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土地系统多主体模型的理论与应用 总被引：1，自引：0，他引：1
土地变化科学是理解人类—自然耦合系统的交叉学科研究方向。多主体模型（ABM）作为过程导向模型,对揭示土地变化驱动力,理解土地变化过程有重要作用。本文从理论、应用与建模框架三方面出发,总结了ABM理论基础和相关概念;阐述了ABM在城市和农业土地系统两方面的应用与发展,进一步介绍了横断山区退耕还林ABM研究案例;在梳理ABM建模协议的基础上,提出了主体视角的土地系统ABM建模框架和实施流程。在城市土地利用方面,ABM研究从最初基于景观研究城市扩张,到研究城市内部居住分隔,规划分区,生态功能等多方面;在农业土地利用方面,ABM应用则呈现出更加多样化和个性化的特征,包括农民行为、农户决策、种植系统、农业政策等。相比于传统模型,ABM因其依靠本地知识与数据而使得其构建更为复杂,且不易推广;但因其独特的自下而上模型构架,在探究土地变化驱动力、刻画人类行为对自然环境影响等方面具有不可或缺的作用。 相似文献
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地理系统是多圈层交互的复杂巨系统。地理系统模型是理解和预测不同尺度地理系统格局和过程变化最重要的研究方法。地理系统模型作为可持续发展科学决策必需的工具,是自然地理学重要的研究方向。过去几十年来,在全球变化等全球性重大环境问题和人类科学决策需求的推动下,地理系统模型虽然发展迅速,但还不足以准确地模拟和预测复杂人地耦合系统。本文分别从模型原理、框架和尺度等方面回顾与梳理了地理系统模型从单要素到多要素、从统计到过程、从静态到动态、从单点到区域和全球尺度模拟等发展历程,并总结了地理系统模型对发展人类—自然耦合系统以及模型—数据融合系统的趋势。发展中国的地理系统模型将有助于中国和全球可持续发展的科学决策。 相似文献
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土地利用系统动态变化模拟研究进展 总被引：6，自引：1，他引：5
土地利用/覆被变化与环境要素的动态作用过程自LUCC相关研究计划开展以来一直是重点内容,并且愈来愈受到重视.将土地利用主体的决策过程和环境要素变化过程综合起来研究土地利用系统动态变化,是实现土地自然生态系统与社会经济系统耦合研究的途径与方法.本文在对土地利用系统复杂性分析的基础上,提出目前土地利用系统变化模拟需要解决的基本科学问题,主要包括土地自然环境要素对土地利用主体决策的影响、不同空间尺度土地利用主体及主体间相互作用及在此基础上的区域土地利用动态变化模型研究.土地利用模型是分析土地利用系统结构与功能的有力工具,通过分析土地利用系统模拟研究进展发现国内外真正实现了自然生态系统和社会经济系统综合研究的模型尚不多见.基于主体的土地利用模拟方法综合了土地利用变化中空间变化和主体决策过程,适合于分析土地利用系统变化的空间过程、空间相互作用和多尺度现象.本文在对国际上基于多主体模型进行土地利用系统模拟的相关进展、模拟平台等分析评述的基础上,提出未来我国开展基于多主体模型进行土地利用变化研究的建议. 相似文献
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LUCC驱动力模型研究综述 总被引：30，自引：2，他引：30
驱动力研究是土地利用变化研究中的核心问题。土地利用变化驱动力模型是分析土地利用变化原因和结果的有力工具，模型通过情景分析可为土地利用规划与决策提供依据。基于不同理论的驱动力研究方法很多，论文选取了几种国内外应用较多的LUCC驱动力模型进行综述，分析了每个模型的优缺点及适用范围，最后得出结论：1) 基于过程的动态模型更适于研究复杂的土地利用系统。2) 基于经验的统计模型能弥补基于过程的动态模型的不足。3) 基于不同学科背景的模型进一步集成将是LUCC驱动力模型未来的发展趋势。 相似文献
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在多种自然及人文因素驱动下，中国的土地系统正发生深刻变化。建模预测土地系统变化，一方面可为国土空间规划等国家重大需求问题提供决策支持，另一方面可为土地变化机理及地表综合模拟研究提供研究支持。论文针对土地变化模型展开综述，梳理20世纪90年代以来国内外土地变化模型的起源与发展，总结发展趋势，讨论土地变化模型的现存挑战并提出展望。研究发现，目前土地变化模型存在两大发展趋势：供需关系平衡化、模型参数的组合与优化。其中供需关系平衡化体现在从单方面考虑“供”或“需”的模拟到“供—需”平衡模拟的核心思想转变，并存在两大主要路径：“自上而下”的降尺度空间化路径、“自下而上”的科学化需求耦合路径。模型参数的组合与优化一方面体现在模型中的土地变化规则从描述性规则为主逐渐转向组合式的参数化规则为主，另一方面体现在围绕参数优化开展的一系列回归模型改进及机器学习融合研究。同时，土地变化模型仍存在一系列挑战，具体包括核心机理的数学分歧、从“非监督模拟”到“监督模拟”的起步与挑战，以及新范式(矢量数据范式和混合栅格范式)未充分弥补旧范式(栅格数据范式)的遗憾。未来应重点关注土地变化模型中的数学机制，深入评估对比现... 相似文献
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复杂系统理论与Agent模型在土地变化科学中的研究进展 总被引：15，自引：4，他引：11
基于复杂系统理论与Agent 模型,分别从理论与方法的角度梳理并总结了当前土地变化科学的研究进展。复杂系统理论为研究土地变化所处的“耦合的人类-自然系统”及其复杂性问题提供理论支撑;而基于Agent 的模拟作为研究复杂系统的重要工具,为传统土地变化模拟提供新的方法支持。当前,ABMs与土地变化模型相结合(ABM/LUCC),无论是模型构建还是模型应用均取得了显著进展。然而,其也存在诸多问题,尤其是理论与应用脱节,使很多建模者容易陷入“为建模而建模”的误区。此外,现有的ABM模型设计较为随意,模型间差异太大,不利于跨区域比较研究的开展。因此,虽然ABM是认识复杂系统的有效方法,但是建模之前离不开对系统复杂性的深入研究;基于Agent 的土地变化模拟的意义在于充分表达“人类-自然”系统的综合复杂关系,从而合理的预测土地变化(结构与功能) 的动态过程,解释并评价土地变化的可能影响。 相似文献
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土地利用/土地覆被变化(LUCC)模型研究进展 总被引：45，自引：4，他引：41
土地利用/土地覆被变化(LUCC)是全球环境变化的重要原因,LUCC模型研究始终是土地变化科学研究的重点.论文系统总结了近10年来国内外LUCC模型在理论、方法、实践应用等方面取得的新进展.指出了亟待解决的问题,并对今后的发展方向进行了展望.研究发现,①LUCC模型的功能和作用呈现多样化趋势,是了解、认识和解释土地利用系统的动态变化特征、过程和效应的有效工具,可以服务于土地利用管理和政策的制订.②模型的核心内容是研究LUCC时空变化格局,模型发展正经历从单一的非空间模型向非空间模型和空间模型融合的演进过程,但多数模型只重视空间变化机制研究,而对时间机制考虑不足.③反馈机制是LUCC系统的一个重要特征,现有模型在反馈机制方面的研究尚十分薄弱,研究不同时空尺度的反馈机制必将是末来LUCC模型的新焦点.④LUCC研究本质上是"人类-环境"关系研究,以往模型多为局部均衡分析模型,未来LUCC模型发展趋向应从系统观和整体观角度来综合考虑"人类-环境"相互作用机制,这也是LUCC模型的最高更次的科学难点问题.⑤多尺度、多层次的综合研究是LUCC模型的必然要求,模型空间尺度已经从早期的单一空间尺度转变到现今的多空间尺度,但尺度推移仍是模型研究中值得深入探讨的问题.⑥尽管LUCC模型验证方法趋于多元化,但目前还没有一个模型验证的统一标准和规范,参考数据的不足也大大限制了模型验证效果,如何对LUCC模型的可靠性和科学性进行合理验证始终是LUCC模型所面临的关键挑战之一. 相似文献
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基于主体模型的人地系统复杂性研究 总被引：2，自引：1，他引：1
《地理研究》2017,(10)
人地系统是人类社会与地理环境的耦合系统,属于典型的复杂系统。基于主体的模型(Agent-based models,ABM)作为研究复杂系统的重要工具,可以为人地系统研究提供新的方法支持。与传统模型不同,基于主体的模型更多的关注"人"的研究,注重体现人类主体行为决策在人地系统变化中的重要作用,并以一种空间显性的方式来表现人类活动对地理环境的动态影响。在总结回顾人地系统理论的基础上,介绍ABM的基本理论与技术,综述ABM在生态过程、生态系统管理和土地利用/覆被变化三个方向的应用及研究现状,分析概括ABM模拟中存在的主要问题,并对ABM未来发展的方向进行探讨。 相似文献
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全球变化背景下脆弱性研究进展与应用展望 总被引：12，自引：1，他引：11
基于国内外脆弱性研究文献资料的回顾,对脆弱性研究的演进过程、研究现状与进展、面临的挑战进行了梳理与分析,指出了脆弱性研究对于推动地理学人地系统研究的借鉴意义。作为当前全球环境变化及可持续性科学领域的一种新的研究视角,脆弱性研究得到了地理学以及相关学科的广泛关注,呈现出跨学科、综合集成的研究趋势,在概念体系、分析框架、评价方法等方面研究进展丰富,但尚未在学科交叉融合的基础上形成独立完善的理论与方法论体系。随着脆弱性研究越来越关注人文与自然要素综合作用下的耦合系统脆弱性过程与机制,脆弱性研究在分析人地相互作用的尺度嵌套问题、促进人地系统研究的综合集成与学科交融、增强人地系统研究的实践指导方面具有重要的应用价值。 相似文献
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长三角城市土地扩张与人口增长耦合态势及其驱动机制 总被引：9，自引：4，他引：5
长三角是中国城市土地快速变动和人口快速集聚的热点地区,厘清并协调城市土地扩张与人口增长间的关系,对统筹区域土地资源合理配置,调控人口流动及实现新型城镇化意义重大。以长三角16个城市为研究对象,采用重心耦合模型和基于人均约束性构建的协调性系数,对1994-2012年城市土地扩张与人口增长的总体耦合态势及演变、空间耦合特征及格局进行分析,并探讨影响城市土地扩张与人口增长耦合的驱动机制。结果表明：① 长三角城市土地扩张速度整体快于人口增长速度,二者增长具有明显的阶段特征和显著的空间差异特征。② 长三角城市土地扩张与人口增长耦合关系处于不断变化过程中,人地耦合关系整体上呈现出增强—减弱—增强的态势,土地重心与人口重心间的距离不断缩小,土地扩张与人口增长间协调性逐步增强;城市土地扩张与人口增长空间耦合类型中,人口过快增长型和人地基本协调型数量有所减少,但其在空间分布上呈现集中的趋势;土地快速扩张型的数量有所增加,在空间上呈现扩散的趋势,各城市人地配置协调程度不高。③ 经济发展、产业结构升级调整、交通发展与区位条件变化、政策因素等是影响长三角城市土地扩张与人口增长及其耦合变化的重要驱动因素。 相似文献
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国际LUCC模型研究进展及趋势 总被引：15，自引：1，他引：14
LUCC模型有助于深刻理解土地利用系统动态.经过10多年的发展,LUCC模型在理论和实践方面有了很大发展.开发新一代LUCC模型成为了GLP的一项重要任务.在大量阅读分析国际上LUCC模型应用研究的基础上.基于土地利用变化与骄动力之间相互作用表征方法的差异,从认识论的角度出发,本文将LUCC模型概括为经验一统计模型、概念机理模型和综合模型,并分别对各类模型的概念、技术方法、应用以及存在的缺陷等进行了分析.发现各种模型均能够解决特定的LUCC问题,同时也存在着缺陷和局限性.目前,LUCC建模中仍存在着时空尺度和数据方面的问题,未来LUCC模型发展趋势主要表现在解决LUCC中多尺度问题,评价和解决空间领域效应和时间动态方而的问题,土地系统可持续性综合分析与建模等方面. 相似文献
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中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题 总被引：164，自引：16，他引：164
土地利用 /覆被变化是全球变化的重要组成部分和原因 ,因而是全球变化领域中重要的研究方向之一。本文在评述了中国土地利用 /覆被变化研究的现状、取得的进展及存在问题的基础上 ,提出应把土地利用 /覆被变化研究的理论体系、不同空间尺度的土地利用 /覆被变化的动态模型、土地利用 /覆被变化与全球环境变化和可持续发展之间的关系作为重点加以研究 ,以提高中国土地利用 /覆被变化的研究水平。 相似文献
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Land change science has become an interdisciplinary research direction for understanding human-natural coupling systems. As a process-oriented modelling approach, agent based model(ABM) plays an important role in revealing the driving forces of land change and understanding the process of land change. This paper starts from three aspects: The theory, application and modeling framework of ABM. First, we summarize the theoretical basis of ABM and introduce some related concepts. Then we expound the application and development of ABM in both urban land systems and agricultural land systems, and further introduce the case study of a model on Grain for Green Program in Hengduan Mountainous region, China. On the basis of combing the ABM modeling protocol, we propose the land system ABM modeling framework and process from the perspective of agents. In terms of urban land use, ABM research initially focused on the study of urban expansion based on landscape, then expanded to issues like urban residential separation, planning and zoning, ecological functions, etc. In terms of agricultural land use, ABM application presents more diverse and individualized features. Research topics include farmers' behavior, farmers' decision-making, planting systems, agricultural policy, etc. Compared to traditional models, ABM is more complex and difficult to generalize beyond specific context since it relies on local knowledge and data. However, due to its unique bottom-up model structure, ABM has an indispensable role in exploring the driving forces of land change and also the impact of human behavior on the environment. 相似文献
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土地变化的生态效应研究方法 总被引：3，自引：0，他引：3
土地变化研究是全球土地计划(GLP)的重要组成部分,并逐渐演化成新的研究领域——土地变化科学(LCS)。土地变化对陆地生态系统造成了深远影响,其生态效应研究在全球和区域尺度上广泛开展。该文对土地变化的大气、水文、土壤、生物单要素效应及区域综合生态效应的主要研究方法和技术手段进行总结。结果表明,在观测和试验基础上,抽象出数理模型对土地变化的生态效应进行模拟以及定量评价是主要研究方法;借助于多时空尺度模型,土地变化的大气、水文效应研究已经相当深入,但区域综合生态效应的研究还比较薄弱,主要以影响评价为主;建立多元素耦合、多尺度集成的机理模型和综合定量评价是今后发展的重要方向。 相似文献
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按照地理学科发展趋势,对城镇化与生态环境耦合的研究将由定量描述转入动态模拟。目前,城镇化与生态环境耦合动态模拟模型呈现多元化。论文系统梳理了其中4类常见的动态模拟模型,包括城镇化与生态环境耦合系统动力学模型、基于人工智能算法的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型、基于土地利用变化的城镇化与生态环境耦合动态模拟模型以及基于多模型集成的城镇化与生态环境耦合复合模型。主要结论如下：系统动力学模型被广泛应用于城市复杂系统、城市转型和可持续发展以及城镇化与生态环境单要素耦合的动态模拟之中,但存在空间解释不足以及忽视系统自适应性等问题;人工智能算法(ANN和BN)在自学习、自组织、自适应系统或不确定性系统模拟中具有显著优势,并被应用于城市扩张、环境变化、资源需求以及生态脆弱性的识别之中,但应用面相对狭窄且限制条件偏多;土地利用变化模型(CLUE/CLUE-S、CA和MAS)局限于从土地城镇化视角模拟城镇化与生态环境耦合;基于多模型集成的复合模型实现了各模型之间的优势互补,已成为城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的发展趋势。今后,应从技术和理论2个层面实现城镇化与生态环境耦合动态模拟模型的进一步发展,并加强对微观过程的模拟。 相似文献
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土地变化科学中的尺度问题与解决途径 总被引：10，自引：1，他引：9
尺度问题是土地变化科学中的关键问题。总结国内外近10年来土地变化研究中尺度问题的进展表明:土地变化研究中的尺度问题多集中于数据处理、格局与过程的表征、驱动力的影响、模型运用、生态环境效应以及土地政策与可持续管理等方面。尺度问题主要产生于地理现象的异质性、地理系统的等级性、响应与反馈的非线性、干扰因素的影响及主观认识的局限等。土地变化中尺度问题研究的一般途径为尺度选择-尺度分析-尺度综合;尺度选择时应该以问题为指向,数据为基础,选择适宜的尺度;尺度分析中需要从更大尺度和更小尺度同时开展分析,找出重要的变化动态,防止信息的遗漏或夸大;尺度综合是认识全球与地方关系的纽带,可将其分为尺度上推和尺度下推,在尺度综合中方法是主导,目标是寻找各尺度之间的"连通性"。模型有助于深刻理解土地利用系统动态,发展嵌套式模型是目前尺度综合研究中的重要内容。 相似文献
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北京市土地利用空间格局演化模拟及预测 总被引：5，自引：2，他引：3
土地利用空间格局的演化模拟可定量地从空间尺度揭示区域土地利用变化的驱动因素,是厘清未来时期内土地变化的重要途径。基于CLUE-S模型,以北京市为研究案例,结合1985、2000和2010年三期土地利用数据,运用Logistic逐步回归方法识别了北京市各种土地利用类型演化的驱动因素,对北京市土地利用空间格局进行模拟。在此基础上,基于北京市社会经济发展、土地利用规划、资源禀赋及生态保护等不同情景,对北京市2020年土地利用空间分布格局进行模拟及预测。结果表明：①不同的时期内,驱动因子对不同土地利用类型的影响呈现差异性,其中交通因素及社会经济因素对土地利用类型的转化率影响较显著,坡度对各个土地利用类型的影响较大。②通过对2010年北京市土地利用变化的模拟结果来看,Kappa指数为87.03%,说明预测结果与实际土地利用情况有较好的一致性。③预测结果显示,北京市的城市发展均表现为继续向外扩展,且以东南、东北为主要扩展方向,但扩张的程度存在差异。 相似文献