基于CLUE-S模型的县域尺度土地利用空间格局模拟研究

摘要

本文以湖北省襄阳市襄城区为研究区域，以2009年、2013年两期土地利用现状数据为基础，综合考虑了影响襄城区土地利用变化的自然环境因素、区位因素、人文经济等驱动力因素，借助于GIS空间分析法，使用CLUE-S模型分别对襄城区2013年、2020年土地利用空间格局进行了模拟和预测。本研究有利于发现襄城区土地利用变化规律、揭示襄城区土地利用变化驱动力及驱动力机制，为襄城区合理优化土地资源配置、制定土地利用监管政策提供参考，同时也对今后开展襄城区及其他类似区域的土地利用相关研究提供参考和借鉴。本研究的主要成果如下:
　　(1)以2009年、2013年两期土地利用现状数据为基础，以土地利用转移矩阵为研究方法，分析了近年来襄城区土地利用变化的主要特征。2009年至2013年期间园地的减少(30.18％)、耕地的减少(1.02％)以及城乡建设用地的增加(6.15％)比较显著，林地、水域及其他用地较为稳定。
　　(2)以不同的空间尺度(即50m×50m、100m×100m、150m×150m、200m×200m)对襄城区土地利用变化驱动力因子进行Logistic回归分析，以ROC曲线作为检验Logistic回归效果的方法，确定了襄城区土地利用空间格局模拟的最佳尺度为150m×150m。在最佳尺度下，襄城区主要土地利用类型耕地、园地、林地、水域、城乡建设用地、其他用地的ROC值分别为:0.748、0.744、0.824、0.629、0.735、0.868，所选取的驱动力因子能够较好地解释襄城区的土地利用空间格局。
　　(3)分析了影响襄城区2009年至2013年期间变化较显著的耕地、园地以及城乡建设用地的驱动力及驱动力机制。对耕地空间格局影响显著的前4个驱动力因子分别是坡度、海拔高度、到农村居民点的距离以及到主要道路距离;影响园地空间格局的前4个驱动力因子为坡度、到农村居民点距离、到城镇中心距离和到湖泊水库距离;城乡建设用地的主要影响因子为坡度、到农村居民点距离、到城镇中心距离以及人口密度。
　　(4)模拟了襄城区2013年土地利用空间格局，以襄城区2013年土地利用现状数据为参照，利用Kappa指数对模拟结果进行了验证。Kappa指数计算结果为0.946，表明在150m×150m的空间尺度下，CLUE-S模型能够精确地模拟襄城区土地利用空间格局。由此可见，CLUE-S模型可用于未来年份襄城区土地利用空间格局的模拟和预测。
　　(5)预测了襄城区2020年土地利用空间格局，并以此为参考，分析了2020年襄城区土地利用总体规划的特点。结果表明，城乡建设用地的集中分布和园地、其他用地向耕地的转换是2020年襄城区土地利用总体规划最显著的特点。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究综述

1．3．1 国外CLUE-S模型的研究

1．3．2 国内CLUE-S模型的研究

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

2 研究方法概述

2．1 CLUE-S模型

2．2 Logistic回归分析法

2．3 ROC曲线

2．4 Kappa指数

2．5 土地利用转移矩阵

3 数据来源与土地利用数据处理

3．1 研究区域

3．1．1 区域概况

3．2．1 土地利用现状

3．2 数据来源

3．3 数据处理平台

3．4 坐标系的统一

3．5 土地利用分类体系确定

3．6 土地利用现状图层预处理

3．7 土地利用变化特征

4 土地利用变化驱动力及驱动机制分析

4．1 驱动力因子选取

4．1．1 选取原则

4．1．2 选取结果

4．2 驱动力因子数据预处理

4．3 驱动力因子的空间尺度分析

4．3．1 空间尺度设定

4．3．2 ROC值计算

4．3．3 空间尺度分析

4．4 驱动力机制分析

5 土地利用空间格局模拟与分析

5．1 CLUE-S模型参数设置

5．1．1 模拟单元格设置

5．1．2 模拟参数文件

5．1．3 ELAS设置

5．1．4 主参数文件(main1)

5．2 2013年土地利用空间格局模拟及精度验证

5．2．1 模拟结果

5．2．2 结果分析

5．2．3 精度验证

5．3 2020年土地利用空间格局模拟与分析

5．2．1 模拟结果

5．2．2 结果分析

6 讨论与展望

6．1 研究结论

6．2 讨论与展望

参考文献

致谢