中国东、西部土地利用现代过程时空模式对比研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 侯西勇 |
| 答辩日期 | 2005-08-26 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘纪远 ; 庄大方 |
| 关键词 | 土地利用/覆盖变化 对比研究 景观特征 时空动态格局 驱动力 情景分析 马尔科夫 元胞自动机 中国东、西部 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 土地利用/覆盖变化（LUCC）是地球表层自然因素与人文因素结合最为紧密的部分，是全球变化的重要原因和结果之一，在很大程度上影响区域生态环境的质量与社会经济可持续发展的能力，因此成为当前国际、国内研究的热点问题和前沿领域。中国是国际LUCC研究的热点区域之一，国内、外学者已经对其土地利用/覆盖变化现代过程进行了多项研究，但是基于全国范围精度可靠的空间数据的研究并不多见。本文以1980年1:1000000比例尺和2000年1:100000比例尺土地利用数据为基础，并通过东、西部的比较，对改革开放20年来的土地利用变化（以农业用地和林地）进行深入的研究。在对近年来国内、外土地利用/覆盖变化研究的内容、技术、方法、理论、成果和进展等进行分析和总结的基础上，着重开展了如下研究内容： 对比并统一了1980年、2000年土地利用分布矢量数据的空间精度和分类系统；运用景观生态学的理论和方法，对比了东、西部斑块尺度、类型尺度和景观尺度上土地利用变化的特征；通过矢量数据空间叠加分析，研究了各土地利用类型的数量变化特征，并且基于马尔科夫理论和面积转换矩阵，系统地分析了土地利用变化类型的数量结构特征及其东、西部差异；在10km尺度上构建了土地利用类型空间分布和土地利用变化类型空间分布的结构性栅格数据集，深入探讨了水田、旱地、林地、草地和未利用土地、水域、城乡工矿居民用地的空间分布特征、时空动态特征及其生态环境背景特征；在10km尺度上计算了1980-2000年间的综合土地利用动态度、土地利用程度综合指数及其变化，从而对东、西部土地利用变化的综合特征进行了详细的分析；将各土地利用变化类型综合为9个大类，对中国1980-2000年间土地利用现代过程进行了动态区划研究；分别从自然控制因子和人文驱动因子两个方面，运用不同的技术方法探讨了东、西部土地利用变化的驱动力与驱动机制；运用马尔科夫链理论和规划研究方法，对未来时期（2010年和2020年）东、西部土地利用变化情景进行了对比研究，并进一步利用元胞自动机技术分别对马尔科夫情景和两种规划情景进行了空间化模拟预测研究，基于模拟结果，对比分析了东、西部未来时期土地利用变化的热点区域。 通过研究，总结东、西部土地利用现代过程时空模式主要特征和规律如下：1.东部土地利用景观破碎程度远远高于西部，但是土地利用斑块的几何形状和分形特征却不如西部复杂；东部土地利用景观正处于集中化的演变阶段，而西部则处于分散破碎化的发展阶段；类型尺度和景观尺度的若干景观指数进一步表明1980-2000年间东、西部土地利用分布和变化的空间格局具有极为复杂的内在特征和比较强烈的区域差异性。2.东、西部土地利用结构及其变化状况存在较大差异：东部以耕地和林地为主，西部则以草地和未利用土地为主；1980-2000年间，东部水田增加、旱地减少而耕地总量增加，西部则是水田减少、旱地增加而耕地总量略减；东、西部林地均增加、草地和未利用土地均减少、水域东减西增、城乡工矿居民用地均增加；就变化速度而言，东部城乡工矿居民用地增加、草地和未利用土地减少比较突出，西部城乡工矿居民用地和水域的增加比较突出。全国范围内20年来土地利用变化的总体趋势是耕地略有增加、林地显著增加、城乡工矿居民用地快速增长、草地和未利用土地大量减少、水域变动明显等；总之，1980-2000年间，东部地区优质高产耕地的流失和西部地区生态环境脆弱带农业用地的显著扩张构成了中国土地利用变化最显著的特征。3.水田、旱地、林地、草地和未利用土地、水域、城乡工矿居民用地6个土地利用类型之间存在36个土地利用变化类型（30个实际变化类型和6个不变类型）；在实际变化类型中，东部地区的草地和未利用土地→林地、旱地→水田、水田→林地、林地→旱地、旱地→林地、草地和未利用土地→旱地、林地→水田、水田→旱地、林地→草地和未利用土地、旱地→草地和未利用土地等10个变化类型的面积规模比较突出，而西部地区的林地→草地和未利用土地、草地和未利用土地→林地、草地和未利用土地→旱地、旱地→草地和未利用土地、旱地→林地、林地→旱地等6个变化类型的面积规模比较突出。4.耕地空间分布存在非常显著的“东西差异”和“南北差异”特征，东部耕地分布面积远远高于西部，北方以旱地为主，南方以水田为主；东部地区的长江中下游平原、三江平原、东北平原、海河入海口附近等区域水田净增加比较突出，主要是旱地改水田或者水域、湿地等开垦为水田；西部地区农牧交错带旱地的增加非常突出，主要是以林草地的开垦为主。林地主要集中于中国东南部和东北部，西北地区则很少分布；东、西部林地覆盖率均大幅度提高，但是林地增加的空间分布格局很不均衡。草地和未利用土地主要分布在西部，东部分布面积则很少；全国范围内草地资源时空变化非常剧烈，大量草地被开垦为耕地、开发成城乡工矿居民用地、或者用于植树造林等；东部草地和未利用土地输入在空间区域和程度上都远远低于其输出，因而以净减少为主要特征；西部幅员辽阔，草地和未利用土地变化的空间格局相对复杂。水域变化的基本空间格局特征是东减西增；东部地区减少的水域主要是变成了耕地、城乡工矿居民用地等；西部农牧交错带水域变动明显，总体上净减少；青藏高原水域变动的广度和深度都非常突出，总体上以水域的净增加为基本特征。东部城乡工矿居民用地分布特别密集，增长速度也非常惊人，尤其是环渤海区域、长江三角洲和珠江三角洲等区域城市化水平很高，已经基本上形成都市区连绵带，占用耕地是其最主要的增长方式；西部城乡工矿居民用地总量少、空间分布不均匀，而且增长速度远远低于东部，河套地区、四川盆地、西南区域、甘肃东南部与河西走廊以及新疆西部与北部是城乡工矿居民用地分布相对较多的区域。5.1980-2000年间，中国综合土地利用动态度的空间分布很不均匀；全国范围65.67%的区域综合土地利用动态度数值大于0，表明大多数区域都发生了某些土地利用类型的变化；但是，总的来说，东、西部10km尺度土地利用变化以中低程度的变化为主。6.根据1980-2000年间土地利用现代过程的时空模式特征，将土地利用变化类型归纳为9个综合类型，并依据其空间分布格局将全国划分出15个土地利用动态区：东北大小兴安岭林—草转换主导区，东北东部林—耕转换主导区，东北平原耕地内部转换主导区，环北京植树造林主导区，华北、黄土高原及河西走廊农牧交错带草—耕转换区，黄淮海耕地与城镇用地增加区，长江中下游耕地内部转换区，西北林—草互动与草—耕互动并重区，四川盆地耕地内部转换主导区，东南丘陵植树造林与林地开垦并存区，东南沿海退耕还林主导区，云贵高原退耕还林与林草互换并重区，西南林草互换主导区，藏东南林草显著增加区，青藏高原水域明显变动区。7.引起区域土地利用/覆盖变化的驱动因子可以归结为自然控制因子和人文驱动因子两大类。气候、地貌和植被对土地利用变化的影响作用比较突出，而土壤的作用则相对较低；具体到各个因素，则湿润指数、降水和≥10℃积温等对东、西部所有土地利用变化特征指标的影响作用最为突出，其次是植被指数、净初级生产力、海拔高度和气温等。建国以来，我国宏观政治经济发展的巨大变化对土地利用变化过程产生了非常深远的影响；特别是1980-2000年间，社会经济发展逐渐由计划经济体制向市场经济体制转变，政策的倾斜和社会经济发展的不平衡使得东、西部之间土地利用变化存在较大的差别。总的来说，城乡工矿居民用地的增加主要受非农业人口变化和经济快速发展等因素的驱动，耕地、水域、林地、草地和未利用土地之间的互动主要是受人口变化、农业投入变化、粮食产量变化等众多因素的驱动。8.东、西部土地利用变化的未来情景分析表明：马尔科夫情景下，2000-2020年间，东部耕地、林地和水域持续减少，草地和城乡工矿居民用地持续增加，未利用土地则先减后增且总体增加；西部耕地、城乡工矿居民用地和未利用持续增加，林地和草地持续减少，而水域则是先减后增且总体减少。两种规划情景充分考虑了人口增长、粮食单产提高、未来时期生活水平提高等因素的影响作用，并且充分加强了对生态环境保护的重视。应用元胞自动机技术对三种情景进行空间化模拟预测，结果表明：2010年、2020年各种情景下一级土地利用类型的空间分布格局基本相同，都保持了长期以来由于自然控制因子和人文驱动因子综合作用而形成的土地利用宏观格局基本特征；而且各种情景所揭示的土地利用变化热点区域及其可能的土地利用变化类型也差别不大，保持了1980-2000年间土地利用时空动态的主要特征。但是将2010年、2020年预测结果分别与2000年真实状况比较则发现：马尔科夫情景的随机性噪声图斑非常多，预测结果误差偏大，存在大量不合理的土地利用变化图斑；规划情景则不仅有效地消除了马尔科夫情景所产生的大量随机噪声图斑，而且能够把握未来时期驱动土地利用变化的主要因素和土地利用变化的主要过程与趋势，因此模拟预测结果在土地利用类型和变化类型的空间分布格局方面更加符合其自然地理与社会经济背景。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 186 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/46]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 侯西勇. 中国东、西部土地利用现代过程时空模式对比研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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