| 标题 | 浅谈土地利用覆盖变化驱动力模型 |
| 范文 | 董蕊 盖艾鸿 摘要：土地利用变化是全球环境变化的主要因素之一。为了研究土地利用和世界环境变化的关系，现已出现了多种土地利用覆盖变化驱动力模型，包括基于经验的评价模型和基于物理过程的机制研究模型。但土地利用覆盖变化模型需要从单一尺度发展为多空间尺度，因此以各类学科交叉重叠为主流的综合-混合类模型必然成为未来土地利用覆盖变化驱动力模型的核心。 关键词：土地利用覆盖变化模型;多空间尺度 随着人口的增长和科技的完善，为了满足人类日益增长的物质文化需求，人类在生产生活中会持续改变土地的使用形态，这直接导致了土地利用范围扩张、利用程度加强，也改变了地球表层形态、以及生物物理循环和生物物种的平衡，造成全球气候的显著变化（罗湘华，2000）。近年来我国大举建设，大力发展基础设施，在全国各个区域均迅速发展的基础上，也暴露出粗放式建设导致的土地浪费等问题。因此，在我国讨论土地利用覆盖变化的驱动力因子和模拟未来发展趋势不仅是为土地节约集约利用打下良好基础，更是因为现在学术界普遍主要认为土地利用覆盖变化是生态环境的驱动因素之一，是通过“人类-环境”间的复杂相互作用进而对全球环境造成影响。 土地利用覆盖变化目前的研究方向主要有，第一，土地利用覆盖变化模型作为一个过程预测模型，可谓土地利用管理和政策制定参考性依据，未来会向多元和精准化方向发展;第二，土地利用覆盖变化模型的时空变化格局正经历从单一的非空间模型向空间模型融合的过程，但目前各种模型对时间机制的考虑均有所不足;第三，土地利用覆盖变化系统现有模型的反馈机制研发比较落后，导致模型建立后的精确度无法判断;第四，以往模型多为局部均衡分析模型，未来土地利用覆盖变化应从“人类-环境”这一高层次角度解决科学难点问题;第五，土地利用覆盖变化的未来的发展趋势是多层次、多尺度的综合研究。虽然目前模型已经从单一尺度发展为多空间尺度，但尺度上仍是模型研究中值得深入研究的重点问题;第六，需要研究建立一个针对土地利用覆盖变化模型的统一标准和规范，并且为了提升模型模拟效果而规范其参数选择。 人们主要开发引入社会驱动力的土地利用覆盖模型，除了基于经济理论的空间评价模型，还有更广泛的基于更高尺度的综合模型。但无论哪种模型，都没有全面解释土地覆盖变化的机理过程，无法精确预测未来的发展趋势。 一、土地利用覆盖变化模型的相关问题 （一）区域尺度 大部分区域尺度的土地覆盖变化模型既没有强调结构复杂性，也没有强调功能复杂性，其局限于单个学科或单个过程中。这意味着大尺度的模型需要用新的结构建立。简单来说，就是在分析空间变化模拟的过程中，综合考虑多个因素的共同作用，不可只局限于一种或者一类因子。而因素的选取也应该遵循模型尺度的依赖性选取，小尺度模型选取小型因子，大尺度模型选取大型因子。比如做区域小尺度，则需要选择社会性数据和交通通达度就可以实现;涉及景观尺度就应选取地形数据和氣候变化数据;当涉及到区域大尺度时，空间环境数据、宏观经济以及人口数据的机械变化和自然变化就成了驱动土地利用覆盖变化的最主要动力。 一般情况下，不同的尺度分析，所选取的决定因子也有着极大的不同。目前已有研究提出两种方法处理可尺度依赖性，一是使用不可变换的固定区域尺度，通过回归分析，改变其分辨率和范围。二是为某种特定的目标而改变分析的尺度。 （二）数据 土地利用覆被变化模型的主要问题是数据的合理选取和数据的创造性使用。数据的合理选取涉及到空间范围的限制，如何正确选取数据，可能影响最终的拟合结果，数据的错误选择会导致产生不一致或者低效率的评估结果。数据的更好运用会使空间过程预测更为精准，更为直接。如果错误使用数据或遗漏某些关键数据，则会因为上述的尺度数据依赖而导致产生错误的相关性。 （三）数量和位置 上述模型能通过模型模拟，解决土地利用覆盖变化的空间动态和土地利用覆盖的变化速率。在模型中，主要确定引起空间变化的决定性因素——自然和文化景观的属性。这样的研究过分强调了一些空间因素，如道路、土壤类型及地形。但在实际情况中，决定变化速率的深层次根本驱动力在空间和时间上是间接的。 二、现有土地利用覆盖变化模型分类 （一）基于行为者特质的土地利用＼覆被变化模型（ABM＼土地利用覆盖变化） ABM＼土地利用覆盖变化是源于计算机学科，是通常作为一个多决策系统实现。它分为单元模型和行为者模型（Agent-Based 、ABM）两部分，该模型允许在模拟过程中考虑行为者的异质性和独立性排他性以及环境因素，可以明确表达空间变化过程、相互作用，并应用于多尺度。 1. 经验统计模型 基于经验的统计模型采用多元统计分析法，通过对某些主要环境因子贡献率分析的影响，确定土地利用变化的外部机制。该模型利用输入外部经验值从而判断土地利用的变化速率，通过多元回归分析确定土地利用覆盖变化的驱动因素。该模型可以用于土地利用覆盖变化预测中数据的校准工作，但只能对有历史变化数据的且土地利用变化强烈的地区进行预测，对经验数值较少的区域预测结果较差。 基于经验的统计模型优点对从复杂的土地利用系统过程中分解出主要驱动因素，抓住主要矛盾较有利，且可以确定土地利用变化与驱动因素的定量关系。 其缺点是：因变量的确定及量化。在多元回归模型中，对因变量的统一量化方法往往由于外部环境的复杂性而难以确定。自变量问题。土地利用变化的驱动因子往往是复杂且相互影响作用的，这种联动机制可能会增强或者削弱因子的驱动作用，并且自变量和因变量的划分也不是绝对的。在土地利用系统中，不同尺度的许多人类活动和生物物理循环都是是互相联系，相互作用的。 2. 最优化模型 该模型类似经济学中的“理性人”假设，通过假设个人的行为方式是对其自身最有利的，而基于利益最大化原则选用的分析方法，一般较常用线性分析。 （二）基于过程的动态模型方法 该模型可模拟土地利用覆盖变化过程及以后的发展，着重考虑系统中所有主要因素的相互作用，可以展现其内部机理运作模式。 1. CA元胞自动机模型 CA模型是一种时空状态离散的动力学模型。CA模型将状态分为很多格子，每个格子都划分为大小确定的元胞，每一个元胞都有一个特定的状态，而其未来发展趋势是由根据区域制定的条件转换规则决定的。每一个元胞都遵从同样的转换规则，但模型时间是不连续的，所以元胞状态更新也是不同步的。 其优点是：该模型可以模拟复杂系统过程，使整个过程具有空间结构并且可视化，对分析未来系统的发展趋势很有利，且给出相应的情景分析示例。 但是其缺点也同样突出：虽然人类主体重要模型用人为指定的转换规则替代人类决策;参与主体没有固定位置，而领域关系又不能表现实际的空间相关性，这就会产生导向问题。 2. Agent-based模型 该模型的目标是人类行为，它可以实现模型模拟的尺度上推。該模型的主体可以是土地管理个体，也可以是群体或社会组织，Agent模型可以用来模拟人类的决策过程，但不可以模拟土地变化的空间动态。 （三）混合、综合模型 该模型为寻找解决问题的最优手段，会针对对不同的问题，可使用不同的模型方法组合。该模型的优点是可以针对区域尺度的空间变量数据动态模拟，并且在模拟过程中可视且细化，一般被应用到决策支持系统上。所以综合模型可以帮助土地利用者实施最有效的土地规划。 这类模型一般是综合各个模型的优点，可以解决待定问题，例如CLUE-S模型是在小尺度区域的应用。其特点是：用明确的空间数据，模拟土地利用变化及结果，其分辨率由模型的基础数据和范围决定;可以模拟在土地利用不同类型动态变化的同时，确定土地利用覆盖变化的时间、空间分布动态;与其它模型相比较，此类模型不仅可分析现状机理，还可模拟出未来发展趋势。 三、结语 土地覆盖利用变化驱动力模型使用怒分析土地利用变化的现状、发展趋势和主要驱动力以及驱动机制的组成。综上所述，每一种模型都有各自的适用范围和适合解决的问题，但都不是最全面和最完善的。目前现有的研究重点都集中于过程研究或者经验研究，但与基于经验的统计模型比较，基于过程的动态模型对土地利用覆盖变化驱动力和发展趋势有更强的预测能力，但过于注重数据模拟会忽视其它经济因素对土地利用覆盖变化的影响。基于经验的统计模型可以通过总结经验和分析行为弥补数据处理的漏洞，但又有可能忽视土地利用变化过程中存在的生态系统机制调节而产生的其它影响。由于目前关于土地利用覆盖变化的驱动力因素以及驱动机制越来越复杂多变，因此交叉混合了各类学科背景的混合-综合类模型将是土地利用覆盖变化模型模拟未来的研究热点和发展趋势。 参考文献： [1]韩超峰，陈仲新.LUCC驱动力模型研究综述[J].中国农学通报，2008（04）：365-368. [2]何英彬，姚艳敏，唐华俊，陈佑启，陈仲新，杨鹏，于士凯.土地利用/覆盖变化驱动力机制研究新进展[J].中国农学通报，2013，29（02）：190-195. [3]唐华俊，吴文斌，杨鹏，陈佑启，Peter H.Verburg.土地利用/土地覆被变化（LUCC）模型研究进展[J].地理学报，2009，64（04）：456-468. [4]何蔓，张军岩.土地利用覆盖变化研究及其进展[J].国土资源，2005（09）：23-25. [5]蔺卿，罗格平，陈曦.土地利用覆盖变化驱动力模型研究综述[J].地理科学进展，2005（05）：79-87. [6]张华，张勃.国际土地利用/覆盖变化模型研究综述[J].自然资源学报，2005（03）：422-431. [7]李月臣，刘春霞.1987～2006年北方13省土地利用/覆盖变化驱动力分析[J].干旱区地理，2009（04）：37-46. [8]华文剑，陈海山，李兴.中国土地利用/覆盖变化及其气候效应的研究综述[J].地球科学进展，2014，29（09）：1025-1036. [9]摆万奇，赵士洞.土地利用和土地覆盖变化研究模型综述[J].自然资源学报.1997，12（2）：169-175. [10]赵俊三，袁磊，张萌.土地利用变化空间多尺度驱动力耦合模型构建[J].中国土地科学，2015，29（06）：57-66. [11]唐智华，朱现龙，李成.土地利用/土地覆被变化CLUE-S模型与应用分析[J].地球信息科学学报，2011，13（05）：695-700. （作者单位：甘肃农业大学管理学院。盖艾鸿为通讯作者） |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。