基于GeoSOS的村镇建设用地扩张分析及规划模拟优化——以佛山顺德区为例

摘要

随着珠三角经济的快速发展，城市群规模日渐扩大，农村建设热潮、乡村工业化和城镇化导致大量的耕地或基塘被侵占为农村居民点、工业仓储和城镇用地，建设发展与粮食保障、生态维育之间的用地需求矛盾制约着区域发展，建设用地日益快速的扩张趋势对土地利用规划尤其是村镇建设用地规划提出更高的要求。
　　村镇的发展格局不是一夜之间就形成的，传统的土地利用规划是“自上而下”的过程，强调政府或者官员的意志，然而村镇的发展除上层政策性引导外，还存在自身的选择逻辑，在土地利用层面主要表现为村镇建设用地和非建设用地的演变。村镇建设用地主要指城镇建设用地、工矿仓储用地和农村居民点用地，为了分析村镇建设用地扩张的过程，本文借助GeoSOS（Geographical Simulation and Optimization Systems）平台中的人工神经网络元胞自动机模型（ArtificialNeuralNetwork-Cellular Automata，简称 ANN-CA），在城镇和农村现有自然、社会、经济条件下，发挥模型所具有的学习、自适应性等特点，由过去的发展来推测未来，实现模拟复杂的村镇建设用地扩张过程。
　　佛山顺德区，作为珠江三角洲城市群的核心区域之一，建设用地总量接近全区面积的50％，发展面临着“无地可用”的困境。近期顺德区的城镇化发展规划，必须是在对村镇建设用地扩张时空分析基础上，进行村镇建设用地发展预测，从而形成具有前瞻性、科学性的村镇建设用地规划方案。
　　在研究的数据处理层面，运用ENVI和ArcGIS从顺德区3期历史遥感数据中解译、提取土地利用现状信息，运用 GeoSOS平台获取地理元胞转换的规律，“自下而上”的方式实现土地利用类型“自主”选择的模拟。具体实证分析过程中，假定在社会、经济等外部环境不发生剧烈变动的情况下，基于 ANN-CA模型，以近期同样的元胞地理转换规则，分析顺德区城镇建设用地、农村居民点用地和工矿仓储用地这三类村镇建设用地扩张的时空演变规律，在此基础上对包括大良街道、容桂街道等10个街道（镇）级的城镇建设用地、农村居民点用地和工矿仓储用地规划进行预测。结合政府对耕地保护的刚性规划政策，分析出未来村镇建设用地可能占用耕地、基塘等具有景观基底、生态维育特性的区域，从而对村镇建设用地规划进行优化。分析结论是顺德区保护耕地形势严峻，新旧城镇建设用地扩张差异明显，农村居民点区“点线”扩张形势将加剧，工矿仓储区沿交通轴线与农村居民点相间扩张。
　　在村镇建设用地扩张分析基础上得出规划模拟的结果，为解决顺德区发展过程中出现的人地矛盾问题提供了一种尝试，为未来该区村镇建设用地规划提供新的视角，并为政府在制定推动区域生态发展政策层面提供具体参考建议。

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1前言

1.1研究背景、目的与意义

1.2研究综述

1.3 研究方法

1.4 研究内容及技术路线

1.5研究可能的创新与不足

2理论基础及GeoSOS平台

2.1理论基础

2.2相关概念

2.3GeoSOS平台

3基于GeoSOS的村镇建设用地扩张过程及规划模拟理论分析

3.1村镇建设用地扩张过程的分析模型

3.2村镇建设用地扩张过程模型的主体变量

3.3村镇建设用地规划模型交互规则

3.4模型与ENVI和GIS结合的基本过程

4佛山顺德区村镇建设用地扩张过程及规划模拟分析

4.1佛山顺德区社会经济环境分析

4.2村镇建设用地扩张过程分析

4.3基于GeoSOS村镇建设用地规划模拟

4.4村镇建设用地空间优化

5主要结论及政策建议

5.1主要结论

5.2政策建议

5.3进一步讨论

致谢

参考文献