基于LCM模型的湘乡市建设用地变化模拟与预测研究

发布时间：2020-05-17 13:49

【摘要】：近年来,土地利用/覆被变化(LUCC)已成为全球变化研究的前沿和热点。土地利用变化中表现最剧烈、最直观的建设用地这一土地利用类型,其开放性、非线性和动态性等特征,决定了传统研究方法难以真实准确的再现其数量和空间上的变化。因此,对区域建设用地变化进行模拟和预测,探讨建设用地利用格局与驱动因子之间非线性关系、土地利用变化模拟中转换规则的确立方法的研究,提高对土地利用变化的解释与预测能力,对土地资源的合理利用与管理显得至关重要。湘乡市是湖南省湘潭市辖的县级市,地处长株潭“两型社会”建设核心试验区范围。近年来,湘乡市经济社会发展迅速,土地利用变化剧烈。本研究以湘乡市为例,尝试将典范对应分析(CCA)与基于IDRISI平台的土地变化模型(LCM)模型相结合,对其建设用地变化进行模拟、预测,为高效利用市域建设用地,科学管理土地等提供理论依据。本研究以湘乡市2009年和2014年土地利用变更数据、DEM、栅格GDP等数据为基础,在ArcGIS平台对基础数据进行导入前归一化处理。利用建设用地扩张速率模型、空间重心迁移模型,多层次分析湘乡市2009年到2014年间的建设用地时空变化状况。为探求驱动因子对建设用地变化的影响程度,采用典范对应分析法对湘乡市建设用地变化与驱动因子之间的相互关系进行分析排序。在此基础上,将转换后的基础数据及影响因子导入LCM模型中,构建多层感知器(MLP)神经网络转化潜力模型对湘乡市2014年建设用地变化状况进行模拟,获取模型转换规则并通过精度验证,可用于湘乡市2020年建设用地变化状况模拟预测,主要研究结论如下:(1)本研究利用建设用地扩展速率模型、空间重心迁移模型等从时间和空间层次等对湘乡市土地利用现状分析与研究,结果表明:2009年到2014年期间,湘乡市建设用地规模增长较快,且建设用地与经济增长具有较强的相关性。空间分布上,湘乡市建设用地规模扩展高速率区基本集中在中心城区,较高速率区逐渐形成东西向条带状。建设用地重心偏移呈由南向北略偏西,偏移距离为376米。(2)采用典范对应分析方法(CCA)研究2009年到2014年湘乡市建设用地利用转换类型与驱动因子之间的相关性,结果表明,在资料有限、年限间隔较短的状况下,CCA分布图能直观的展示出驱动因子对建设用地规模和空间格局的影响,克服了传统研究方法难以清晰揭示建设用地变化与驱动因子的非线性关系的局限性。(3)研究利用LCM模型先对湘乡市2014年建设用地状况进行模拟,并采用LCM模块中的Validation功能对模拟结果进行检验,检验结果Kappa指数较高,2014年土地利用模拟图和2014年土地利用现状图有着高度的一致性,表明2014年土地利用模拟结果较好,可用于湘乡市2020年建设用地规模和空间结构变化的预测。(4)为了提高模拟结果的科学性,本研究还利用ANN-CA模型模拟了湘乡市相同年份建设用地变化状况,并对两种模型的模拟结果进行了比较。结果表明,相对ANN-CA模型,LCM的4类Kappa系数都具有极高的匹配度,且LCM模型运行速度更快,进一步验证了LCM模型用于区域土地利用变化的模拟和预测研究具有明显优势,该模型对土地利用变化等复杂非线性问题有较好的处理效果。
【图文】：

图３－１建设用地总规模变化图逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｔｏｔａｌ邋ｓｃａｌｅ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｌａｎｄ逡逑３．２．１．２建设用地增长与经济发展相关性分析逡逑根据湘乡市历年统计年鉴，统计公报数据与土地利用现状变更调查数据库，逡逑对湘乡市建设用地增长与经济发展相关数据进行统计与分析（表３－１）。逡逑表３－１邋２００９－２０１４年建设用地与经济发展状况统计逡逑Ｔａｂ．３－１邋Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋Ｌａｎｄ邋Ｕｓｅ邋ａｎｄ邋Ｅｃｏｎｏｍｉｃ邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐａｓｔ邋２００９－２０１４逡逑￣地区生产总值第二三产业产值逦建设用地规模逦地均第二三产业产值逡逑＾逦（亿元）逦（亿元）逦（公顷）逦（万元／公顷）逡逑２００９逦１３５．１逦１００．６９逦２１０６６．２４逦４７．８０逡逑２０１０逦１６１．７７逦１２４．８逦２１４３７．６５逦５８．２２逡逑２０１１逦２０２．３９逦１６２．７１逦２１６０２．２７逦７５．３２逡逑２０１２逦２３１．７５逦１８９．３５逦２１７２５．６７逦８７．１５逡逑２０１３逦２６３．６５逦２１９．１７逦２１８６３．０７逦１００．２５逡逑

Ｖｔ＿ｕ：在Ａｔ内的建设用地年均迁移速率。逡逑利用上述公式分别计算湘乡市各时段内的建设用地重心坐标、迁移距离及迁逡逑移速率如表３－４、图３－４所示，，建设用地重心迁移轨迹很好的反映了湘乡市近几逡逑２３逡逑
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F301.2

【参考文献】

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本文编号：2668653