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土地利用方式及其转移对区域氮素迁移和水体氮负荷产生重要影响,但量化自然发展、耕地保护和生态保护等多情景下土地利用方式氮排放时空变化特征,揭示流域水体氮负荷对土地利用变化的响应机制仍面临挑战。本研究以巢湖流域为研究区,通过遥感解译多时相土地利用类型数据,借助PLUS和InVEST模型探索不同情景下氮排放对各土地利用类型变化的响应机制。结果表明:(1)2000—2020年期间,巢湖流域建设用地面积的增加(626.14 km2)主要占据的是耕地(减少了775.64 km2),城市化建设成为土地利用方式变化的主要驱动力;(2)PLUS模型多情景预测结果显示:2020—2030年间土地利用变化特征与2000—2020年基本保持一致,但各用地间的转换频率降低;(3)经InVEST模拟,耕地面积缩减而导致氮排放的减少量(340.17 t)大于建设用地等面积增加带来的氮排放增加量(170.11 t),使2000—2020年间巢湖流域土地利用所排放的总氮量呈降低趋势,由2000年的4768.04 t降至2020年的4597.98 t;(4)不同情景下,2030年各土地利用方式的氮排放量较2020年均呈降低趋势。其中,生态保护情景既有效地保障了巢湖流域生态功能又展现出较好的氮减排效果(113.36 t);鉴于此,建议流域管理部门应通过合理规划各用地类型的发展,严格控制建设用地对林草地、水域等生态用地的侵占,以期削减流域水体氮负荷、缓解氮素治理压力。 相似文献
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近30年中国沿海围垦土地利用格局及其驱动机制 总被引：1，自引：0，他引：1
《中国科学:地球科学》2020,(6)
文章以近30年中国沿海地区围垦土地为研究对象,以1985年为基期,分为1985～1990年、1990～1995年、1995～2000年、2000～2005年、2005～2010年、2010～2016年六个时段,系统剖析了中国沿海围垦土地时空演变特征、格局与驱动机制,模拟分析了三种不同发展情景下的围垦土地利用变化及其社会经济、生态环境综合效应.结果表明:(1)近30年中国沿海地区围垦土地9310.6km2,设施农业用地、工矿用地与空闲地面积较大,分别占总围垦面积的42.1%、14.08%和13.9%;全国沿海土地围垦面积变化可划分为增长速率降低阶段、增长速率提升阶段、增长速率减缓阶段;(2)近30年土地围垦最终流向为耕地、农业设施用地与工矿用地,受政策、经济、人口的驱动影响明显,最终形成土地围垦的恶性循环;(3)在三种不同模拟情景下,生态环境效应下降,社会经济效应逐渐增加,珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区的社会经济效应的增速起点时间具有明显差异,分别为1990年、2000年和2005年.最后,深入探析了围垦土地利用问题产生的根源及成因,提出了实现沿海围垦土地可持续利用和加强沿海地区生态环境保护的对策与建议. 相似文献
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基于多智能体系统的空间决策行为及土地利用格局演变的模拟 总被引：7，自引：0，他引：7
探讨了基于多智能体系统(MAS)的城市土地利用动态变化模拟的新方法. 模型是由相互作用的环境层和多智能体层组成. 旨在探索城市中居民、房地产商、政府等多智能体之间, 以及多智能体与环境之间的相互作用而导致城市空间结构的演化过程. 以广州市海珠区为实验区, 模拟了其1995~2004年的土地利用动态变化情况. 并与元胞自动机(CA)模型进行了对比研究, 结果表明MAS在模拟较为复杂的城市时比CA有更高的精度和更接近实际的空间格局. 相似文献
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根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著. 相似文献
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根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著. 相似文献
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根据三工河流域绿洲1978,1987年航片、1998年TM影像以及土壤、水文与社会经济资料,综合运用遥感、GIS、土地利用/覆被变化(LUCC)指数模型、Logistic逐步回归模型及所提出的因子加权和指标,分析表征影响因子对区域土地利用空间格局的影响程度,比较小规模家庭承包和大规模农场耕作的两种典型土地经营模式下的LUCC过程和驱动力.耕地、草地控制全区土地利用的基本格局,耕地、城镇村工矿用地面积逐年增加,家庭经营区林草地面积均大幅度减少,而农场经营区仅草地有所减少(减幅12.0%),林地却增加了(增幅13.7%);研究区前期(1978～1987年)土地利用变化比后期(1987～1998年)剧烈,家庭经营区土地利用变化比农场经营区剧烈.政策是土地利用变化的决定性因素,水资源是土地利用的先决条件,在政策的宏观控制和水资源的约束下,全区土地利用变化的主要驱动因素为人口和经济,主要的限制因素为土壤肥力和地下水埋深;家庭经营区人为驱动占主导地位,农场经营区自然因素的限制作用更加突出.影响因子波动越大的区域或时段,其土地利用的变化也越显著. 相似文献
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气候变化将对水资源产生重要影响, 评估其潜在影响可为区域可持续发展提供重要的依据. 本研究的目标是评估2010~2039年气候变化对黄土高原黑河流域水资源的可能影响并进而探讨适应性对策. 基于4种全球环流模式(CCSR/NIES, CGCM2, CSIRO-Mk2和HadCM3)的各3种排放情景(A2, B2和GGa), 使用比例法预估了降水、最高和最低温度的未来变化; 使用SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型模拟气候变化的水文响应; 基于元胞自动机-马尔可夫模型(CA-Markov)建立未来土地利用情景. 结果表明, 与目前气候相比, 全球环流模式预测年均降水变化-2.3%~7.8%, 年均最高和最低温度分别增长0.7~2.2和1.2~2.8℃. 不考虑土地利用变化时, SWAT预测2010~2039年的年均径流变化-19.8%~37.0%, 土壤水分含量变化-5.5%~17.2%, 蒸散量普遍增长0.1%~5.9%. 尽管水文气象变量的变化复杂, 但增长的概率较大; 且水文过程将发生变化, 如冬季径流减少等. 考虑土地利用变化时, 较2000年土地利用, 建立的2015土地利用情景将分别增加土壤水分和径流4.0%和5.7%而减少蒸散0.6%. 这表明调整土地利用模式可以有效调控水资源, 可被用来减缓气候变化的不利影响. 相似文献
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本文提出利用全球应变率资料模拟全球地震活动特征的基本思想, 并作了初步探索。 利用GSRM的全球应变率场结果, 初步设计了模拟全球地震活动时空分布特征的细胞自动机模型。 该模型把地球考虑为一个自组织的整体系统, 制定了细胞自动机的演化规则, 获得了模拟的人工地震目录。 初步的模拟结果基本反映了全球地震活动的主要分布特征, 体现了全球构造活动强弱的主要格局, 初步达到了利用GPS等实测资料计算的应变率作为细胞自动机网格状态及其改变量来模拟复杂的全球地震活动特征的实验目的。 相似文献
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中国近期土地利用变化的空间格局分析 总被引：236，自引：11，他引：236
在全球环境变化研究中, 土地利用和土地覆被动态越来越被认为是一个关键而迫切的研究课题. 依据覆盖中国1990年代末期5 a时间间隔的陆地卫星数据资料, 研究了土地利用变化的特征和空间分布规律. 依据土地利用动态度的概念, 在1 km格网土地利用变化数据基础上, 根据区域近期土地利用动态特点与社会、自然环境综合特 征, 设计了全国土地利用动态区划图, 揭示了土地利用变化过程的空间格局. 总体上, 传统农作区(包括黄淮海平原、长江三角洲地区和四川盆地等)城镇居民建设用地的扩张侵占了大面积的耕地, 而北方农牧交错带与西北绿洲农业区由于生产条件、经济利益和气候变化等方面的原因, 耕地开垦现象最为突出. 国家退耕还林还草政策的实施效果在局部地区有所体现, 但截至2000年, 尚未对土地覆被变化产生区域性的影响, 此5 a期间森林砍伐现象依然比较严峻. 本项研究, 实现了中国现代土地利用动态区域单元的划分, 揭示了中国现代土地利用变化的时间-空间属性并为其特征分析提供了区域格局框架. 该项研究是地理科学对研究对象的“空间格局”与“时间过程”特征进行集成研究, 揭示研究对象“变化过程的格局”, 以及“格局的变化过程”的一次有益的尝试. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2020,(3)
城市用地的扩张模拟是土地利用/土地覆盖变化(LUCC)研究的核心问题之一.文章耦合了最大熵模型(Maxent)与元胞自动机(CA),并提出一种新的城市扩张模型(Maxent-CA),模型简单并可以从单期遥感影像中获取转换规则.以2000年中国地区的遥感数据为基础数据,结合人口密度、到城市的距离等空间变量,构建了Maxent-CA模型并分析其训练样本、邻域空间结构和空间尺度等,实现对模型的参数校正与验证.研究发现,当训练样本的采样比例与城市用地的转变量在全区的占比相匹配而且采用冯诺依曼邻域结构时,模型将得出更好的模拟结果.随着空间分辨率的降低模拟结果的空间结构变得简单,但是模拟精度也会受到明显影响.与传统逻辑回归CA模型对比, Maxent-CA能够很好地避免产生城市中心团簇的现象,将有助于得出更接近于真实情况的模拟结果,也能很好地满足大区域的城市扩张模拟的需求. 相似文献
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提出利用全球应变率资料模拟全球地震活动特征的基本思想,并作了初步探索。利用GSRM的全球应变率场结果,初步设计了模拟全球地震活动时空分布特征的细胞自动机模型。该模型把地球考虑为一个自组织的整体系统,制定了细胞自动机的演化规则,获得了模拟的人工地震目录。初步的模拟结果基本反映了全球地震活动的主要分布特征,体现了全球构造活动强弱的主要格局,初步达到了利用GPS等实测资料计算的应变率作为细胞自动机网格状态及其改变量来模拟复杂的全球地震活动特征的实验目的。 相似文献
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采用以植物功能型为基础的中国气候-植被分类模型,利用中国1951～1980年30年的气象数据及全球最低和最高温室气候排放方案下的未来气候情景（SRES-B2和SRES-A2）,模拟了中国东北样带和中国东部南北样带的植被分布格局及其变化．结果表明,植被分布格局在未来气候变化情景下将发生重大变化,而驱动植被分布格局变化的关键因子是热量和水分,但是不同植被类型的变化对热量和水分的响应程度不同．植被变化对热量的敏感性要大于水分,未来气候变暖将对植被分布格局产生重大影响． 相似文献
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太湖流域土地利用变化的水文响应模拟 总被引：4，自引：2，他引：2
以城市化快速发展的太湖流域为研究对象,采用1985、1995和2000年TM/ETM土地利用解译资料,应用区域尺度单元格网分布式水文模型,进行长序列水文模拟,定量评估太湖流域土地利用变化及其水文响应特征,为流域用地规划、水资源管理以及灾害防治提供决策参数.研究显示,自1985年到2000年,太湖流域城镇面积扩展了40.38%,增加量占太湖流域总面积的3.88%.在1980-2000年的雨情下,全流域土地利用变化导致产流量平均增加4.11%,约为7.56×108 m3,最高值为11.76%,约为10.0×108 m3.受土地利用变化空间差异影响,产流量增加具有较大区域差异,城镇快速扩展的苏锡常地区和浦东浦西地区,土地利用变化导致产流量平均增加为10.07%和7.03%,最高增量达20%-30%. 相似文献
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利用蚁群智能挖掘地理元胞自动机的转换规则 总被引：3，自引：0，他引：3
提出了基于蚁群智能算法(Ant Colony Optimization, ACO)的地理元胞自动机(ACO-CA). 元胞自动机(CA)具有模拟和预测复杂的地理现象演变过程的能力. CA 的核心是如何定义转换规则, 但目前的方法所获取的转换规则大都是隐含的, 是通过数学公式来表达. 当研究区域较复杂时, 确定CA的模型结构和参数有一定困难, 需要使用智能式的方法获取有效的转换规则. 提出了一种基于蚁群智能来自动获取地理元胞自动机转换规则的新方法. 该方法所提取的转换规则毋需通过数学公式来表达, 能更方便和准确地描述自然界中的复杂关系, 并且这些规则比数学公式更容易让人理解. 将ACO-CA应用于广州市的城市模拟实验中, 取得了较好的结果. 并与See5.0决策树模型进行了对比研究, 对比实验结果表明: 蚁群智能算法在提取CA转换规则时比See5.0 模型更具有优势. 相似文献
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基于有限元方法,参照细胞自动机模型,建立了一个地震活动演化的动力学模型.在这个模型中,根据边界条件和单元介质参数的分布,利用有限元方法确定各单元的应力增长速率.每个单元设定初始应力和摩擦因数,利用破裂准则可得到单元破裂所需时间.当单元破裂后,将破裂单元作为内部边界,利用有限元方法计算由于这个单元破裂对系统其他单元造成的应力调整.根据上述规则,建立一个由30×40个节点组成,在定常位移速率边界条件作用下的地震活动模型,探讨了区域应力场的动态演化、地震活动图像和各种参数变化对地震活动的影响.结果表明该模型在研究地震活动方面有一定优势并具有实用价值. 相似文献
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地震复杂性成因的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
以最简单的弹簧滑块模型为理论基础,由完全确定性的动力学公式出发,采用细胞自动机技术,研究模拟地震序列时、空、强复杂性的成因。当中公有非线性动力学因素时,模拟序列的时空强特征十分复杂,当引入弹性结构的不均匀性,模拟大事件的空间和强度特征明显受控于断层的不均匀性。由模拟结果推测认为地震的复杂性是由于地球的不均匀性和断层破裂的非线性动力学相互作用而引起的。 相似文献
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黄河三角洲土地利用时空复合变化图谱分析 总被引：33，自引：2，他引：33
以地学信息图谱理论方法、地理信息系统时空复合体模型为依据, 提出土地利用变化图谱研究方法, 并把记录这种时空复合信息的基本单元称之为“图谱单元”, 它是由“相对均质”的地理单元和“相对均质”的时序单元复合而成的空间-属性-过程一体化数据.以黄河三角洲40a (1956~1996年)土地利用4期空间数据(1956年, 1984年, 1991年, 1996年)为基础, 合成了一系列土地利用图谱, 包括3个时序单元的土地利用变化图谱, 40a变化过程图谱, 并通过建立信息重映射表对图谱单元时空复合信息进行重新分类、提取与综合, 即图谱重构, 提取了黄河三角洲40a土地利用变化的“涨势”系列图谱、40a“涨势”变化过程图谱和40a土地利用时空演变模式图谱.图谱分析采用空间查询与统计分析、图谱单元分类排序、土地利用变化转移矩阵三种方法相结合, 逐一分析不同时序单元、不同时间尺度土地利用格局的变化规律, 并分析了40a土地利用时空演变模式图谱的区域分异特征. 运用图谱方法对区域性土地利用“动态变化过程中的空间格局”与“空间格局的动态变化过程”进行了一体化的综合研究. 相似文献