基于CA-Markov模型的巫溪县土地利用/覆被变化及驱动因素分析

摘要

随着遥感技术的不断发展和GIS空间分析功能的进一步完善，土地利用动态变化研究是当今全球变化研究的重要领域，使得土地利用变化研究从定量分析转向时间空间格局的变化研究，为更好研究土地利用变化的过程和机制，实现土地的可持续发展，人类需要从更加科学的视角来研究土地利用变化。
　　重庆市渝东北是典型的贫困山区，近年来，由于经济快速发展，城镇化建设步伐加快，大量耕地被占用，加上大量农村劳动力向城镇转移，山区土地利用发生明显变化，为科学研究提供了不可多得的样区。本文以巫溪县为研究对象，以研究区2000年、2005年、2010年三期土地利用矢量数据为基础，模拟预测该区2015土地利用变化空间格局。首先，运用ArcGIS10.1软件对三期土地利用数据，进行各土地利用类型数理统计及结构分析，继而通过土地利用动态度、信息熵、景观格局指数等，研究该区土地利用数量变化；并运用FragStats3.3软件，分析巫溪县在研究期间的景观格局指数的变化及其在变化过程中所呈现的特征，之后，探讨促使该研究区土地利用格局变化的驱动因素。在此基础上，利用IDRISI17.0软件中的CA-Markov模型，得出三期土地利用转移矩阵，对2015年巫溪县的土地利用格局进行预测，最后提出能够促进该区域土地可持续利用的措施与意见。
　　本文的研究目的是分析巫溪县2000年、2005年、2010年土地利用现状以及三期的变化规律，探讨促使这种格局演化的形成及变化的影响因素，得出三期间两次转移矩阵，以及所需要的转移规则，进而达到本文研究目的，即2015年巫溪县的土地利用格局进行合理科学的预测模拟，为当地政府合理开发土地提供参考借鉴。
　　本文研究的主要结论如下：
　　（1）巫溪县主要用地类型中，林地占主导地位，但随着社会经济的发展和城市化步伐的加快，土地利用的景观格局出现了新的变化，建设用地、园地、林地、草地、水域增加和耕地、未利用地减少的趋势。2000-2005年，各土地利用类型面积变化较2005-2010年显著，在此期间，巫溪县景观总体上呈破碎化趋势，上述变化主要原因是人类活动对土地的影响越来越明显。
　　（2）2000-2005年巫溪县土地利用动态度较2005-2010年剧烈。2000-2005年，巫溪县林地、园地动态度相对较大，2005-2010年，巫溪县各用地类型的动态度增长较缓，其中建设用地、园地的动态值较大。
　　（3）2005—2010年10年间，由于人类活动的影响，尤其是城乡建设用地、道路、水利灌溉设施面积的增加等原因，使得巫溪县土地利用结构信息熵呈增加趋势，有序度降低，系统有向无序化方向发展的趋势。
　　（4）景观格局在2005-2010年研究期间变化较为显著，通过三期景观指数分析林地景观和草地景观类型的优势斑块作用明显，2000-2010年间，研究区园地景观面积、斑块数量及景观形状指数都呈现增长的趋势，但整体而言，园地景观密度却在减小。建设用地斑块数量较少，呈现倒“V”变化趋势，但斑块面积处于快速增长态势。水域斑块数量变化不大，斑块面积却明显上升。未利用地大量向其他景观类型转换，及数量大幅减少。
　　（5）利用巫溪县DEM图提取出坡度，并将DEM和坡度分级，用2000、2005、2010年土地利用类型与 DEM及坡度分级图叠加分析，得出草地、林地、耕地、未利用地四种土地利用类型随海拔增大其面积百分比均具有先增大后减少的分布特点。在不同的坡度等级上均有各类土地类型的分布，这可能与巫溪县复杂的地形有关。
　　（6）影响研究区巫溪县土地利用变化的社会经济驱动因子有两个，因子一主要包括总人口数、城乡居民储蓄、城镇化率、固定资产投资、社会消费品零售总额、工业总产值；因子二：主要包括第一产业比重、农业总人口、第三产业比重。
　　（7）进行数据转换与处理，利用IDRISI的CA-Markov模块生成的转移矩阵，继而模拟研究巫溪县2015年土地变化情况。得出巫溪县2015年的耕地和未利用地仍然保持减少的趋势；而林地、草地、水域、园地、建设用地保持着增长的趋势同时，同时，本文研究2010-2015年巫溪县的土地利用变化主要分布在县域北部建设用地集中的区域。

目录

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 研究内容与创新

1.4 研究方法与技术路线

2 研究区概况

2.1 自然环境概况

2.2经济社会概况

2.3巫溪县土地利用现状

3 数据收集与数据处理

3.1土地利用数据

3.2数字地形数据

3.3其他数据

3.4土地利用/覆盖分类

3.5土地利用分类图精度验证

4 土地利用变化的时空分析及模拟预测

4.1土地利用结构及格局特征分析与评价

4.2土地利用类型动态度分析

4.3土地利用结构信息熵变化规律

4.4土地利用景观格局特征分析

4.5 土地利用变化分析及模拟预测

4.6应用Markov模型模拟巫溪县土地利用结果

5 土地利用变化的驱动力因子分析

5.1土地利用/覆被变化的自然因素驱动力分析

5.2土地利用/覆被变化的社会经济因素驱动力分析

5.3政策因素

6 结论与讨论

6.1结论

6.2讨论

参考文献

附录A：作者攻读硕士学位期间发表论文及科研情况

致谢

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