来不小的压力。研究城市区域的土地利用变化模拟,对缓解城市用地需求压力以及科学合理地规划管理城市土地利用具有重要的作用和意义。基于此背景,本文将CLUE-S和Markov模型进行结合,以经济基础较好但地处云贵高原的昆明主城四区(五华区、盘龙区、官渡区、西山区)为研究对象,搜集相关文献资料,进行区域土地利用变化分析和在最佳尺度的选择,模拟预测年份2025年在多种情景下的土地利用状况。基于CLUE-S和Markov模型的研究结果,不仅可以揭示研究期间的土地利用变化特征,还可以模拟和预测2025年的城市扩张形态和趋势。研究结果表明,在最佳尺度模拟实验下两种模型结合使用能得到理想的结果。本文在Arc GIS、IDRISI、SPSS、Dyna-CLUE等软件支持下,对两期土地利用数据重分类后分析研究区土地利用变化特征,根据2009年至2015年土地利用数据模拟的Kappa系数结果来获取最佳研究尺度,选取相关度较高的驱动因子,并通过Logistic回归分析进行验证驱动因子与土地类型的相关性,设置并调试CLUE-S模型运行所需相关参数,最后,对2025年研究区域内的三种土地利用情景进行了模拟分析。主要的内容和结论如下:(1)土地利用变化分析。参考二调对土地分类的标准并结合研究区实际情况,采取统一的划分标准,将2009年和2015年两期土地利用数据进行重分类。利用Arc GIS和EXCEL软件生成土地利用转移矩阵,分析土地类型转入和转出情况和土地利用变化特征得出,林地与建设用地在昆明市主城区的土地利用结构中面积最大、占比最高,2009至2015年建设用地面积增加幅度最大,主要来源于耕地、林地和其他用地的转化;通过计算土地利用转出率得出研究区的土地类型中耕地最容易发生土地类型转变。(2)最佳研究尺度的选取。根据研究区实际情况,通过5个不同栅格尺度模拟下的结果精度对比得到模拟精度为200m×200m时,Kappa系数为0.74,模拟结果与实际处于高度一致。以09年作为模拟起始年份,模拟5种栅格尺度下2015年土地利用图,计算不同尺度下模拟图与2015年土地利用图的Kappa系数,结合CLUE-S模型的模拟结果最终选定统一的栅格尺度为200m×200m。(3)驱动力因子的选则和回归分析检验。根据研究区实际情况,按照一定原则来选取驱动力因子。收集并提取驱动因子所需数据,对驱动力因子进行统一格式处理后,导入SPSS软件进行Logistic回归分析,得到的ROC值均大于0.7,证明驱动因子与土地类型的相关性符合研究精度要求,并对结果进行分析。(4)CLUE-S模型运行主参数的相关设置。主参数的设定直接影响最后的模拟结果,所以需要多次调试,直到结果符合研究精度要求。经过多次调试,确定了适合研究区的土地利用转移矩阵文件和土地利用转换弹性系数文件等主参数文件。(5)不同情景下的土地利用模拟及结果分析。为使模拟结果满足土地利用变化的多种可能性,设定3个不同的发展情景,以获取研究区土地类型在2025年的预测结果。通过IDRISI软件的Markov模型对研究区2015年-2025年土地利用需求量进一步预测,将区域限制性文件、其他模型运行所需文件和调试好的相关参数准备完成,在CLUE-S模型中模拟2025年土地利用预测图,分析不同模拟情景的预测结果得知,在自然增长情景下,主城区的扩张保持了2009至2015年的发展趋势,土地变化不受政策等因素影响;在经济发展模式下,建设用地的扩张速度加快,耕地、林地和其他用地面积减少速度加快;在土地优化情景下,耕地、林地和水域等生态用地得到保护,建设用地的增速放缓。