基于ABM和CLUE-S的区域土地利用变化模拟研究

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目前,农户的土地利用行为与农业景观格局变化、农村可持续发展等方面的关系日益密切。从微观角度研究农户土地利用行为,从宏观角度来分析土地利用景观格局已经成为学者们关注的热点问题。探讨微观农户的土地利用行为与宏观农业土地利用变化之间的互动机理,了解农户行为的变化、农业土地利用变化特征和过程,具有重要意义。基于此,本文采用微观ABM模型与宏观CLUE-S模型,以米脂县高渠乡为研究区,首先构建基于BDI的CR-BDI有限理性模型,通过Netlogo平台探讨以姜兴庄和高西沟为代表的两类村庄的农户有限理性行为,并对高渠乡整体做出自下而上的模拟;同时将通过CR-BDI模型获得的2015年模拟土地利用需求数据、农户种植情况影响下的土地弹性转移系数与宏观CLUE-S相结合,选取10个自然社会驱动因子,得到高渠乡2015年自上而下的土地利用模拟结果,通过以上分析,主要结论如下:(1)文章构建的CR-BDI模型在数量与空间方面模拟可信度较高,CR指数有利于体现农户的有限理性。采用CR-BDI模型,相对于BDI模型模拟结果,两个村庄的模拟精度都有所提高,姜兴庄利用BDI模型模拟红葱的效果要好于CR-BDI模型,高西沟各种作物在数量和空间两方面的CR-BDI模拟结果都优于BDI模型。通过CR-BDI和BDI两种模型的对比分析可知,研究区农户的决策并非简单效益最大化,而是更多趋向于满意的决策。(2) Netlogo平台有利于直观再现农户土地利用行为。与GIS结合可从空间上展示农户的行为决策结果,直观再现微观主体——农户的土地利用过程。这也为揭示土地利用变化的微观机理提供了良好的平台基础。(3)微观ABM模型与宏观CLUE-S模型相耦合模拟的结果较好。ABM模型对微观农户的解释能力较强,但对于宏观模拟解释力度较差。通过构建CR-BDI模型,通过Netlogo平台对姜兴庄、高西沟两村庄的模拟取得良好效果,但从整个高渠乡模拟结果来看正确率较低,通过结合微观ABM模型与宏观CLUE-S模型,选取10个自然、社会的驱动因子,得到2015年土地利用模拟图的正确率为89%,经验证,kappa指数为0.87,表明ABM模型与CLUE-S模型结合能较好的模拟该区的土地利用情况。
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