基于Ca-MARKOV的土地利用/覆被变化分析与模拟

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bai408
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土地作为人类生存和发展的载体,受到自然规律的约束和人类活动的综合影响。随着社会经济发展、科学技术进步以及人口的增加,土地利用方式和结构发生着深刻的变化,土地生态系统的功能和结构遭到一定破坏,严重制约着社会、经济和生态的可持续发展,因而急需综合运用多种理论与方法,对土地利用方式在数量结构和时空变化趋势上开展多层次研究。  本文基于当前土地利用/覆被研究的热点和方向,在综合分析元胞自动机、马尔科夫链模型在研究土地利用/覆被变化上具有的优势以及不足的基础上,以信息图谱技术、元胞自动机理论和马尔科夫链理论为指导,以遥感数据为数据源,以交通条件、地形坡度等为影响因子,结合地学空间分析技术,以GIS技术为支撑平台,构造CA-Markov复合模型,对研究区土地利用/覆被变化的数量结构和时空变化进行分析和模拟研究。  结合图谱信息技术,研究结果表明,研究区从1999年到2009年,耕地面积变化最大,面积减少了3218.1公顷,其次为建设用地,面积增加了2689.6公顷;从1999年到2009年,草地、耕地、建设用地、林地、其他土地和水域的动态度分别变化了-0.06、-0.35、11.49、-0.02、-16.63和1.93;通过建立缓冲区分析,得出地形坡度、交通条件以及行政中心位置是土地利用/覆被变化的重要影响因素,计算其对土地利用/覆被变化的作用分值,对研究区土地利用/覆被变换的模拟具有重要的参考价值;在土地利用景观格局上,从1999到2009年,草地、耕地、建设用地、林地、其他土地和水域的分维数、多样性指数、相邻指数和聚集度指数分别变化了-0.12、0.09、-0.07和-2.57,表明研究区受人为干扰程度越来越大,不定性含量越来越复杂,稳定性越来越差。同时,在土地利用扩张形态上,草地表现为相对稳定、建设用地和耕地分别表现为集聚扩张和收缩、水域表现为稳定扩张、林地和其他土地表现为稳定收缩;从1999年到2009年,耕地转入、转出以及建设用地的转入表现尤为明显,且从1999年到2009年研究区人均生态系统服务价值逐年增加,环境压力逐年趋于良好。  同时,元胞自动机-马尔科夫链模型不仅吸收了在土地利用/覆被变化研究上马尔科夫链模型侧重于数量结构和元胞自动机模型侧重于空间变化表达的优点,还充分考虑了土地复杂系统的自然、社会、经济等影响因素,弥补了元胞自动机或马尔科夫链单一模型对外界因素考虑不足的缺点。草地、耕地、建设用地、林地和水域的2009年实际值和和模拟值误差率为2.35%、0.05%、11.17%、-1.06%和5.63%,面积比指数分别为89.13%、87.82%、81.14%、90.76%、93.19%。因此,利用CA-Markov模型对土地利用数量结构研究和空间变化模拟具有可行性和准确性,具有简单易用的优点,可为土地应用与管理提供科学的决策依据。
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