山地丘陵区土地利用空间格局及情景模拟——以重庆市綦江区为例

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土地利用是人与自然相互作用的结果,是表征人类活动对地球陆地表面自然生态系统影响的最直观的信号,土地利用空间格局是一个十分复杂、综合的系统,其不仅受到自然因素的影响,同时受到社会经济因素的影响。随着经济发展水平的不断提高,土地利用变化及预测模拟,成为当前各国学术界的研究热点。土地利用模拟模型为了解土地利用空间格局的影响因素及认识区域土地利用变化提供了一种有效手段。特别是在地形复杂的山地丘陵区,土地利用版块化、破碎化严重,对山地丘陵区土地利用空间格局及其未来土地利用情景模拟的研究,可使决策者深入了解和认识山地丘陵区土地利用格局变化过程,有利于区域土地利用空间格局的优化利用,同时对区域土地利用进行及时有效调整,实现合理高效利用有限土地资源具有重要意义。  綦江区地处四川盆地东南边缘向云贵高原过渡地带,是典型山地丘陵区,本文以綦江区为例进行研究。文章以2015年土地利用数据为基础,借助ArcGIS对綦江区土地利用空间格局进行研究,以分析綦江域内土地利用强度空间差异以及在垂直和水平方向上不同要素梯度上的分布特征;借助Logistic二元回归模型,分析土地利用空间格局与自然、经济、社会等因素之间的关系;运用Dyna-CLUE模型和改进的AutoLogistic模型,以2010年土地利用现状数据为基础,对2015年土地利用情况模拟,并进行Kappa系数验证,后以2015年土地利用数据为基础,对2020年土地利用情况进行预测模拟,并设置自然情景和规划约束情景两种情景方案,并对规划情景下的土地利用从数量和空间两方面进行分析,以预测綦江区2020年土地利用特征。研究结果如下:  (1)綦江区土地利用以耕地、林地为主,土地利用程度整体偏低,且域内地区间、不同要素垂直梯度和水平梯度带内差异明显。  綦江区土地利用现状以耕地、林地为主,土地利用程度空间特征呈现北高南低、东高西低、中心高四周低,土地利用程度整体偏低的特点;地形对区域土地利用有着重要影响,随着地形梯度的增大,土地利用程度逐渐减小,城镇建设用地、水域在地形条件极好的低地形位区间占据绝对优势,耕地、园地及农村居民点用地在中地形位梯度占据优势,林地及未利用地在高地形位占据绝对优势;土地利用程度高低受耕地影响较大,且耕地和林地处于相互竞争状态;城镇中心距离对于土地利用程度的影响最为明显,距主要交通干道5km处是交通相对不便利的地段,耕地距最近水源距离一般不超过2km,这对于山地丘陵区今后的土地整治以及水利设施建设具有重要参考价值。  (2)消除共线性严重因子、添加空间自相关因子后,有效提高了Logistic模型对土地利用分布的解释能力,地形起伏度、坡度、产业机构、人口密度及城镇化率是对地类分布影响较大的因子。  在土地利用空间格局与影响因素之间的关系方面,Logistic模型回归结果的ROC值均大于0.8,Logistic模型的回归结果具有较好的解释能力;添加空间自相关因子后,除城镇建设用地外,其他地类的ROC值均不同程度变大,说明添加自相关因子后,整体上提升了各土地利用类型的拟合优度,这对提高模型的准确率有较大帮助。Logistic二元回归结果表明,自然因素中,地形条件对地类分布影响贡献程度大于区位条件;经济因素中,产业结构对区域土地利用的影响更大,且在各类影响因子中产业结构影响贡献程度最大;社会因素中,城镇化率和人口密度对各地类的分布均有较大的影响,城镇化率影响相对显著。可以看出,在影响地类分布的因素中,经济社会因素影响较大,自然因素中地形条件占据主导位置。  (3)Dyna-CLUE模型能有效进行区域土地利用情景模拟,模拟结果显示区域内耕地流失较为严重,需引起土地管理者的重视。  运用Dyna-CLUE模型,对綦江区2020年土地利用进行模拟,在自然增长情景和规划约束情景下綦江区土地利用有异同点。相同点:耕地、园地、农村居民点和未利用地均呈现下降趋势,其中耕地减少规模最大;林地、城镇建设用地和水域呈现增加趋势,其中建设用地和林地显著增多。差异点:自然增长情景下,各地类变化程度较小,耕地减少最多、城镇建设用地增加最多;规划约束情景下,各地类变化幅度较大,耕地大幅减少,林地大幅增加,城镇建设用地增加规模减少,城镇建设用地的扩张得以一定程度的控制。研究区地类转变呈现大集中、小分散的特点,且变化集中区域为城镇周边;地类转变前期以耕地转建设用地为主,后期以耕地转林地为主,耕地转城镇建设用地次之。两种情景中研究区耕地都持续减少,规划约束情景下为生态红线内大量地形条件较差的耕地转为林地,耕地的保护及有效补充将是研究区土地管理者未来重要的议题。
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