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1.
《地理与地理信息科学》2016,(5)
该文构建了一种基于空间自回归的地理元胞自动机(CA)模型——SARCA模型,该模型能够较好融合地理系统模拟中的空间自相关特性,且获取的CA参数具有明确的物理意义。以1995-2015年上海城市土地利用为案例,验证了该模型的有效性。CA参数和城市土地转化概率表明,上海市外环线对于CA参数的贡献相比其他空间变量具有压倒性优势,到外环线距离越近则土地发展为城市的概率就越大。将基于Logistic回归的CA模型(LogCA)作为比较对象,模拟同期上海全域城市土地利用变化过程。CA规则表明,SAR在赤池信息量准则(AIC)、残差的描述性统计量和空间自相关指标等方面均优于Logistic回归。同时,SARCA模型在2005年和2015年的土地利用模拟结果总体精度分别为86.3%和82.0%,均优于LogCA模型的模拟结果(总体精度分别为79.8%和76.3%)。 相似文献
2.
基于CA与AO的区域土地利用变化模拟研究——以三峡库区为例 总被引：3，自引：0，他引：3
运用元胞自动机(Cellular Automata)与AO(ArcObject) 相结合的方法, 在VB 环境下编程来 进行三峡库区地类变化模拟研究。以1995 年和2005 年的土地利用图为基础数据, 比较研究期各 地类的变化数量与方向以确定地类转换之间的优先级, 然后确定地类的转换概率。研究结果表明 此方法便于理解与操作, 同时模拟精度高; 预测结果说理性强, 其结果显示三峡库区城镇建设用 地增加, 耕地面积减少, 水域的面积在增加。其预测结果可以指导库区的土地利用规划, 为库区有 效土地管理提供参考。 相似文献
3.
基于多目标决策和CA 模型的土地利用变化 预测模型及其应用 总被引：17，自引：1，他引：16
结合宏观用地总体需求与微观土地利用适宜性, 集成灰色预测模型、多目标决策模型、 元胞自动机模型、地理信息系统技术方法, 建立了GCMG 土地利用变化预测模型。GCMG 模型包括非空间和空间2 个模块, 非空间模块侧重依据宏观社会经济发展趋势预测研究区未 来的总体用地需求变化, 而空间模块集成多目标决策模型、元胞自动机、地理信息系统等技 术方法实现了基于土地适宜性的土地利用空间配置。运用该模型对龙海市2000-2010 年土地 利用变化进行了情景模拟, 结果表明园地和建设用地是该区域内变化最为显著的用地类型, 基本农田保护政策严格实施与否将对龙海市未来土地利用变化产生深远的影响。GCMG 模型 在龙海市的应用实例表明, 该模型将土地利用系统作为一个整体, 兼顾到区域宏观水平上的 土地利用需求与局部尺度上的土地利用适宜性, 能够较好地同时模拟不同土地利用类型以及 不同人类决策情景下的土地利用转换概率, 因而可为理解土地利用多尺度复杂系统提供一定 的帮助。 相似文献
4.
拉萨地区土地利用变化情景分析 总被引：24，自引：2，他引：22
根据西藏拉萨地区1990年、1995年和2000年3个时点的土地利用数据,应用马尔科夫过程模型分析了未来20年内拉萨地区的土地利用情景变化,并与90年代制定的拉萨地区土地利用规划面积进行了对比研究。研究结果:1)10年间,土地利用类型变化最广泛的是牧草地。变化方向主要由牧草地向耕地、园地、林地、居民点及水域转变,其中变成林地的面积最大,为2338.25hm2(占变化面积的94.093%);2)拉萨地区未来20年中土地利用类型发展趋势是耕地、牧草地、水域和未利用土地面积将进一步减少,林地、园地和居民点面积将进一步增加;3)土地利用规划面积与基于马尔科夫模型的土地利用变化情景分析结果比较吻合,马尔科夫过程模型对制定该区域土地利用规划具有重要的参考价值;4)由于土地利用变化是一个复杂的过程,不仅受到众多自然因素的影响,而且受到未来土地利用政策、社会经济发展、区域内大型工程项目及其他人类活动等不确定因素的影响,从而不同土地利用类型之间的转移概率会发生变化,使得基于马尔科夫过程模型预测的精度有一定的局限性。 相似文献
5.
对中国建设用地的未来扩张趋势及时空格局进行模拟预测,可为科学编制国土空间规划和合理调控城乡发展提供科学依据。本研究对未来30年中国建设用地扩张进行多情景模拟预测,并分析不同区域建设用地扩张的时空演化特征及其对景观格局演化的影响。研究结果表明：(1)基于斑块生成土地利用模拟模型（Patch-generating Land Use Simulation,PLUS）可以获得较高的模拟精度,各分区Kappa系数均高于0.92,总体精度均高于95%,FoM值均高于0.40,表明PLUS模型适用于全国尺度和大区域尺度的土地利用模拟。(2)影响中国建设用地扩张最主要的因素为人口、坡度和年均降水量,存在区域性差异。(3)自然发展、耕地保护、生态保护和可持续发展四种情景下模拟预测的未来土地利用的结构和特征具有明显差异,在可持续发展情景下建设用地扩张主要占用非重点保护的耕地和生态用地以及未利用地,可满足经济发展对于建设用地指标的刚性需求,有助于实现可持续高质量发展。(4)建设用地扩张对景观格局产生显著影响,在可持续发展情景下,与2020年相比,2030年、2040年和2050年建设用地预计增长分别为-0.... 相似文献
6.
基于随机森林CA的东莞市多类土地利用变化模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
《地理与地理信息科学》2016,(5)
城市土地利用及其变化对城市环境有着重要影响。很多学者已经结合元胞自动机和机器学习算法对城市扩张进行了相关的模拟研究,但针对复杂的多类土地利用相互变化过程的研究仍然较少。该文提出了一种基于随机森林算法的多类元胞自动机(RFA-CA)模型,并将其用于模拟和预测复杂的多类土地利用变化。该模型使用随机森林算法提取元胞自动机的转换规则,并计算了各空间变量的重要性,在东莞市2000-2014年土地利用动态模拟结果中,Kappa系数和整体精度分别为0.73和84.7%。针对每一种土地利用类型,计算了影响东莞市土地利用变化的各空间变量的重要性,结果显示,交通、区位因素对东莞市土地利用变化格局的形成有重要影响。文中引入的POIs邻近因素反映了城市空间开发程度的高低,同样对多类土地利用格局的形成具有重要作用。 相似文献
7.
基于CLUE-S和Markov复合模型的土地利用情景模拟研究——以江苏省环太湖地区为例 总被引：5，自引：0，他引：5
基于江苏省环太湖地区1990、2000年TM影像和2005年中巴卫星遥感影像,综合集成区域DEM、交通图和居民点分布图等,充分利用CIUE-S模型空间模拟特长和Markov模型数量预测优势,应用CLUE-S和Markov复合模型及GIS分析技术分别对现有土地转移速率发展和根据规划约束对转移概率进行调整的严格保护耕地的土地利用变化情景进行时空模拟,揭示不同情景下的土地利用格局变化.通过模拟得知,江苏省环太湖地区今后确需控制建设用地总量,提高节约集约用地水平,最严格地保护水田等优质耕地. 相似文献
8.
基于生命周期理论的煤矿区 土地利用演化模拟 总被引：7，自引：0，他引：7
准确、可靠地模拟和预测煤矿区土地利用结构的变化,是矿区制定土地利用规划、土地复垦措施的重要依据。考虑到元胞自动机模型(CA)在土地利用结构变化模拟和预测方面的优越性能,将CA模型引入了矿区土地利用结构变化的模拟和预测。但矿区在不同的发展阶段,土地利用类型之间的转换具有不同方式,使得土地利用结构的演化存在阶段性的特点。因而利用CA模型对矿区的土地利用变化进行模拟和预测,就要求在不同阶段使用不同的转换规则,而传统CA模型难以满足这样的要求。本文基于矿区生命周期理论,改进了传统CA模型,通过控制变量的引入,实现了元胞转换规则的动态获取和应用。为了验证模型的有效性,以潞安矿区为研究区域,常村矿为研究对象,利用改进的模型对常村矿的土地利用空间结构进行了成熟期和衰退期的预测。通过和传统CA模型预测结果的比较,表明该模型的预测结果和矿区的不同阶段的土地利用演化特点比较吻合。因此该模型能够提高矿区土地利用结构演变模拟和预测的精度,是有效可行的方法。 相似文献
9.
中国土地覆盖时空变化未来情景分析 总被引：22，自引：6，他引：16
在对HLZ (Holdridge life zone) 分类系统与土地覆盖类型分类系统之间的差异性进行对比分析的基础上,根据土地覆盖类型与HLZ生态系统类型的最大对应概率,构建了基于栅格的土地覆盖边际转换模型。采用基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a等三种未来气候变化情景数据模拟获得的中国HLZ生态系统时空变化的系列栅格数据,运行模型后获得相应时段中国未来土地覆盖时空变化情景系列数据。引入土地覆盖类型景观指数及平均中心系列模型和构造平均中心偏移距离及偏移方向的计算模型,对中国未来土地覆盖的景观指数变化及其平均中心的偏移距离、偏移方向及偏移趋势进行综合分析。基于HadCM3 A1FI、A2a、B2a三种情景模拟结果分析表明：在2000~2099年间耕地、草地、湿地、水域、冰川雪被等土地覆盖类型面积逐渐减少,林地、建设用地、荒漠等土地覆盖类型面积逐渐增加,沙漠面积有所减少。其中,林地增加速度最快 (平均每10年增加2.34%),裸露岩石减少速度最快 (平均每10年减少2.38%)。 相似文献
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土地利用/覆被变化（Land Use and Cover Change, LUCC）模拟是LUCC研究的主要内容和重要手段。时间间隔是模拟过程中的重要参数,对模拟结果精度有何影响,有待深入研究。以新疆玛纳斯河流域典型绿洲区四道河子镇为例,基于遥感影像提取1975、1985、1995、2000、2005、2010年和2015年的土地利用数据,分别以20 a、15 a、10 a和5 a为时间间隔构建CA-Markov模型,模拟2015年土地利用结构,定量探讨时间间隔对CA-Markov模型精度的影响。结果表明：1975—2015年,四道河子镇LUCC以耕地和草地为主,期间耕地、建设用地迅速扩张,林地、草地和未利用地大幅减少,水域在1985—2000年呈现小幅增长。耕地的增加和草地及林地的减少是研究区近40 a LUCC最显著的特征。对比模拟结果与实际结果,时间间隔为20 a、15 a、10 a、5 a的TFOM分别为70.35%,69.18%,76.32%和88.00%。基于2005—2010年转移概率的模拟结果更接近于2015年实际结果,适合模拟四道河子镇未来的土地利用变化。土地利用模拟应依据区域LUCC特征确定最佳的时间间隔,提高模拟精度。 相似文献
11.
大渡河上游地区土地利用动态模拟分析 总被引：50，自引：9，他引：41
基于1967、1987和2000年三期遥感数据和1:25万数字高程模型,通过Logistic逐步回归分析,在地形、海拔、水系、道路交通、城镇和居民点分布等多种自然地理和社会经济因素中,筛选出不同时期对大渡河上游地区主要土地利用类型空间分布及其变化具有决定作用的驱动因子,并生成相应的土地利用空间分布概率适宜图,然后采用CLUE-S模型,模拟分析了1987年和2000年两个时点上金川、壤塘和马尔康三县18665 km2范围内的土地利用状况。用当年的现状图检验对比的结果表明,模拟取得了较为理想的结果,Kappa值分别达到0.86和0.89。在此基础上,针对三种政策情景,应用相同模型模拟预测了研究地区2010年时的土地利用时空变化。 相似文献
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针对遥感专题类别信息的机理问题,从土地覆盖参考数据的偏差程度对分类精度的影响角度,提出了一种基于判别空间条件熵加权的土地覆盖分类方法。引入判别空间模型概念,基于此模型生成土地覆盖数据类别,并分析了土地覆盖信息类别与数据类别的语义偏差出现的深层次原因;计算信息类别与数据类别的对应关系矩阵,据此得到二者的条件熵,实现对土地覆盖信息类别与数据类别的语义偏差的量化;根据信息类别与数据类别的条件熵计算修正判别变量的权重因子,实现基于判别空间条件熵加权的土地覆盖分类。采用一景SPOT-5影像进行分类实验,并利用同一地区的Landsat 5TM影像进行方法验证。实验表明,条件熵加权修正方法使土地覆盖分类精度有了显著提高,并对不同分辨率的遥感影像具有适用性。 相似文献
13.
Detecting land-use change has become of concern to environmentalists, conservationists and land use planners due to its impact on natural ecosystems. We studied land use/land cover (LULC) changes in part of the northwestern desert of Egypt and used the Markov-CA integrated approach to predict future changes. We mapped the LULC distribution of the desert landscape for 1988, 1999, and 2011. Landsat Thematic Mapper 5 data and ancillary data were classified using the random forests approach. The technique produced LULC maps with an overall accuracy of more than 90%. Analysis of LULC classes from the three dates revealed that the study area was subjected to three different stages of modification, each dominated by different land uses. The use of a spatially explicit land use change modeling approach, such as Markov-CA approach, provides ways for projecting different future scenarios. Markov-CA was used to predict land use change in 2011 and project changes in 2023 by extrapolating current trends. The technique was successful in predicting LULC distribution in 2011 and the results were comparable to the actual LULC for 2011. The projected LULC for 2023 revealed more urbanization of the landscape with potential expansion in the croplands westward and northward, an increase in quarries, and growth in residential centers. The outcomes can help management activities directed toward protection of wildlife in the area. The study can also be used as a guide to other studies aiming at projecting changes in arid areas experiencing similar land use changes. 相似文献
14.
Land change was assessed in the Albertine rift region (ARR) using its central section of north-western Rwanda as case study. This region is one of Africa's most ecologically sensitive environments under severe pressure from human activities. The study maps and quantifies the spatial extent of land use-land cover (LULC) changes between 1987 and 2016 from Landsat images. Transitions between five major land classes were identified in order to understand the trajectory of observed changes. In terms of gains, the forest class, the urban built-up and bare land class increased by 9% and 4% respectively over the study period. The gains of forest were mainly derived from the afforestation of some agricultural lands in the southern part, whereas the gains of built-up and bare lands were mostly from cultivated land which was a net losing class. Forest increase is in line with government's policy to increase the national forest cover to 30% by 2020. Forest losses occurred mostly outside protected areas due to land conversion for settlement and agricultural purposes. Much needed information about changes in LULC over the last three decades is provided. This study demonstrates in a timely manner how to analyse and monitor LULC change and the drivers in an environment where field based research is a challenge due to the mountainous terrain. The ecological richness of the region, which coincides with heightened human population pressure, necessitates the monitoring of land change as input for improving land use planning with focus on conserving biodiversity. 相似文献
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基于多期数据集的中亚五国土地利用/覆盖变化分析 总被引：4，自引：0，他引：4
针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏,现有资料较为陈旧且零散,无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状,利用全球的UMD, DISCover,GLC2000,GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集,提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题,分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他,以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样,草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后,20世纪90年代初至2000年期间,耕地面积大幅度减少,至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势,这说明在此时间段内,由于社会政治制度的变化和市场经济的建立,耕地发生了较大规模的弃耕,弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化,前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间,水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据,尽管分类体系不统一,但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并,可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。 相似文献
16.
USGCRP土地覆被研究的最新动向 总被引：12，自引：1，他引：11
本文根据美国全球变化研究委员会提出的“美国全球变化研究计划”（ＵＳＧＣＲＰ）,概要介绍了土地覆被研究的目标、内容和设想。由于美国在这一领域研究中的领先地位,因此本文基本反映了国际上的最新趋势。 相似文献
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Y.H. Ran X. Li L. Lu Z.Y. Li 《International journal of geographical information science》2013,27(1):169-191
Land cover type is a crucial parameter that is required for various land surface models that simulate water and carbon cycles, ecosystem dynamics, and climate change. Many land use/land cover maps used in recent years have been derived from field investigations and remote-sensing observations. However, no land cover map that is derived from a single source (such as satellite observation) properly meets the needs of land surface simulation in China. This article presents a decision-fuse method to produce a higher-accuracy land cover map by combining multi-source local data based on the Dempster–Shafer (D–S) evidence theory. A practical evidence generation scheme was used to integrate multi-source land cover classification information. The basic probability values of the input data were obtained from literature reviews and expert knowledge. A Multi-source Integrated Chinese Land Cover (MICLCover) map was generated by combining multi-source land cover/land use classification maps including a 1:1,000,000 vegetation map, a 1:100,000 land use map for the year 2000, a 1:1,000,000 swamp-wetland map, a glacier map, and a Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer land cover map for China in 2001 (MODIS2001). The merit of this new map is that it uses a common classification system (the International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) land cover classification system), and it has a unified 1 km resolution. The accuracy of the new map was validated by a hybrid procedure. The validation results show great improvement in accuracy for the MICLCover map. The local-scale visual comparison validations for three regions show that the MICLCover map provides more spatial details on land cover at the local scale compared with other popular land cover products. The improvement in accuracy is true for all classes but particularly for cropland, urban, glacier, wetland, and water body classes. Validation by comparison with the China Forestry Scientific Data Center (CFSDC)–Forest Inventory Data (FID) data shows that overall forest accuracies in five provinces increased to between 42.19% and 88.65% for our MICLCover map, while those of the MODIS2001 map increased between 27.77% and 77.89%. The validation all over China shows that the overall accuracy of the MICLCover map is 71%, which is higher than the accuracies of other land cover maps. This map therefore can be used as an important input for land surface models of China. It has the potential to improve the modeling accuracy of land surface processes as well as to support other aspects of scientific land surface investigations in China. 相似文献
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AutoLogistic 方法在土地利用格局模拟中的应用 —— 以张家界市永定区为例 总被引：7，自引：1，他引：6
土地利用/ 土地覆被变化(LUCC) 是当前研究全球变化的重要内容, 而区域土地利用 格局模拟是LUCC 研究的核心内容之一。以张家界市永定区为研究单元, 根据由2005 年土地 利用现状图和数字高程模型数据源得到的土地利用、地形、河流以及道路等空间数据, 对区 域土地利用类型空间格局的空间自相关性特征进行了建模研究, 并通过在传统Logistic 模型 中引入描述空间自相关性的成份, 实现了能够考虑自相关性因素的回归分析模型 (AutoLogistic 模型), 同时应用该模型对区域土地利用格局进行了模拟和分析。结果显示, 通 过与没有考虑空间自相关性的回归模型(传统Logistic 模型) 相比较, 该模型显示了更好的拟 合优度和更高的拟合准确率(耕地、林地、建设用地及未利用地的ROC 值分别从0.851、 0.913、0.877 和0.852 提高到0.893、0.940、0.907 和0.863)。研究结果说明了基于 AutoLogistic 方法的土地利用格局的相关性建模在一定意义上是合理的。同时研究结果也可以 为永定区及其相似地区的土地利用规划决策提供更为科学的依据。 相似文献
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The objective of this paper is to document the role of fire in shaping the landscape by identifying links between historical fire records and the current landscape indicating that fire favors certain land use/land cover (LULC) types. We geo-referenced fire records taken from 1922 to 2000 in Aitoloakarnania, the largest prefecture -in terms of surface area- of Greece and compared the past LULC classes where fires burned to the present landscape. The outputs indicated a shift of the historic fire ignition points from natural to agricultural-related LULC classes since a significant proportion of fire incidents that, according to the fire records, burnt natural vegetation units is currently located in agricultural landscape units. Additionally, a significant proportion of the fire-affected land cover classes retain their character thus supporting the argument that these classes, especially fire-prone or fire-resistant, have developed mechanisms to cope with fire. In such ecosystems the role of fire is to maintain rather than transform land cover classes.The findings of this research lead us to conclude that fire can be perceived as a long-term landscape modifier in the Mediterranean, although its effects may vary from region to region because of differences in regeneration patterns among the main land cover types, topographic constraints and local fire histories. Historical fire records extending back to the early 20th century proved to provide valuable information that can reveal interesting patterns of fire burning history and explain present land cover and use patterns. This knowledge, documented from historical records, can be used to develop fire management and land cover/land use management planning. 相似文献
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This article presents an econometric analysis of land‐cover change in western Honduras. Ground‐truthed satellite image analysis indicates that between 1987 and 1996 net reforestation occurred in the 1,015‐km2 study region. While some reforestation can be attributed to a 1987 ban on logging, the area of reforestation greatly exceeds that of previously clear‐cut areas. Further, new area was also deforested between 1987 and 1996. Thus, the observed land‐cover changes represent a complex mosaic of changing land‐use patterns across time and space. The analysis contributes to the literature on land‐cover change modeling in that: (1) it compares two econometric approaches to capture complex and often bidirectional changes in land cover from 1987 to 1996 as a function of agricultural suitability and transportation costs, and (2) it addresses techniques to identify and correct for spatial autocorrelation in a categorical regression framework. 相似文献