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土地是人类赖以生存与发展的重要的资源和物质保障,是一切生产和存在的源泉。而人类对土地的利用方式影响着人类生活的各个方面,并对全球的生态环境等方面造成影响。1995年国际地圈-生物圈计划(IGBP)和全球环境变化中的人文领域计划(IHDP)联合提出LUCC计划后,对土地利用/土地覆盖变化的研究成为全球变化研究的主要内容及热点问题。世界各国的研究团体和研究者纷纷加入到LUCC研究的行列中来。2005年,新的核心计划GLP提出,使得新时期对土地利用/覆盖变化的研究更具有操作性。土地利用/覆盖变化已经引起了全球的重视。对土地利用/覆盖变化的研究旨在认识土地利用变化的原因、过程和结果,在未来可以更好的规划利用土地。土地利用变化表现是数量和空间位置的变化,实现对土地利用变化的空间模拟则可以使决策者更直观的了解土地的动态变化。因此,构建土地利用/覆盖变化的空间动态模拟模型是预测未来土地利用/覆盖变化的重要方法。国际上,研究人员根据不同的研究目的和理论知识构建了很多土地利用/覆盖变化的模型。目前主要研究方法包括遥感、GIS技术、数理统计等研究手段。
本文利用收集到的资料数据,在对汉川市2001-2009年土地利用结构变化进行分析的基础上,得到土地利用变化的大致趋势,选取汉川市影响土地利用变化的驱动因子,量化土地利用变化与驱动因子的关系,应用国际上应用广泛的CLUE-S(theConversionofLandUseanditsEffects)模型,对汉川市2015年土地利用变化进行动态模拟,结合汉川市十二五规划纲要,对汉川市未来土地利用规划提出可行性建议,为汉川市制定相关政策提供可参考的资料数据,具有重要的现实意义。
论文共分为六个部分:
第一章为绪论,介绍了论文的研究背景和意义,国内外LUCC的研究现状以及现有的土地利用模型的研究现状,并介绍了本文的主要研究内容和技术路线。
第二章为CLUE-S模型的概述。这一部分主要从模型的框架、空间分析原理、转换规则和迭代分配过程对CLUE-S模型进行了介绍,为下文的研究打下良好的理论基础。
第三章为研究区概况。主要介绍了研究区的地理位置、自然条件、社会经济条件等基本情况。
第四章为研究区数据收集、处理及准备工作。首先是根据现行的《土地利用现状分类》对土地分类进行了划分,这项工作是后期研究土地利用变化的基础。其次是土地利用数据的收集,同时根据收集到的数据对土地利用结构进行了分析。目标年土地需求量的预测是根据收集到的数据采用多元回归方法求取各土地利用类型的土地需求量。驱动因子的选择是对影响土地利用变化的空间驱动因子的选取。Logistic回归分析对栅格转换的土地利用类型数据和驱动因子数据进行回归分析,然后用ROC曲线检验其模拟的有效性。最后一节是对模型运行必需的参数文件进行了介绍。这一章主要是数据的一个准备工作,为后期的模拟打下良好的数据基础。
第五章是研究区土地利用变化动态模拟研究,这一章是本文的核心部分。在这一章中,主要依据第二章的理论知识和第四章的数据准备,确定了模型的各个参数,模拟了研究区2011年的土地利用变化。用2011年的土地利用现状图和模拟图做空间分析,并通过调整模型中的相关参数使模型得以优化,最后建立适用于汉川市的合理有效的土地利用变化动态模拟模型。然后利用建立的模型模拟研究区2015年土地利用空间分布现状,并设置了两种情景,根据模拟的结果结合研究区现有的土地利用现状,对未来土地利用规划提出建议。
第六章为结论与展望。根据上文的分析得出研究的结论:CLUE-S模型对汉川市土地利用变化有很好的模拟效果,可以为汉川市未来的土地利用规划和政策的制定提供可参考的数据依据。提出本文的创新点:(1)本文以GIS作为主要技术平台,应用CLUE-S模型预测汉川市2011年土地利用变化空间分布,采用Kappa指数检验其模拟精度。在Kappa指数的计算过程中,不仅仅对整个研究区进行整体检验,对每个地类也进行了检验,以求模拟结果更具说服力,最终建立适用于汉川市土地利用结构空间分布的CLUE-S模型;(2)根据收集的数据以及对数据的分析,针对研究区现状假设了两种模拟情景,即经济发展情景和生态保护情景。将两种情景下的模拟结果进行对比,为汉川市今后的土地利用管理、规划以及政策的制定提供了可参考的资料。本文中还存在着一些不足,如模拟时间尺度较小,土地利用分类不够详细,选取的驱动因子数量较少等,在今后的研究中弥补这些不足,得到的模型更为准确,更具说服力。