基于CA-Markov模型和多层次模型的土地利用变化模拟和影响因素研究——以陕西省米脂县高西沟村为例

摘要

土地利用/覆被变化(LUCC)是当前全球环境变化研究的前沿领域。利用土地利用情景模拟模型揭示自然环境与人类活动之间的动态反馈关系，深入解析土地经营者的土地利用行为选择的影响因素、决策过程以及决策导致的土地利用变化行为，明确土地经营者的土地利用行为选择机制，是揭示LUCC微观行为机制的一个有效途径。
　　 本文首先利用航片和测量数据获得的土地利用现状图，探讨了高西沟村土地利用变化的时空分异规律，在此基础上，利用CA-Markov(简称CA)模型分析了模拟未来土地利用格局的最适尺度，并基于此最适尺度预测了未来土地利用格局。然后，从微观上借助多层次模型分析了高西沟村农户土地利用决策的影响因素，尝试揭示该村土地利用变化的微观驱动机制，以期对该村土地利用变化有更好的理解。结论主要集中在以下几个方面：
　　 (1)高西沟村土地利用的时空分异规律。高西沟村土地利用数量变化上表现为耕地、天然草地面积减少，林地、人工草地面积增加；土地利用变化程度总体上呈现稳步减小趋势，且2002-2009年已表现为调整稳定期；从土地利用转移分析得知高西沟村土地利用类型转移的主要特征是耕地、天然草地的转出，经济林地、人工草地的转入。
　　 (2)土地利用变化预测最适尺度的确定。本文分别在10个空间尺度数据图层上模拟高西沟村土地利用情况，并使用实际数据对模拟结果进行精度检验，得出最适的预测尺度是5m×5m，最后在最适预测尺度数据图层上预测了研究区2016年土地利用格局。预测结果表明高西沟村2009-2016年土地利用变化区域主要在该村的阳山上，尤其是耕地和经济林交错种植的地块变化较为明显，且土地利用变化主要是耕地转为人工草地、经济林地，与2002-2009年的土地利用变化趋势基本一致。
　　 (3)微观土地利用影响因素的确定。本文应用多层次模型，从微观尺度和中观尺度上分析农户土地利用决策的影响因素，研究结果表明农户种植土豆、谷子的行为决策不仅与地块的自然因素有关，还与农户的社会经济因素有关，且二者的影响因素中地块层次因素差异较小，农户层次因素差异较大。得出的结论与实地调查情况相符，说明多层次模型可以用来从多尺度上分析土地利用决策的影响因素，为研究土地利用决策机制提供了一种可借鉴的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容

1.5研究目的和方法

1.5.1研究目的

1.5.2研究方法

1.6研究的技术路线

第二章研究理论和方法

2.1 CA-Markov模型

2.1.1 CA模型

2.1.2 Markov模型

2.1.3 CA-Markov模型的优势

2.2多层次模型

2.2.1完整模型

2.2.2零模型

第三章研究区概况、数据来源及预处理

3.1研究区概况

3.1.1米脂县概况

3.1.2高西沟村概况

3.2研究区的典型性

3.3数据来源及预处理

3.3.1地形图预处理

3.3.2航片数据预处理

3.3.3农户数据预处理

3.3.4研究区土地利用分类

第四章研究区土地利用的多尺度模拟和预测

4.1研究区土地利用的时间尺度及其空间格局变化

4.1.1土地利用数量变化

4.1.2土地利用程度变化

4.1.3土地利用类型转移

4.1.4小结

4.2 CA-Markov模型及其多尺度模拟

4.2.1数据格式转换

4.2.2确定预测年份

4.2.3马尔科夫转移概率矩阵的确定

4.2.4土地转变适宜性图像集

4.2.5元胞自动机循环次数的设定

4.2.6构建CA滤波器

4.3研究区土地利用变化多尺度模拟和预测结果

4.3.1 CA-Markov预测最适尺度的分析

4.3.2 CA-Markon模型的预测结果分析

第五章研究区农户土地利用决策的影响因素分析

5.1数据处理

5.1.1影响因子选取

5.1.2数据来源及数据处理方法

5.2结果分析

5.2.1农户种植土豆行为决策影响的因素分析

5.2.2农户种植谷子行为决策的影响因素分析

5.2.3农户种植土豆、谷子行为决策的影响因素差异分析

5.3结论和展望

结论与讨论

1结论

2讨论

参考文献

附录　米脂县农户问卷调查

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢