耦合耕地保护-利用和种植模式的多尺度地学信息图谱构建方法研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 付雁 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 齐清文 ; 姜莉莉 |
| 关键词 | 耕地保护与利用 农田种植模式 地学信息图谱 耕地景观优势度 人类活动对耕地的影响度 耕地利用度 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 英文摘要 | 耕地保护、利用和种植模式间的协同困境实际是经济增长、生态安全和粮食安全的多目标协同困境，体现了农业系统中人地关系、代际公平与空间适配的深层矛盾，已成为制约农业可持续发展的关键问题。如何耦合耕地保护、利用与种植模式，实现“保护-利用-种植”三位一体的动态平衡，是亟需破解的系统性难题。地学信息图谱的多源数据整合能力、多尺度分析能力和知识推理能力，为解决这一系统性难题提供了技术路径。本文旨在基于地理信息图谱方法论，实现耦合耕地保护-利用与种植模式多尺度信息图谱的构建。主要研究内容包括耕地景观演变信息图谱构建与应用、耕地保护与利用的信息图谱构建与应用、耕地保护-利用与种植模式耦合的信息图谱构建与应用等。研究成果如下： （1）基于耕地景观演化、耕地保护与利用、农田种植模式和地学信息图谱研究进展，实现本研究数据库的建设以及耕地保护-利用与种植模式信息图谱理论方法的构建。基于多源、多尺度时空数据构建的数据库包括资源环境数据库和耕地保护利用与种植模式数据库。耕地保护-利用与种植模式信息图谱理论方法明确，研究以耕地景观演化类型作为基本空间单元，通过系统耦合和动态耦合实现耕地保护、利用、种植模式三位一体分析，综合运用系列地图模式、统计图表、情景模拟等方法实现耕地保护-利用-种植模式的多模式表达。 （2）基于耕地景观演变信息图谱设计理论，实现耕地景观演变时空信息图谱、耕地景观演变驱动机制信息图谱、耕地景观优势度信息图谱构建。基于景观过程模型，利用多期土地利用数据集，实现耕地景观演变类型的判别。运用数理统计、空间分析等方式，实现耕地景观演变类型的时空分布结果的分析。耕地景观优势度是衡量耕地资源的数量和质量在景观格局中的优劣程度，重点评价耕地景观的自然属性，涉及耕地景观的面积比例、空间分布、土壤质量、耕地所处环境质量等因素。参照专家意见及相关领域的指标分级准则，建立耕地景观优势度指标体系，并制定耕地景观优势度评价准则。基于评价准则，运用叠加分析方法，实现耕地景观优势度评价。基于耕地景观演变信息图谱设计理论，结合耕地景观演变类型和耕地景观优势度评价结果，分别实现耕地景观演化时空信息图谱和耕地景观优势度评价信息图谱的构建。分别从空间和语义两方面，分析多尺度耕地景观优势度信息图谱的耦合机制。 （3）基于耕地保护与利用的信息图谱设计理论，实现人类活动对耕地的影响度信息图谱构建和耕地利用度信息图谱构建。本文分别提出耕地影响度全链条谱系和耕地利用度全链条谱系。基于耕地影响度和耕地利用度的评价目标和准则，选择耕地面积变化、土壤质量等自然要素数据、农林牧渔产值、居民收入、GDP水平等社会经济要素数据、粮食产量、多种作物播种面积、农业机械化水平、化肥施用量等农业相关专业数据，分别建立耕地影响度指标体系和耕地利用度指标体系。运用基于博弈论的综合赋权方法，实现指标权重的计算，得到研究区的耕地影响度和耕地利用度。基于耕地保护与利用信息图谱设计理论，结合耕地影响度和耕地利用度评价结果，分别实现人类活动对耕地的影响度的信息图谱构建和耕地利用度的信息图谱构建。同样分别从空间和语义两方面，分析多尺度耕地影响度信息图谱和多尺度耕地利用度信息图谱的耦合机制。 （4）基于耕地保护-利用与种植模式耦合的信息图谱设计理论，实现耕地保护-利用与种植模式耦合的信息图谱构建。耕地保护-利用与种植模式耦合的信息图谱包括农田空间格局信息图谱、农田种植模式演化信息图谱和农田种植区划信息图谱。首先基于耕地景观演变类型和耕地景观优势度，参考专家经验实现农田空间格局的提取，并构建农田空间格局信息图谱。运用深度学习算法实现阿克苏地区种植结构识别、基于大尺度作物分布数据集实现全国区域种植模式提取、基于实地调查数据获得地块级别种植结构数据，并构建农田种植模式演化信息图谱。根据耕地景观优势度、人类活动对耕地的影响度、经济角度耕地利用度、种植业角度的耕地利用度、农业综合耕地利用度和种植模式，运用聚类分析方法，实现农田种植区划的划分，依据图谱设计理论，实现农田种植区划信息图谱构建。并从生产规模导向、生产效率导向、产品品质导向、经济协调导向出发，实现耕地保护-利用和种植模式的调控。 |
| 学科主题 | 地图学与地理信息系统 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 217 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217354]  |
| 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 | 付雁. 耦合耕地保护-利用和种植模式的多尺度地学信息图谱构建方法研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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