20世纪末,全球土地利用变化广泛受到各界研究学者关注,土地利用变化成为全球研究热点。我国自改革开放以来,经济飞速发展,城市化速度加快,城市面积迅速扩张,土地逐渐被新增建成区占用,土地利用格局发生了巨大变化,从而带来了一系列人地矛盾、生态环境等问题。作为我国中部地区的主要粮食生产基地,以及在长江经济带上的关键枢纽,湖北省成为实现中部崛起计划的重要战略支点。在过去的四十年间,湖北省出现围湖造田、过度开垦、乱砍乱伐等现象,导致湖北省森林生态系统、水生态系统环境逐渐恶化;武汉城市圈的异军突起,使得湖北省人口密度增加,城市面积扩张显著。湖北省土地利用方式趋于复杂化。本文以湖北省为研究区,基于湖北省2005-2015年间土地利用格局变化状况,选择适用于较大尺度的CLUMondo模型,构建3种模拟情景,对湖北省未来土地利用空间格局的变化做出预测,深入分析在不同模拟情景下湖北省土地利用空间格局变化过程,为实现中部崛起计划做出合理的土地利用规划以及制定合理的土地开发政策提供一定的理论依据。本文采用CLUMondo模型,基于中国科学院资源环境科学数据中心发布的2005、2015年2期30m分辨率的湖北省土地利用栅格数据,以2005年为基期数据,2015年为检验年数据,使用CLUMondo模型的最长模拟年份30年,对湖北省至2035年的土地利用空间格局演变做出预测。首先利用ArcGIS10.6软件以及数理统计方法,计算并分析2005-2015年湖北省土地利用变化与土地利用空间格局演变特征;其次,选取14种驱动因子,在CLUMondo模型的回归分析层对驱动因子之间的共线性与土地利用类型和驱动因子之间的相关性进行计算,对6种不同空间尺度下的AUC值进行比较,筛选出综合AUC值相对比较高的空间尺度,作为湖北省未来土地利用空间格局演变模拟的最佳空间尺度;基于灰色预测模型,采取等纬灰度递补法,逐年计算模型所需土地利用需求文件,即2005-2035年湖北省建筑面积(km2)和主要粮食产量(Tons);基于以上结果,通过调试CLUMondo模型参数设置,模拟2015年湖北省土地利用状况,将每一组土地利用模拟结果输入到地图比较工具(MCK)中,与2015年实际土地利用数据从整体到具体每一种土地利用类型的Kappa指数进行比较,直到得出最高模拟精度,获取本次模拟的最优土地利用模拟结果与最优模拟参数;最后,基于最优模拟参数,构建自然发展情景、粮食安全情景和生态安全情景,对湖北省2005-2035年间土地利用空间格局变化进行模拟,分析并总结3种模拟情景下湖北省土地利用空间格局变化的异同点,并为湖北省未来对土地利用的规划提供一定的理论参考。本研究结果如下:(1)2005-2015年期间,湖北省土地利用变化以耕地、林地、草地与未利用地减少,水域与建设用地面积增加为主。其中,建设用地增加面积为1478.66km2,土地利用动态度为2.15%,即在这十年间建设用地变化幅度显著,社会经济发展迅速,城市化速度快;湖北省耕地主要分布在江汉平原,减少面积为1232.65km2,土地利用动态度为-0.18%,其中耕地减少面积的79.98%被建设用地所占用,建设用地对耕地的消耗比较严重;林地集中分布于湖北省地势高的山地区域,减少面积为318.40km2,土地利用动态度为-0.03%,其中林地减少面积的82.72%转换为建设用地,虽林地减少幅度不大,但被建设用地侵占现象较严重;草地在空间上主要在湖北省西部林地中零散分布,减少面积为34.30km2,土地利用动态度为-0.05%,其中草地减少面积的68.00%转换为建设用地,20.63%转换为林地,草地在湖北省分布面积小,变化幅度也不大,但应该重视建设用地周边的草地退化;水域面积动态度为0.09%,表现为小幅度增加,增加面积为115.64km2,新增部分由耕地、林地与未利用地转入;未利用地减少面积为8.95km2,土地利用动态度为-0.24%,减少面积几乎被建设用地利用。空间上,湖北省中部及西北城乡建设用地显著扩张,而中部城市扩张占用的主要为优质耕地,西部山区则主要以占用林地和草地为显著特点;江汉平原湖泊密集地区退田还林还湖的特征明显;东部与西南部为高海拔山地,地类的动态变化不显著。(2)经过比较分析6种空间尺度下各地类与驱动因子之间的回归分析结果,在500m空间尺度下草地与建设用地的AUC值最高,但在200m尺度下耕地、林地、水域和未利用地的AUC值最高。综合考虑,200m空间尺度下各地类与驱动因子之间的AUC值最高,因此选用200m空间尺度进行湖北省土地利用格局模拟。(3)自然发展情景下:2005-2035年,湖北省建设用地增加,耕地、林地、草地与未利用地减少,水域保持不变。其中,建设用地的扩张最显著,增加面积为6606.32km2,新增建设用地主要出现在中部平原武汉市、黄冈市、黄石市城市周边以及西部高海拔地区的十堰市、恩施州、宜昌市与襄阳市内部,主要表现为占用耕地、林地与草地;耕地面积大幅度减少,减少面积为3550.04km2,主要表现为在武汉市、黄冈市、襄阳市、宜昌市以及十堰市与恩施州城市周边显著减少;林地明显增加,增加面积为775.04km2,主要表现为位于湖北省西部的襄阳市、十堰市、神农架区与恩施州内出现退耕还林。整体表现为建设用地在武汉城市圈以及沿汉江、长江流域等地势低平、气候适宜的城市周边新增,水热条件较好的江汉平原耕地出现减少,武当山、大别山与幕阜山林地与草地退化严重。如果按此情景设定规划湖北省土地利用方式,未来必然会加剧湖北省人地矛盾,使生态环境逐渐恶化。(4)粮食安全情景下:2005-2035年,湖北省土地利用结构未发生大幅度变化,建设用地与水域呈现增加趋势,耕地、林地、草地与未利用地呈现减少趋势。其中,建设用地增加较明显,增加面积为2317.72km2,主要出现在中部武汉市与黄石市、西部襄阳市与宜昌市城市周边,以及在西北十堰市与西南恩施州内部,新增建设用地来自耕地、林地与草地的转换;水域面积增加,增加面积为115.2km2,主要出现在咸宁市南部长江沿岸;耕地面积减少,减少面积为1691.44km2,主要出现在武汉市与宜昌市城市周边以及十堰市与恩施州内部,主要表现为被建设用地占用;林地、草地与未利用地面积均减少,减少面积分别为401.48km2、163.12km2、62.68m2,空间上均为被建设用地占用。综上,在此情景下整体土地利用变化幅度较小,城市扩张速度慢,耕地消耗在可控范围内,对生态用地的侵占很少,既能保住粮食生产量又能减少对生态用地的损害。(5)在生态安全情景下:到2035年湖北省土地利用类型面积变化总体表现为林地与建设用地增加,水域保持稳定,耕地、草地与未利用地呈减少的趋势。其中,建设用地显著增加,新增面积为2654.32km2,主要出现在武汉市、鄂州市与黄石市城市边缘、东部城市黄冈市与黄石市东北以及西部宜昌市、襄阳市城市周边与十堰市与恩施州境内,新增建设用地以占用耕地、林地与草地为主;耕地面积显著减少,减少面积为4757.64km2,在武汉市、鄂州市、黄冈市、黄石市城市周边与西南恩施州内被建设用地占用,在咸宁市、襄阳市、宜昌市与十堰市被林地覆盖;林地显著增加,增加面积为2222.72km2,主要表现为在咸宁市东南部与襄阳市西南部、宜昌市西部、十堰市西南部地区退耕还林。综上,在此情景下湖北省土地利用变化较大,建设用地扩张的同时出现大量退耕还林现象,显著减少了耕地面积。如果按照此情景设定规划未来土地利用方式,虽然生态环境的保护得到显著效果,但会影响粮食产量,无法满足人们的粮食需求。综上,在自然发展情景下,湖北省建设用地增长幅度过大,耕地、林地与草地等地类消耗严重,即无法满足粮食产量需求,还使湖北省生态环境越加恶化。在粮食安全情景下湖北省耕地面积的减少得到控制,粮食安全相对比较有保障,同时控制了生态用地的减少程度,且不阻碍湖北省社会经济的发展需求。而在生态安全情景下湖北省林地、草地与水域等地类得到保护,社会经济发展亦不受太大阻碍,但耕地面积减少量相对比较大,无法满足湖北省在当时对粮食产量的需求。因此,本研究认为粮食安全情景设定比较符合湖北省在未来土地利用规划中采纳,可以在粮食安全情景设定的基础上,依据科学的方式或手段,使土地利用结构更加合理,在湖北省不断发展社会经济的同时,满足人们对向往美好生活的需求。