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徐秋晓1 于明洋2
（1.山东省地矿工程勘察院，济南250014；2.山东建筑大学土木工程学院，济南250101）
作者简介：徐秋晓（1979—），女，助理工程师，主要从事遥感、水文地质、环境地质勘查工作。
摘要：遥感技术与地理信息系统技术的发展，为研究全球变化和可持续发展提供了信息源和技术手段。而土地利用作为地球表层系统最突出的景观标志，其变化是近年来全球变化研究的重要领域。本文以山东省龙口市作为研究区，应用基于遥感影像综合理解模型的龙口市土地利用/土地覆盖分类方法，建立地学规律知识库，提取不同时期的土地利用类型。最后利用地学信息图谱监测与分析土地利用的时空变化。
关键词：土地利用；遥感影像；地学辅助信息；信息图谱
遥感技术与地理信息系统技术的发展，为研究全球变化和可持续发展提供了信息源和技术手段。而土地利用作为地球表层系统最突出的景观标志，其变化是近年来全球变化研究的重要领域。只有对土地利用时空变化进行监测与分析，更好地了解土地利用变化的过程和机制，并且通过调整人类社会经济活动，促使土地利用更趋合理，保证国家宏观战略决策的针对性、有效性，才能达到土地资源可持续利用的目的。龙口市作为我国沿海对外开放较早的城市，其土地利用变化具有代表性。
1 研究区概况
龙口市位于胶东半岛西北部，东与蓬莱市接壤，南与栖霞、招远市毗连，西、北濒临渤海；全境东西最大横距，南北最大纵距；土地总面积（含桑岛、依岛）。
本次研究区范围以1∶10000 地形图矢量化生成的研究区边界对遥感影像进行裁剪所得，作为遥感数据信息，面积共（不含桑岛、依岛）。
2 基于遥感影像综合理解模型的龙口市土地利用/土地覆盖分类
影像理解是研究通过计算机系统来解释图像，从而实现类似人类视觉系统理解外部世界的一门学科。在影像理解系统中，存在两项基本的任务：从输入图像中提取出与模型相适应的图像结构或线索，而后完成输入图像中图像结构与模型中目标的正确影射（周成虎，1999）。影像理解不同于模式识别，模式识别通常按预先规定的测量集对对象作简单的分类，而影像理解则要对影像作出描述和解释，需要涉及不同处理层次实体间的相互作用（王润生，1994）。
针对土地利用/土地覆盖的分类特点，本文构筑了基于GIS信息的遥感影像综合理解模型。模型分为两个过程，即遥感影像理解过程和地理信息系统处理过程，两个过程的具体内容为：
（1）遥感影像理解过程，主要完成遥感影像的前期理解过程，包括以下几个过程：
1）遥感影像预处理：包括图像格式转换，图像纠正和图像增强变换等。图像格式转换完成遥感影像到REDAS软件系统处理格式的转换（﹡.img）；图像纠正完成遥感影像的大气校正、几何纠正、辐射增强以及遥感影像的匹配、镶嵌等；遥感影像信息增强和变换处理可以突出相关的专题信息，本次使用方法主要有线性拉伸、K-T空间变换、边界增强等。
2）与地学辅助信息的配准：主要完成遥感影像与地学辅助信息（各类专题GIS数据主要是坡度和高度）的坐标、投影系统转换，使得遥感影像与所采用的辅助地学信息纳入到统一坐标与投影系统下。
3）“训练区”选择与计算：通过对遥感影像信息特征的初步理解，同时结合地学辅助信息以及实地考察，确定样本“训练区”。“训练区”要有典型性与可分性，确定“训练区”后，对“训练区”数据进行计算，确定样本的统计信息（均值、最大最小值、方差矩阵、协方差矩阵等）。
本次提取的土地利用类型为六大种类型，即建筑用地、耕地、水域、园地、林地和未利用地，采用AOI扩展方式进行训练区选择，运用此种方法进行训练区选择时，初始种子（seed pixel）和光谱距离的阈值非常重要，任一训练区初始种子和光谱距离的阈值经多次实验后才能确定。不同地类这两个参数是不一样的，一般在选取了2～3个训练区后，观看报警掩膜的情况，即时对这两个参数进行修改和调整。增加训练区时，及时将报警掩膜和以前的报警掩膜叠加，判断样本数据的质量变化情况，并做出调整，直至报警掩膜和实际地类比较符合时，即认为这一类的训练区选择完毕。一种地类训练完毕，需要对最终的训练区作一个整体的分析，保证光谱的纯度。
（2）地理信息系统处理过程，在GIS系统支持下，完成地学辅助信息的处理，主要包括以下过程：
1）专题信息导入与预处理：通过地面调查或专家知识经验，收集地学辅助信息（包括各类专题信息、统计资料等），导入到GIS系统中，完成辅助信息的前期预处理，包括各类矢量数据的数字化、编辑、拓扑关系的建立等，统计数据的整理与地学编码、统计数据的空间化等工作。
2）辅助数据的生成：利用前期处理好的辅助数据，进行各类数据的格式转换，如矢量数据的栅格化，点状统计数据插值（IDW/Kriging等方法）生成面状数据；最后统一坐标与投影系统，达到与遥感数据的配准。
3）建立各类地学辅助因子数据库：GIS软件支持下，基于前面生成的各类辅助数据，建立专题数据库，形成地学辅助因子数据库。
（3）知识库的生成过程，建立专家知识库，主要是地学规律知识库，包括以下过程：
1）知识获取：通过对照遥感影像，进行野外考察，针对各类有代表性的影像特征对该地区所有地貌条件下的土地利用/土地覆盖状况、植被分布、生态环境条件进行实地考察，获取各类实践知识。
2）知识库生成：对获取的知识进行整理，从总体上归纳出各类规律，形成知识规则，最后通过对“训练区”的数据不断训练，修改和调试知识规则，形成地学规律知识库。
土地覆盖/土地利用类型对高程有明显的依赖关系。对研究区已有的土地利用现状图分析，建筑用地、园地主要分布在海拔300m以下；耕地绝大部分分布在海拔150m以下；林地的分布范围较广，不同海拔都有分布，分布在10m以下的林地主要是沿海防护林和公路绿化林地。350m以上的海拔，只有林地分布，没有其他地类。
坡度数据可以用于区别某些土地覆盖/土地利用类型。根据实地考察结果和对地形图、已有土地利用现状图的分析，建筑用地、水浇地、园地主要分布在坡度小于20 °区域，坡度大于10 °时很少有水浇地。所以，遥感数据的光谱特征同样表现为绿色植被，难以判断是水浇地还是林地时，坡度数据是一个有价值的参数。以下是几种地类与高程和坡度的详细关系。
在本次的分类知识库，专家规则采用下面的基本形式来表达：
IF（条件）THEN（结论），Confidence（结论可信度）
其中可信度的值域为［0，1］，值为0 时，完全排除当前像元为所给类别的可能性；当取值为1时，维持像元原始可信度，且表示当前结论永远成立。可信度可以根据地学经验或专家打分等方法来确定。
知识的表示与知识库的构造要结合地学问题的研究特点。通过不断修改和调试知识库，使影像解译结果基本达到人工目视解译的效果。当可信度的值为0时，则排除了当前像元为（结论）所给出的类别的可能性；而当取值为1 时，已有可信度值不该变。这种表示方法，不但考虑到了遥感影像解译的特点，而且明显地减少了知识库中规则的数量。这对于大数据量的遥感数据处理是极其重要的。下面给出规则库中的规则：
IF VALUE ＝1 DEM ＜300 AND SLOPE ＜20 THEN 建筑用地 CF ＝1
IF VALUE ＝2 DEM ＜50 AND SLOPE ＜10 THEN 水浇地 CF ＝1
I VALUE ＝3 THEN 水域 CF ＝1
IF VALUE ＝4 DEM ＜300 AND SLOPE ＜20 THEN 旱地 CF ＝1
IF VALUE ＝5 DEM ＜300 AND SLOPE ＜20 THEN 园地 CF ＝1
IF VALUE ＝6 THEN 林地 CF ＝1
ELSE IF DEM＞＝300 OR SLOPE＞＝20 THEN 林地 CF ＝1
ELSE IF 50＝＜DEM＜＝250 AND 10＝＜SLOPE＜20 THEN 园地 CF＝
ELSE 林地 CF ＝1
本次分类结果精度评价采用分层随机采样法，主要参考龙口市土地利用现状图，同时结合目视判读的结果以及现场验证，对两个时期的分类结果进行精度评价。各时期的遥感分类结果直接参照同年的土地利用现状图进行精度验证。由于遥感分类体系与土地利用现状的分类体系有一定差异，因此，在进行随机采样之前，将遥感分类图像的土地利用类型和土地利用现状的分类进行适当统一。然后分别对每期遥感分类结果选取300个样本点，并保证每类有10个以上的样点，用基于误差矩阵的精度评价方法，对龙口市1989年和2003年的分类结果进行评价。实用Kappa系数计算表明1989年和2003年龙口市土地利用TM遥感分类结果的总体精度和使用者精度都在75%以上，Kappa系数也都在以上，达到最低允许判别精度的要求。这些表明了龙口市两期图像的土地利用遥感分类结果均比较理想，各地类的分类精度也较高。
3 龙口市土地利用时空变化分析
随着地球信息科学的兴起与发展，人们可获取的资源的极大丰富以及信息处理技术的极大提高，尤其是动态可视化技术获得新的突破。在此需求与技术背景下，陈述彭先生倡导在传统地学图谱的基础上开展地学信息图谱的探讨与研究。地学信息图谱是地学图谱在地球信息科学基础上的自然延伸，是按照一定指标递变规律或分类体系排列的一组能够反映地学空间信息规律的数字地图、图表、曲线或图像。地学信息图谱是“图”与“谱”的结合，兼有图形与谱系的双重特征。
本文所采用土地利用图谱分析模型包括两部分内容：①转移矩阵，从中可以看出各个时序单元土地利用变化的主要类型以及各地类的补给来源。②不同时序单元内土地利用图谱分析，考察图谱单元的空间组合与时空位移。
转移矩阵
转移矩阵对于分析土地利用类型之间的流向具有重要作用，它不仅可以定量说明土地利用类型之间的相互转化状况，而且可以揭示不同景观类型间的转移概率，从而可以更好地了解土地利用的时空演变过程。转移矩阵包括转移面积矩阵、概率矩阵。
表1 1989～2003年土地利用转移矩阵（单位：hm2）
注：R为各土地利用类型的转移比例（%）。
从表1可以看出，在1989年至2003年，建筑用地发生用途流转面积为，占初始建筑用地面积的比率为，不存在明显流向。耕地发生用途流转面积为，占初始耕地面积的比率为 ，主要流向是园地，该流向，占初始耕地面积的比率为，其次是建筑用地，该流向，占初始耕地面积的比率为。水域发生用途流转面积为，占初始水域面积的比率为，主要流向是园地和林地，共占初始水域面积的比率为。园地发生用途流转面积为，占初始园地面积的比率为，主要流向是建筑用地，该流向 ，占初始园地面积的比率为 。林地发生用途流转面积为，占初始林地面积的比率为 ，主要流向是建筑用地，该流向，占初始林地面积的比率为 。未利用地发生用途流转面积为，占初始未利用地面积的比率为 ，主要流向是园地，该流向，占初始未利用地面积的比率为，其次是流向林地和建筑用地，共占初始未利用地面积的比率为。
土地利用信息图谱
在图谱中，共有36类图谱单元，即土地利用变化类型，其中有30类显示为土地利用类型发生了变化，占研究区总面积的。为了更简单明了地读取土地利用类型流转的主要方向，认识土地利用变化的主要特征，将该30类变化的图谱单元按照面积大小进行排序，计算各类图谱单元的转换面积百分率和累计转换百分率，统计其中涵盖变化总面积的的10类图谱单元，得到1989～2003年土地利用主要图谱单元类型的面积排序表（表2）。
表2 1989～2003年土地利用主要图谱单元类型的面积排序表
从表2可以看出，龙口市在1989～2003年间土地利用变化最显著的结构特征是耕地向园地的转化，该流向的耕地面积共，占到整个变化面积的。其次是耕地向建筑用地的转化，面积为，占到整个变化面积的。再次是未利用地向园地的转化，面积为 hm2，占到整个变化面积的。可以看出，研究时段内龙口市的土地利用类型主要是流向建筑用地和园地。
4 结论
（1）本研究利用陆地卫星资料ETM＋对龙口市土地利用进行了时空监测与分析，取得了较好的效果；但是ETM＋的影像分辨率较低，它主要是反映一些综合的地类信息，对于一些土地利用图斑较为破碎，用地类型交错复杂的地区，其地物提取就有一定的难度，因此在土地利用变化的详细监测上就有所欠缺。在今后的研究中，应结合高分辨率卫星影像进行研究，积极探求新的动态监测方法以充分利用这些高分辨率的遥感数据来获得更可靠准确的区域土地利用变化信息。
（2）如何充分地利用地理信息系统空间数据库提供的丰富的地理辅助数据，进而自动发现知识，并融合多尺度、多时相的高分辨率的遥感数据，建立灵活高效的推理机制，从而完成遥感影像的专题信息自动提取，是需要进一步的研究方向。
（3）“地学信息图谱”是一新兴的学术思想，目前还处于认识阶段，对它的理解尚不很成熟，需要更多的学者和更多的研究工作来完善对其的认识。本文利用遥感技术开展土地利用演化与发展的信息图谱研究，来反演时空变化，进而认识客观世界，揭示和再现过去，是一先进可行的技术途径。
（4）研究结果表明龙口市在1998～2003年间，土地利用方式相互转化较为频繁，变化强度大，矛盾非常突出。主要表现为耕地的不断减少，园地和建筑用地持续增长；其主要流向是从耕地流向园地和建筑用地。这些变化造成了龙口市耕地质量下降和利用程度加强，给耕地保护带来了巨大压力。因此，土地管理部门应该从宏观决策上给予重视，处理好社会经济发展与土地后备资源储备的关系实施可持续发展。
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（1.中国土地勘测规划院土地利用重点实验室，北京，100035；2.中国地质大学土地科学技术系，北京，100083；3.湖北省荆州市土地整理中心）
摘要：综合叙述土地利用/覆被变化研究20 多年来的研究进展，总结了在土地利用数量变化研究、驱动力研究、土地利用变化模拟研究方面取得的丰硕成果。一方面是驱动力因子的多样性；另一方面是土地利用变化模拟方法的交叉性，从数量模拟研究转向空间模拟研究，从单方法模拟研究转向多种方法结合的模拟研究，从生物物理驱动力的建模方式转向生物物理驱动力与社会经济驱动力相结合的建模方式，未来研究则要加强精度的要求，使其研究成果能真正引导土地利用规划。
关键词：土地利用/土地覆被变化；驱动力；土地利用变化模拟
土地利用/覆被变化（LUCC）研究于1995年启动。10余年间，LUCC 研究始终是全球变化研究的热点之一，并取得了丰硕的研究成果［1］。除了体现在 LUCC 监测技术、驱动力、生态环境效应和建模研究等不同方面外，LUCC 研究在理论上也取得了非常大的突破。土地利用/覆被变化研究之所以能够取得重大突破，一方面是因为土地利用/覆被变化是引起其他全球变化问题的主要原因，因而在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位；另一方面是因为地球系统科学、全球环境变化以及可持续发展涉及到自然和人文多方面的问题，而在全球环境变化问题中，土地利用/覆被变化可以说是自然和人文过程交叉最为密切的问题［2］。LUCC 的研究起初是从全球变化研究入手，发展到现在，开始重视典型区的研究；从简单的数量研究发展到空间变化上的研究；从简单的土地利用转换的研究发展到生态足迹、能流与物流的转换研究。总的来看，LUCC 的研究是越来越微观，在此简要回顾一下 LUCC 研究的进展。
土地覆被是指存在于地表的植被（自然的或者是种植的）以及人工建筑，例如水体、冰面、裸露的岩石、沙地都可以认为是具体的一种土地覆被形式［3］，土地利用则定义为同时包括改变土地生物物理属性的利用方式和产生这种利用方式的目的［5］。土地利用的形式是多种多样的，耕地、林地、园地等都是土地利用的类型。从土地覆被与土地利用二者的含义来看：土地覆被主要是指自然的地表形态，而土地利用重在突出人类的社会经济活动对土地资源的作用，体现出了土地的使用状况或土地的社会、经济属性；因此土地利用和土地覆被构成了土地的两种属性［2］。通常情况下，土地覆被的变化会影响土地利用决策，土地利用变化则会导致土地覆被变化，再影响到土地利用决策，从而产生新一轮的土地利用变化［4，5］。由于当代的土地覆被变化主要是人类对土地利用影响造成的，所以认识土地利用变化，是了解土地覆被变化的首要条件。
自20世纪90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用/覆被变化的研究。“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（IHDP）于1995年共同发起了“土地利用/覆被变化”（LUCC）研究计划，并于1996年提出了5个关于土地利用/覆被问题及3个焦点［6］。5个框架问题是：①过去的300年中人类的活动是如何改变土地覆盖的？②在不同的历史阶段、不同地理单元，土地利用变化的主要人为因素是什么？③在今后50～100年中土地利用变化将如何影响土地覆盖？④直接的人文和生物物理过程是如何影响特定土地利用类型的承载力的？⑤气候和全球生物地球化学作用怎样影响土地利用和土地覆盖？反之又如何？3个焦点是：①土地利用动态变化——典型对比分析研究；②土地覆被动态变化——直接观察和诊断模型；③区域的与全球的模式——综合评价的框架。总的来看，土地利用变化研究主要是理解土地利用变化的原因和结果，同时模拟土地转换的时空类型［7］。
1 土地利用数量变化研究
区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化［8］。面积变化首先反映在不同类型的总量变化上，通过分析土地利用类型的总量变化，可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化［9］。目前土地利用的数量变化指标有：土地利用变化的幅度、土地利用变化的速度和土地变化的区域差异。通过各地类之间的转化，得出土地利用的转化矩阵。
2 驱动力研究
有关 LUCC 驱动力的研究是探索 LUCC 驱动机制的核心问题［10］。Riebsame 认为土地利用变化的预测研究是很艰难的，因为它需要了解土地利用变化的根本性的驱动力［11］，而土地利用预测模拟研究的先决条件是要确认最重要的驱动力［12］。纵观国际上土地利用/覆被变化的驱动机制研究，目前主要是通过大量的案例与比较，探讨土地利用/覆被变化的动力学机制［13］。Fu Congbin 认为土地利用/覆被变化的驱动力是：气候变化和人类活动［14］，由此可见驱动力研究指标的选取一方面与自然状况有关；另一方面与人类活动有关。因此驱动力通常分为生物物理（bio-physical）和社会经济（socio-economic）两大类。生物物理驱动力包括自然环境的特征和过程，例如气候变化、地形、火山爆发、植物演替、土壤类型和过程、自然资源的有效性等［15］；而社会经济驱动力则包括人口变化、贫富状况、技术进步、经济增长、政治经济结构以及价值观念等［6，16，17］。有的时候驱动力与被观察的土地利用变化在空间或时间上相差甚远，经常涉及宏观经济政策的转变和政策的变化，这些都是很难预测的［18］。由于不同区域土地利用的驱动机制存在一定的差异，因此驱动力方面的研究都是以单一的区域为研究对象。 认为土地利用变化的驱动力因子随着比例尺的不同而发生变化：在农田比例尺的情况下，主要是由社会性的和易近性的驱动因子在起作用；在景观研究尺度内，主要考虑的是地形和农业气候条件；在区域和国家尺度下，气候、人口和宏观经济政策将共同作用［12］。
生物物理驱动力
对于区域性的土地利用/覆被变化研究而言，生物物理方面的驱动力对土地变化的影响在一个比较短的时间段内是比较小的，通常也是不显著的。石瑞香的研究表明，自然（气候）因素并未构成样带上近年来土地利用（尤其是耕地）变化的主要驱动力［19］，但是并不是没有影响的。邹亚荣在中国农牧交错区土地利用变化的研究中表明，青藏高原的上升是晚新生代北半球气候变化的重要驱动力，引起了我国北方气候的干旱，对我国农牧交错区的形成，特别是对东部草地变化产生了影响［20］。叶宝莹在嫩江中上游地区的土地利用变化研究中选取了高程、坡度作为土地利用变化驱动力的指标，结果表明二者与土地利用变化的线性关系明显［21］。地貌类型也会影响土地利用的变化，草地受地貌条件的影响与控制较耕地小［22］；城市的边缘区的土地利用会受到地形的影响，北京城乡过渡区的土地利用变化的发展趋向，在地域上深受西北部山地的阻力作用，可能会形成不对称发展［23］。袁俊在湖北省土地利用变化的研究表明，湖北省土地利用年变化率较低，主要是由特殊的地形限制的［24］。赵庚星认为50年前黄河三角洲地区的土地利用变化主要是受气候因素、风暴潮和黄河改道等自然因素驱动［25］。
社会经济驱动力
土地利用是社会的一面镜子［26］，土地利用变化能够很好地反映社会经济发展的历程。土地资源条件虽是土地利用结构形成的决定性因素（基础因素），但是对于人类活动而言，这种变化是缓慢的，Elena 认为人类活动是引起土地利用变化的一个主要成分［7］，因此分析社会经济因素对土地利用变化的作用摆在首要的位置［27］。陈百明认为在社会经济驱动力方面，土地利用变化与人口增长之间有明显的联系，但同时这一变化与技术进步、富裕程度、经济状况，以至文化、宗教、军事等之间也能找到一定的相关关系［28］。并且大部分的案例研究都突出了政策对土地利用变化的重要作用，例如京都草案这一国际性的环境政策将对未来的土地利用变化产生深远的影响［29］。龙花楼研究表明几年或几十年的土地利用变化主要是由人类的社会经济活动影响所导致［30］。袁俊认为城镇人口的迅速增长、第二产业的发展、对土地产品的需求变化和交通条件及政府政策等社会经济驱动力导致了湖北省的土地利用变化［24］。周青在农地利用变化驱动机制的理论分析的基础上，构建了农地利用变化强度的指标体系，在指标体系中特别引入了邻近城市的辐射和耕地保护政策对土地利用变化的影响［31］。陈百明为深入分析和认识耕地占用与 GDP增长的关系，运用了 Decoupling （脱钩）理论，开展我国耕地占用与 GDP 增长的脱钩研究，揭示了我国各类区域耕地占用与 GDP增长的相互关系的典型模式［32］。王秀兰认为随着人口数量的变化，供人类生活、生存所需的耕地资源数量在不断地变化，因而，耕地的生态环境背景质量发生着相应的变化［33］。对于城市土地利用而言，交通条件对土地利用类型的转变起到了内因作用，转化为城镇用地的土地利用类型与距交通干线的距离有一定关系［13］。
3 土地利用变化驱动力模拟
土地利用系统的复杂性需要多学科的分析［34］。 认为土地利用模型应该代表土地利用系统部分的复杂性；能够检验社会和生态系统结合的稳定性［12］。土地利用变化模拟是为了明确土地利用变化的原因，定量地证明多个因素对某一个因素的关系和影响，不同的模拟方法已经在土地利用变化中得到广泛应用。起初，土地利用变化模拟的研究重在生物物理因子方面的模拟研究，例如海拔、坡度、土壤类型等。后来根据研究的需要，土地利用变化社会经济驱动力方面的数据整合到模型中［35］。但是社会经济指标缺少空间上的简化数据，这样将很难将社会和自然数据结合起来。 认为生物物理过程的空间单元和行为组织者决策的空间单元是不一样的［12］。
在土地利用变化模拟研究的开始阶段，基本上都是从数量上进行研究，后来由于遥感技术、空间地理信息系统技术的发展，从空间上实现了土地利用变化的模拟。同时研究的方法也有很大的提升，从单一方法的模拟研究发展到多种方法的结合。
土地利用变化的数量模拟
土地利用变化的数量模拟是从数量的角度来分析模拟土地利用变化的过程。彭文甫首先利用因子分析的方法，确定了影响土地利用变化的相关因子，然后采用多元线性回归分析的方法，预测了土地利用的变化［36］。王波利用多元相关分析的方法对经济管理体制对土地利用变化进行了模拟，用具体的产值代替了无法量化的经济管理体制［37］。张海龙利用马尔柯夫模型，确定了渭河盆地各土地利用类型之间相互转化的初始转移概率矩阵，从数量上预测了该研究区土地利用变化［38］。虽然马尔柯夫模型在土地利用变化数量研究上表现出较好的应用性，但是由于这种预测是以末期和基期的时间间隔为预测单位，所以只能预测时间间隔整数倍的特定时期的情况，其灵活性和适用性受到限制［39］。由于灰色预报模型克服了统计回归分析方法需要大样本序列的弊端，吴素霞利用该方法预测了石家庄地区未来15年内耕地面积的变化趋势［40］。吴普特采用 BP 神经网络的方法对耕地减少进行了预测，将影响耕地变化的各驱动因子作为神经网络的输入层神经元，将耕地面积作为输出层神经元，经过反复的训练模拟，表明采用 BP 神经网络的方法在预测耕地资源减少量时精度较高，可靠性较好［41］。另外还有利用元胞自动机的方法研究土地利用变化，重在空间上的变化模拟。
土地利用变化的空间模拟
土地利用变化的空间模拟主要是从土地利用/覆被在时间序列上的变化过程进行模拟预测，另外还包括从主要的驱动力入手进行空间上的模拟预测。土地利用变化的空间模拟主要是在一些空间变量间建立关系函数，并模拟预测土地利用变化［42］。众多学者在高度集聚尺度下进行土地利用变化的空间简化模型研究，例如单个的景观元胞。同时利用遥感影像获得空间研究数据，使与土地利用变化相关的基本地理单元和环境过程概念化［7］。Kasper Kok提出了土地利用转换及效应（CLUE）模型框架，这是一个合理的少见的空间简化土地利用模型，该模型用来分析复合比例尺条件下的土地利用变化问题［43］。摆万奇利用Logistic逐步回归模型，从空间上确定了主要的驱动因素及其定量关系［10］。叶宝莹在GIS的支持下，利用空间相关分析筛选出影响土地利用变化的主要因子，并利用空间多元线性回归函数求得研究区土地利用程度变化模型［21］，目前应用较多的是将多种研究方法综合起来运用。Bryan 将 GIS 和神经网络结合起来研究土地利用转换模型（LTM），从空间上来模拟土地利用变化的复杂过程，这一模型把社会经济、政策和环境等变量作为输入，并建立起了土地利用变化与公路、高速公路、居民点道路、河流、湖岸线之间的空间函数关系［42］。现阶段土地利用变化的模拟主要是针对单一的土地利用类型的变化模拟，例如国际上许多学者利用元胞自动机（Cellular Automata）开展城市增长的模拟研究［44，45，46］。有研究者利用神经网络的元胞自动机来模拟复杂的土地利用，整个模型的结构十分简单，用户不用自己定义转换规则及参数，该模型是在ARC/INFO GRID环境下利用AML宏语言写成［47］。侯西勇运用马尔柯夫的元胞自动机模型模拟研究区2010年土地利用的数量和空间分布，结果比较可信［48］。
4 土地利用模型的精度分析
土地利用模型的精度分析又叫模型的不确定性评价，反映数据输入及模型本身存在的不确定性和产生的结果［49］。模型的不确定性包含输入数据的不确定性和模型结构的不确定，遥感数据的获取会存在不确定性，例如在其纠正时采用的地面控制点的误差是不可能消除的，纠正过的遥感数据或图像产品也始终不能与地面实况完全一致，不同程度上存在着残余误差［50］。同时在影像解译的过程中也会出现适当的误差而产生不确定性。另外在数据转换的过程中，比如矢量到栅格的转换，就会产生新的不确定性。由于模型的结构是基于数学方法，用简化的数学模型来模拟复杂的行为，这也是一种非常重要的不确定性。为了减小不确定性，应该避开矢量—栅格数据的转换过程，同时使用高分辨率的土地利用数据，在模拟分析的过程中，分类型单独预测模拟，然后再综合分析［48］。
为了增强土地利用变化科学的研究，必须从三个方面入手。首先是数据方面的准确性，其次是方法的先进性；再次是理论的新颖性，这三个方面是相互联系的。在土地利用变化研究的过程中，要重点突出决策层思想，在空间上体现人类活动对土地利用变化的影响。要更好地发展土地利用变化的经济模型，这需要比较成熟的空间经济理论作为支撑，这样才能解释移民、雇用增长、政府行为的时空类型，这些都会影响到土地利用变化。利用相关模型分析土地利用的环境影响评价、政府决策和政策形成。同时在土地利用变化研究的过程中，应该注重多种方法的结合，选择精度最优的方法来提高研究成果的可信度与参考性。
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Blaszczynski J Characterization with Geographic Information Engineering and Remote (2): 183 ～ 191
Boughton DA，Smith ER and O'Neill vulnerability: A conceptual Health，(5): 312 ～322
Edwards G， Uncertainty in Photointerpreted and Remote (4): 377 ～ 3
Farina and Methods in Landscape Ecology ［M］ .London: Chapman ＆ Hall，1 ～ 130
Lambin E F，Baulies X and Land-Cover Change Implementation Strategy ［A］ .IGBP Report ＆ IHDP Report ［C］ .Stochkholm: IGBP，11 ～ 16
TurnerⅡBL，Skole D，Sanderson S et and land-cover change science / research plan ［M］ .IGBP Report and HDP Report : IGBP
Turner I BL，David Skole， Steven， Use and Land Cover Change (LUCC ): Science / Research Plan［R］ .IGBP Reports，
Turner II types of global environmental changes: definitional and spatial scale issues in their human dimensions［J］ .Global Environmental Change: Humanand Policy Dimension，1 (1): 14 ～ 22
曹银贵1，2 王静1 程烨1，2 郝银3 许宁1，2
（1.中国土地勘测规划院土地利用重点实验室，北京，100035；2.中国地质大学土地科学技术系，北京，100083；3.湖北省荆州市土地整理中心）
摘要：综合叙述土地利用/覆被变化研究20 多年来的研究进展，总结了在土地利用数量变化研究、驱动力研究、土地利用变化模拟研究方面取得的丰硕成果。一方面是驱动力因子的多样性；另一方面是土地利用变化模拟方法的交叉性，从数量模拟研究转向空间模拟研究，从单方法模拟研究转向多种方法结合的模拟研究，从生物物理驱动力的建模方式转向生物物理驱动力与社会经济驱动力相结合的建模方式，未来研究则要加强精度的要求，使其研究成果能真正引导土地利用规划。
关键词：土地利用/土地覆被变化；驱动力；土地利用变化模拟
土地利用/覆被变化（LUCC）研究于1995年启动。10余年间，LUCC 研究始终是全球变化研究的热点之一，并取得了丰硕的研究成果［1］。除了体现在 LUCC 监测技术、驱动力、生态环境效应和建模研究等不同方面外，LUCC 研究在理论上也取得了非常大的突破。土地利用/覆被变化研究之所以能够取得重大突破，一方面是因为土地利用/覆被变化是引起其他全球变化问题的主要原因，因而在全球环境变化与可持续发展研究中占有重要地位；另一方面是因为地球系统科学、全球环境变化以及可持续发展涉及到自然和人文多方面的问题，而在全球环境变化问题中，土地利用/覆被变化可以说是自然和人文过程交叉最为密切的问题［2］。LUCC 的研究起初是从全球变化研究入手，发展到现在，开始重视典型区的研究；从简单的数量研究发展到空间变化上的研究；从简单的土地利用转换的研究发展到生态足迹、能流与物流的转换研究。总的来看，LUCC 的研究是越来越微观，在此简要回顾一下 LUCC 研究的进展。
土地覆被是指存在于地表的植被（自然的或者是种植的）以及人工建筑，例如水体、冰面、裸露的岩石、沙地都可以认为是具体的一种土地覆被形式［3］，土地利用则定义为同时包括改变土地生物物理属性的利用方式和产生这种利用方式的目的［5］。土地利用的形式是多种多样的，耕地、林地、园地等都是土地利用的类型。从土地覆被与土地利用二者的含义来看：土地覆被主要是指自然的地表形态，而土地利用重在突出人类的社会经济活动对土地资源的作用，体现出了土地的使用状况或土地的社会、经济属性；因此土地利用和土地覆被构成了土地的两种属性［2］。通常情况下，土地覆被的变化会影响土地利用决策，土地利用变化则会导致土地覆被变化，再影响到土地利用决策，从而产生新一轮的土地利用变化［4，5］。由于当代的土地覆被变化主要是人类对土地利用影响造成的，所以认识土地利用变化，是了解土地覆被变化的首要条件。
自20世纪90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用/覆被变化的研究。“国际地圈与生物圈计划”（IGBP）和“全球环境变化人文计划”（IHDP）于1995年共同发起了“土地利用/覆被变化”（LUCC）研究计划，并于1996年提出了5个关于土地利用/覆被问题及3个焦点［6］。5个框架问题是：①过去的300年中人类的活动是如何改变土地覆盖的？②在不同的历史阶段、不同地理单元，土地利用变化的主要人为因素是什么？③在今后50～100年中土地利用变化将如何影响土地覆盖？④直接的人文和生物物理过程是如何影响特定土地利用类型的承载力的？⑤气候和全球生物地球化学作用怎样影响土地利用和土地覆盖？反之又如何？3个焦点是：①土地利用动态变化——典型对比分析研究；②土地覆被动态变化——直接观察和诊断模型；③区域的与全球的模式——综合评价的框架。总的来看，土地利用变化研究主要是理解土地利用变化的原因和结果，同时模拟土地转换的时空类型［7］。
1 土地利用数量变化研究
区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化［8］。面积变化首先反映在不同类型的总量变化上，通过分析土地利用类型的总量变化，可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化［9］。目前土地利用的数量变化指标有：土地利用变化的幅度、土地利用变化的速度和土地变化的区域差异。通过各地类之间的转化，得出土地利用的转化矩阵。
2 驱动力研究
有关 LUCC 驱动力的研究是探索 LUCC 驱动机制的核心问题［10］。Riebsame 认为土地利用变化的预测研究是很艰难的，因为它需要了解土地利用变化的根本性的驱动力［11］，而土地利用预测模拟研究的先决条件是要确认最重要的驱动力［12］。纵观国际上土地利用/覆被变化的驱动机制研究，目前主要是通过大量的案例与比较，探讨土地利用/覆被变化的动力学机制［13］。Fu Congbin 认为土地利用/覆被变化的驱动力是：气候变化和人类活动［14］，由此可见驱动力研究指标的选取一方面与自然状况有关；另一方面与人类活动有关。因此驱动力通常分为生物物理（bio-physical）和社会经济（socio-economic）两大类。生物物理驱动力包括自然环境的特征和过程，例如气候变化、地形、火山爆发、植物演替、土壤类型和过程、自然资源的有效性等［15］；而社会经济驱动力则包括人口变化、贫富状况、技术进步、经济增长、政治经济结构以及价值观念等［6，16，17］。有的时候驱动力与被观察的土地利用变化在空间或时间上相差甚远，经常涉及宏观经济政策的转变和政策的变化，这些都是很难预测的［18］。由于不同区域土地利用的驱动机制存在一定的差异，因此驱动力方面的研究都是以单一的区域为研究对象。 认为土地利用变化的驱动力因子随着比例尺的不同而发生变化：在农田比例尺的情况下，主要是由社会性的和易近性的驱动因子在起作用；在景观研究尺度内，主要考虑的是地形和农业气候条件；在区域和国家尺度下，气候、人口和宏观经济政策将共同作用［12］。
生物物理驱动力
对于区域性的土地利用/覆被变化研究而言，生物物理方面的驱动力对土地变化的影响在一个比较短的时间段内是比较小的，通常也是不显著的。石瑞香的研究表明，自然（气候）因素并未构成样带上近年来土地利用（尤其是耕地）变化的主要驱动力［19］，但是并不是没有影响的。邹亚荣在中国农牧交错区土地利用变化的研究中表明，青藏高原的上升是晚新生代北半球气候变化的重要驱动力，引起了我国北方气候的干旱，对我国农牧交错区的形成，特别是对东部草地变化产生了影响［20］。叶宝莹在嫩江中上游地区的土地利用变化研究中选取了高程、坡度作为土地利用变化驱动力的指标，结果表明二者与土地利用变化的线性关系明显［21］。地貌类型也会影响土地利用的变化，草地受地貌条件的影响与控制较耕地小［22］；城市的边缘区的土地利用会受到地形的影响，北京城乡过渡区的土地利用变化的发展趋向，在地域上深受西北部山地的阻力作用，可能会形成不对称发展［23］。袁俊在湖北省土地利用变化的研究表明，湖北省土地利用年变化率较低，主要是由特殊的地形限制的［24］。赵庚星认为50年前黄河三角洲地区的土地利用变化主要是受气候因素、风暴潮和黄河改道等自然因素驱动［25］。
社会经济驱动力
土地利用是社会的一面镜子［26］，土地利用变化能够很好地反映社会经济发展的历程。土地资源条件虽是土地利用结构形成的决定性因素（基础因素），但是对于人类活动而言，这种变化是缓慢的，Elena 认为人类活动是引起土地利用变化的一个主要成分［7］，因此分析社会经济因素对土地利用变化的作用摆在首要的位置［27］。陈百明认为在社会经济驱动力方面，土地利用变化与人口增长之间有明显的联系，但同时这一变化与技术进步、富裕程度、经济状况，以至文化、宗教、军事等之间也能找到一定的相关关系［28］。并且大部分的案例研究都突出了政策对土地利用变化的重要作用，例如京都草案这一国际性的环境政策将对未来的土地利用变化产生深远的影响［29］。龙花楼研究表明几年或几十年的土地利用变化主要是由人类的社会经济活动影响所导致［30］。袁俊认为城镇人口的迅速增长、第二产业的发展、对土地产品的需求变化和交通条件及政府政策等社会经济驱动力导致了湖北省的土地利用变化［24］。周青在农地利用变化驱动机制的理论分析的基础上，构建了农地利用变化强度的指标体系，在指标体系中特别引入了邻近城市的辐射和耕地保护政策对土地利用变化的影响［31］。陈百明为深入分析和认识耕地占用与 GDP增长的关系，运用了 Decoupling （脱钩）理论，开展我国耕地占用与 GDP 增长的脱钩研究，揭示了我国各类区域耕地占用与 GDP增长的相互关系的典型模式［32］。王秀兰认为随着人口数量的变化，供人类生活、生存所需的耕地资源数量在不断地变化，因而，耕地的生态环境背景质量发生着相应的变化［33］。对于城市土地利用而言，交通条件对土地利用类型的转变起到了内因作用，转化为城镇用地的土地利用类型与距交通干线的距离有一定关系［13］。
3 土地利用变化驱动力模拟
土地利用系统的复杂性需要多学科的分析［34］。 认为土地利用模型应该代表土地利用系统部分的复杂性；能够检验社会和生态系统结合的稳定性［12］。土地利用变化模拟是为了明确土地利用变化的原因，定量地证明多个因素对某一个因素的关系和影响，不同的模拟方法已经在土地利用变化中得到广泛应用。起初，土地利用变化模拟的研究重在生物物理因子方面的模拟研究，例如海拔、坡度、土壤类型等。后来根据研究的需要，土地利用变化社会经济驱动力方面的数据整合到模型中［35］。但是社会经济指标缺少空间上的简化数据，这样将很难将社会和自然数据结合起来。 认为生物物理过程的空间单元和行为组织者决策的空间单元是不一样的［12］。
在土地利用变化模拟研究的开始阶段，基本上都是从数量上进行研究，后来由于遥感技术、空间地理信息系统技术的发展，从空间上实现了土地利用变化的模拟。同时研究的方法也有很大的提升，从单一方法的模拟研究发展到多种方法的结合。
土地利用变化的数量模拟
土地利用变化的数量模拟是从数量的角度来分析模拟土地利用变化的过程。彭文甫首先利用因子分析的方法，确定了影响土地利用变化的相关因子，然后采用多元线性回归分析的方法，预测了土地利用的变化［36］。王波利用多元相关分析的方法对经济管理体制对土地利用变化进行了模拟，用具体的产值代替了无法量化的经济管理体制［37］。张海龙利用马尔柯夫模型，确定了渭河盆地各土地利用类型之间相互转化的初始转移概率矩阵，从数量上预测了该研究区土地利用变化［38］。虽然马尔柯夫模型在土地利用变化数量研究上表现出较好的应用性，但是由于这种预测是以末期和基期的时间间隔为预测单位，所以只能预测时间间隔整数倍的特定时期的情况，其灵活性和适用性受到限制［39］。由于灰色预报模型克服了统计回归分析方法需要大样本序列的弊端，吴素霞利用该方法预测了石家庄地区未来15年内耕地面积的变化趋势［40］。吴普特采用 BP 神经网络的方法对耕地减少进行了预测，将影响耕地变化的各驱动因子作为神经网络的输入层神经元，将耕地面积作为输出层神经元，经过反复的训练模拟，表明采用 BP 神经网络的方法在预测耕地资源减少量时精度较高，可靠性较好［41］。另外还有利用元胞自动机的方法研究土地利用变化，重在空间上的变化模拟。
土地利用变化的空间模拟
土地利用变化的空间模拟主要是从土地利用/覆被在时间序列上的变化过程进行模拟预测，另外还包括从主要的驱动力入手进行空间上的模拟预测。土地利用变化的空间模拟主要是在一些空间变量间建立关系函数，并模拟预测土地利用变化［42］。众多学者在高度集聚尺度下进行土地利用变化的空间简化模型研究，例如单个的景观元胞。同时利用遥感影像获得空间研究数据，使与土地利用变化相关的基本地理单元和环境过程概念化［7］。Kasper Kok提出了土地利用转换及效应（CLUE）模型框架，这是一个合理的少见的空间简化土地利用模型，该模型用来分析复合比例尺条件下的土地利用变化问题［43］。摆万奇利用Logistic逐步回归模型，从空间上确定了主要的驱动因素及其定量关系［10］。叶宝莹在GIS的支持下，利用空间相关分析筛选出影响土地利用变化的主要因子，并利用空间多元线性回归函数求得研究区土地利用程度变化模型［21］，目前应用较多的是将多种研究方法综合起来运用。Bryan 将 GIS 和神经网络结合起来研究土地利用转换模型（LTM），从空间上来模拟土地利用变化的复杂过程，这一模型把社会经济、政策和环境等变量作为输入，并建立起了土地利用变化与公路、高速公路、居民点道路、河流、湖岸线之间的空间函数关系［42］。现阶段土地利用变化的模拟主要是针对单一的土地利用类型的变化模拟，例如国际上许多学者利用元胞自动机（Cellular Automata）开展城市增长的模拟研究［44，45，46］。有研究者利用神经网络的元胞自动机来模拟复杂的土地利用，整个模型的结构十分简单，用户不用自己定义转换规则及参数，该模型是在ARC/INFO GRID环境下利用AML宏语言写成［47］。侯西勇运用马尔柯夫的元胞自动机模型模拟研究区2010年土地利用的数量和空间分布，结果比较可信［48］。
4 土地利用模型的精度分析
土地利用模型的精度分析又叫模型的不确定性评价，反映数据输入及模型本身存在的不确定性和产生的结果［49］。模型的不确定性包含输入数据的不确定性和模型结构的不确定，遥感数据的获取会存在不确定性，例如在其纠正时采用的地面控制点的误差是不可能消除的，纠正过的遥感数据或图像产品也始终不能与地面实况完全一致，不同程度上存在着残余误差［50］。同时在影像解译的过程中也会出现适当的误差而产生不确定性。另外在数据转换的过程中，比如矢量到栅格的转换，就会产生新的不确定性。由于模型的结构是基于数学方法，用简化的数学模型来模拟复杂的行为，这也是一种非常重要的不确定性。为了减小不确定性，应该避开矢量—栅格数据的转换过程，同时使用高分辨率的土地利用数据，在模拟分析的过程中，分类型单独预测模拟，然后再综合分析［48］。
为了增强土地利用变化科学的研究，必须从三个方面入手。首先是数据方面的准确性，其次是方法的先进性；再次是理论的新颖性，这三个方面是相互联系的。在土地利用变化研究的过程中，要重点突出决策层思想，在空间上体现人类活动对土地利用变化的影响。要更好地发展土地利用变化的经济模型，这需要比较成熟的空间经济理论作为支撑，这样才能解释移民、雇用增长、政府行为的时空类型，这些都会影响到土地利用变化。利用相关模型分析土地利用的环境影响评价、政府决策和政策形成。同时在土地利用变化研究的过程中，应该注重多种方法的结合，选择精度最优的方法来提高研究成果的可信度与参考性。
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王联军余振国
（中国国土资源经济研究院，河北三河，101149）
摘要本文采用环境指数评价法，构建出武汉市基于土地利用的地质环境敏感性综合指数，并据此对武汉市进行基于城市土地利用的地质环境敏感性综合区划，最后对武汉市土地利用规划布局提出方向性建议。
关键词土地利用地质环境敏感性武汉市
基于土地利用的武汉市地质环境质量现状综合评价的研究是武汉市土地利用总体规划修编前期研究项目中的重要内容之一，其主要任务是研究武汉市地质环境现状对武汉市各种土地利用方式的适宜性，为武汉市土地利用的规划布局提供指导性建议，避免规划出现重大失误而诱发重大地质环境问题。本次采用环境指数评价法进行评价。根据土地利用的环境影响特点，结合实际占有资料情况，构建出武汉市基于土地利用的地质环境敏感性综合指数，并据此对武汉市进行基于土地利用的地质环境敏感性综合区划，最后对武汉市土地利用规划布局提出方向性建议。
1土地利用的地质环境敏感性评价及其在规划中的作用
土地利用的地质环境敏感性就是地质环境系统对不同土地利用方式和布局的适宜性。土地利用的地质环境敏感性评价，是以地质环境系统为研究对象，考察不同土地利用方式对地质环境系统的相互作用，最终确定地质环境系统对不同土地利用方式的适宜程度的过程。
土地利用的地质环境敏感性评价对土地利用规划具有重要意义，表现在如下3个方面：首先，土地利用的地质环境敏感性评价是在充分研究以往土地利用情况对地质环境的相互作用的基础上进行的，因而具有较强的针对性；其次，由于土地利用的地质环境敏感性评价工作是土地利用规划的前置性基础研究工作，所以研究结果能够直接利用于土地利用规划工作中，从而直接参与了规划的制定过程，在规划的制定阶段就可以有效地避免规划方案中一些可能的重大失误，也可以减少规划环评工作对规划方案大规模修订的可能性，为规划的制定实施节省了大量的时间和工作量；最后，土地利用的地质环境敏感性评价也给规划方案出台后的规划环评提供了基础依据。
2评价因子及参数的选择
确定评价环境要素及其评价因子的依据是：①所选择的评价要素及评价因子应能满足预定的目的和要求；②已开展的地质调查和评价所确定的地质环境问题及其诱因；③尽可能选择环境质量标准所规定的因子；④评价单位可能提供的监测和测试条件。根据上述条件的要求，最后筛选出武汉市土地利用对地质环境系统最重要的三个环境影响因子为：地下水、地质灾害和工程地质性状。
地下水不仅是一种宝贵的资源，还是当地生态环境的重要支撑系统，而且地下水—经污染，极难恢复，其后果的严重性难于估量，因此，将地下水污染风险作为重要评价参数之一。
武汉市地处江汉平原，地质灾害主要是岩溶塌陷。武汉市分布有大面积的潜伏碳酸盐岩，并且已经有过8次岩溶塌陷的历史记载，因此，今后发生岩溶塌陷的风险也还是相当高的。岩溶塌陷对土地利用方式的限制是易见的，如果建设用地安排不当，塌陷一旦发生，将造成严重的生命和财产的损失，并形成恶劣的社会影响，所以，岩溶塌陷风险也是必须重点考虑的评价参数之一。
武汉市岩土体的地基承载力一般，另外，武汉市地势低平，易受洪涝灾害威胁，因此，岩土体的工程地质脆弱性也是又一个必须重点考虑的评价参数之一。
矿产资源是地质环境系统中重要因素之一，但因为：①缺乏详实资料；②武汉市的矿产并不丰富，矿产资源对土地利用的限制可以忽略。因此，本次评价未将其纳入评价体系当中。
3各评价因子权重的确定
各评价因子的权重系数（即各分项指标相对于土地利用地质环境系统影响敏感性综合指数的重要性）可通过层次分析法来确定，方法如下：
本次权重层次结构模型最顶层相邻的上、下两层分别为A、B，其中A层次为目标层，代表土地利用的地质环境敏感性综合指数，B层次为主因素层，有3个元素Bi（i=1,2,3），分别为：土地利用影响下工程地质脆弱性指数、土地利用影响下地质灾害风险度和土地利用影响下地下水资源污染风险度。以A为目标的有3个元素的判断矩阵为：
地质环境经济论文集.第2辑
式中元素bij表示对于评价目标A而言，要素Bi对于Bj的相对重要性。即：
地质环境经济论文集.第2辑
Wi是针对评价对象给出的每个因素Bi相对应于A的分值，由聘请的专家打分得到，一般采用1～9级标度判断尺度（表1）。如果相对重要度取值为偶数，则表示两个评价指标的相对重要性介于两个奇数取值之间。
表11—9级标度判断尺度表
矩阵A中的元素满足bij=1/bji。
A中每行所有元素的几何平均值得到向量M=[m1,m2，…，mn]T，其中
地质环境经济论文集.第2辑
对M作归一化处理，求相对权重向量
地质环境经济论文集.第2辑
式中： ，为评价因素bi在总评定因素中所起作用大小和所占地位轻重的量度，称为权重。一般规定：
地质环境经济论文集.第2辑
引入衡量判断矩阵完全一致性指标CI，矩阵A的特征值的近似公式为：
地质环境经济论文集.第2辑
lmax=max（li），（i=1,2，…，n）。完全一致性检验指数CI
地质环境经济论文集.第2辑
一般认为CI≤，判断矩阵A有满意的一致性，否则需要重新调整。经计算，最后得出三个参数的权重系数如表2所示。
表2各参数在地质环境敏感性综合指数构成中的权重
4各因子评价参数的等标化
地下水资源污染风险度的等标化
一般认为，地下水天然资源补给模数大的区域，其地下水资源受到污染的风险也较高，因此，地下水资源污染风险度以武汉市地下水天然资源补给模数K[单位：104m3/（a·km2）]为基础，计算方法为：H=K/，其中，H为地下水资源污染风险度；K为地下水天然资源补给模数；则为等标化常数。等标化常数值的设定依据为武汉市地下水天然资源补给模数值的大小分布情况，设定等标化常数值的目的在于将地下水资源污染风险度的参数值归一化到0～10之间，参数值出现大于10的情况也按10计算。
工程地质脆弱性指数的等标化
工程地质脆弱性指数以工程地质承载力为基础，并以汛期是否被淹没作为补充。其计算方法为：E=1/，其中E为工程地质脆弱性指数；M为工程地质承载力（单位：MPa）；则为根据武汉市工程地质承载力实际数据分布情况确定的等标化常数。汛期淹没区域则直接赋值为10。
地质灾害风险度的等标化
地质灾害风险度由于缺乏相关定量化数据，因而以定性判断为基础，并根据经验对其进行赋值（表3）。
表3地质灾害风险度赋值情况及依据
5土地利用的地质环境敏感度评价分区
各参数通过加权平均来转成地质环境质量综合指数。如式（8）所示：
地质环境经济论文集.第2辑
式中：
I——基于土地利用的武汉市地质环境综合指数；
Fi——第i个参数的值；
Wi——第i个参数的权重系数；
n——为参数的个数。
式中Wi为第i个环境因子环境影响的重要性程度；Fi为第i个环境因子环境影响的严重性程度。其中，Wi通过层次分析法确定；Fi则根据各因素的严重程度，以判断为基础，按10分制予以赋值。
确定各参数的权重和分值之后，即可计算得出基于土地利用的地质环境敏感性综合指数值，根据地质环境敏感性综合指数值的离散分布情况，可以划分出武汉市基于土地利用的地质环境敏感度的4级综合分区（表4）。
表4土地利用地质环境系敏感度综合分区标准
6各分区土地利用方式布局建议
地质环境重度敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境重度敏感区是区内的岩溶塌陷高风险区，作为建设用地需要做好地质灾害调查评价及地基处理工作，安排为农业用地、生态建设用地、园地、林地、牧草地，这些土地利用成本要低一些。
地质环境中度敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境中度敏感区是区内的岩溶塌陷较高风险区，在作为建设用地时，应充分做好地质勘查、进行严谨的地质灾害危险性评估，作为重要设施的建设用地特别要注意处理好软弱地基和岩溶塌陷问题，应尽可能安排为一般建设用地、农业用地、生态建设用地、园地、林地、牧草地。
地质环境轻微敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境轻微敏感区总体上来说可以满足一般用地类型的需求，但对于区内不同性质的亚区，存在相应的一些限制，分述如下。
地下水污染高风险亚区
本亚区的主要特征是：地下水污染风险指数值≥10，即本亚区是武汉市地下水资源最重要的补给区。所以，本亚区内的，安排可能造成严重污染的土地利用方式如工矿仓储用地和公共基础设施用地时，应严格按环境要求，三废尽可能达到零排放；作为生态建设用地、生态农业用地最好；若安排其他用地类型，应充分论证对地下水环境的影响。
软弱地基亚区
本亚区特征为：工程地质条件一般或较差，修建建筑物时应作基础处理。因此，建议本亚区以低层建筑用地、农业用地和生态建设用地为主；用作高层建筑用地时，应充分考虑基础处理成本。
隐伏碳酸盐岩分布亚区
本亚区特点为：地下分布有隐伏碳酸盐岩，存在一定的岩溶塌陷风险。因此，在本亚区安排重要建筑时，应对地基进行详细的地质勘查。
地质环境非敏感区的土地利用方式、布局建议
地质环境非敏感区是区内地质环境条件最好的区，工程地质条件良好，不存在岩溶陷风险，地下水污染风险极低，从地质环境条件上来讲，在达到环境质量标准的情况下，可以作为任何类型的用地。
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你看下（城镇化与集约用地）别人的参考文献；，看下别人是用了哪些论文
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伴随着科学技术的发展和生产力水平的巨大提高，人口剧增、资源浪费、环境污染、生态破坏等一系列社会问题严重地威胁着人类自身的生存与发展。在这种形势下，人们提出了“既能满足当代人的需求、又不对后代人的需求构成危害”的“可持续发展”思想。作为可持续发展的重要环节之一，土地资源的可持续利用十分重要。一、土地资源的经济特点1、开发利用的可选择性。土地都有固定的地理位置，虽不可移动，但对它的使用却是可选择的，表现在两个方面：第一，同样的用途可选择不同区位的地块。第二，同一块土地可用于多种用途的选择。2、土地的使用成本是机会成本。因为土地资源有多种用途，但在一定时期，一块土地只能用于一种用途，因此体现出土地使用的机会成本，即同一块土地若因用于一种用途而放弃另一种用途，可能获得较大收益，也可能得不偿失。因此，在使用土地资源时，应综合考虑各方面的因素，进行科学决策。3、土地资源的使用效益是综合效益，包括经济、社会和生态效益等在内。土地除具有自然属性外，还具有社会经济属性。土地的社会属性是人类社会经济活动赋予土地的新的特性的总和。人类在对土地资源进行开发利用时，会受到社会和生态环境等因素的制约和影响，同时又会对社会和生态环境产生各种各样的影响。所以，对土地资源开发利用的效益是包括经济、社会和生态效益在内的一种综合效益。二、我国土地资源可持续利用的几点对策1、减轻土地人口压力，提高人口素质。在人口与土地这一对特殊的矛盾中，人类必须主动调节自身繁衍的速度和规模，依据客观自然规律和经济规律约束自身土地利用行为。这就要求我们做到：（1）在继续严格执行计划生育政策的同时，逐步建立和完善社会保险、社会救助、社会福利等社会保障体系，使人口增长速率降幅增大，切实、有效地控制人口总量增长。（2）积极进行劳务输出。外出务工可增加农民收入，使农民生活条件得以改善、对农业生产的投入增加；同时，农民还可学到先进的技术和管理经验，既能提高农民土地资源可持续利用的能力，又有利于促进农村封闭的社会环境向开放、良性循环的方向演变。（3）提高人口素质。①加大基础教育投资力度，特别是要加快少数民族地区和贫困地区教育的发展，以提高人力资本的积累速度。②加强“资源与环境意识”教育，提高人们对土地资源可持续利用的认识，同时，注重提高农民的农技知识水平和技能，为农民举办各种形式的技术培训班，为提高农民
土地利用规划论文可以写下面形式的：区域土地利用规划研究中遥感、空间信息系统技术的应用；土地利用规划环境影响评价；土地利用/土地覆盖变化与土地利用规划；南通市土地利用规划环境影响评价指标体系研究。详情可参考：
1土地利用规划学的研究对象和研究方法2土地利用规划的任务和内容体系我国土地资源及其利用现状土地利用规划的任务土地利用规划的内容体系3土地利用规划的理论和原则4土地利用规划可行性论证5土地利用规划管理6土地利用现状分析和土地质量评价7土地利用结构与布局
浅谈城市规划与土地规划统筹发展
论文关键词：城市规划 土地规划 统筹发展
论文摘要： 城市规划与土地规划虽然是两个不同领域的规划，但是，在国民经济发展大背景下，二者却是统一的，土地的合理规划是城市规划的重大前提，城市的合理规划为土地的优化设定了格局。因此，在城市经济的发展中，应该将城市规划和土地规划统筹起来，从发展思路、发展途径、制度创新等方面统筹两个规划，实现双赢。 在现行的国民经济发展体系中，城市规划和土地规划分别由不同的行政主管部门进行编制。两大主管部门在行政级别上旗鼓相当，有各自独立的行政管理体制，这样的分管体制造成两个主管部门缺乏有效的沟通，各行其是，这使得两种规划相互间不协调、存在很大的差异性，产生严重的脱节现象。一方面，有的地方偏重于城市规划忽略土地规划，导致城市用地不合理，城市用地吃紧，土地价格波动，城市出现畸形发展。另一方面，有的地方特别注重土地规划看轻城市规划，从城市发展局部出发，惜土如金，该发展住宅用地的都用来发展商业，无视城市发展的总体布局，使得土地的规划脱离城市规划，相互间格格不入的困境。所以，要实现城市的现代化发展，必须从国民经济发展的大局出发，统筹城市规划和土地规划，形成互补协调、互利共赢的格局。 一、 统筹两种规划的整体思路。 区域规划是国民经济和社会发展规划的深化，而城市规划和土地规划又是区域规划必不可少的两个方面。在时间上，两个规划要统筹编制，城市规划的编制要兼顾土地规划，因为土地规划是否合理直接影响到城市总体发展，土地规划是城市规划的重要内容；土地规划也要兼顾城市规划，城市的土地规划是否有效要看是否符合城市发展的总体标准。在空间上，两个规划要互补互利，在城市区域的发展中，必须要坚持城市规划指导与土地规划，必须要坚持土地规划服务于城市规划，即前者的发展是为后者的发展做铺垫，后者的发展是为了前者的更进一步发展。为此必须做到以下几点：第一，做到弹性规划。无论是城市规划，抑或土地规划都要具有可量化性，要留有一定的空间。而弹性规划能够有效适应变化的市场环境，根据不同地点、不同时期做出适时调整，避免规划失灵以及出现重复规划。第二，做到协调规划。在整个城市区域规划中，不能片面强调城市规划，也不能一贯重视城市规划。两个规划不是彼此独立的，城市规划必须要做好土地规划，土地规划的好坏又取决于城市规划大局，在城市发展中必须注重二者的协调关系，实现互助发展。第三，做到多元规划。规划的目标不是单一的，在两个规划的具体编制中，对规划的目标要明确，不能只片面追求经济效益，还要注重环境效应和社会效应，最终实现多重效应叠加，实现社会的全面发展。第四，做到效益规划。没有价值的规划是没有意义的规划，特别是在市场经济环境中，效益高低决定市场成败，为此，在两个规划的编制中，一定要注重规划的效益性，实现经济社会生态效益的大一统。第五，做到整体规划。在两个规划的实施中必须从国民经济发展大局出发，从城市区域经济发展大局出发，做好整体布局，既要搞好物质方面的规划，也要搞好非物质方面的.规划，既要做好整体规划，又要做好局部规划。第六，做到实用规划。任何规划都是用来指导发展实践的，所以在两个规划的编制过程中，要注重规划的可操作性和实用性，使得制定的规划能够落实到城市经济发展中去，为城市的发展搞好理论铺垫。 二、 统筹两个规划的发展途径 两个规划受制于不同行政主管部门，这种分离的管理体制使得两个规划的侧重点、标准、目标往往出现较大差距，两个主管部门不能及时进行相关信息的交流，以及在规划过程中相互借鉴、相互吸收、共同发展。这对这一现状，要统筹两个规划，必须将两个部门进行合并，制定统一的规划，形成自上而下与自下而上相结合的规划管理体制。这种管理体制能够充分体现城市体系规划是一种基于整体利益的协调规划的实质，能够较好地统一行政指令，加强规划的实施效果；也能够充分考虑地方区域发展实际，立足于区域发展的具体情况，进行深入分析，广泛征求各利益主体意见后的综合协调；也有利于规划管理体制从上级的集权制转化为公平合理的民主制。这样制定出的规划更能适应城市发展实际，更能为解决规划问题献计献策，这样的规划透明度高、可信度强、可满足全社会的发展愿望。自上而下与自下而上的双向结合有以下优势：首先，从国民经济发展总体出发，统筹城市规划和土地规划，避免在两个规划的编制过程中相互脱节、各自为战的现象。其次，这样的结合既能够满足上级规划实施的执行力，加快城市建设和土地利用，也能充分发挥地方优势，利用特色资源。再次，这种结合对于在规划的实施过程中出现的任何问题可以进行及时纠正和处理，避免出现重复建设造成资源的浪费。最后，这种结合途径既兼顾了城市经济发展的大局，有考虑了局部土地的优化利用，提高了经济效益和社会效益 。 三、 统筹两个规划，做到制度创新。 从法律制度上讲，就目前的法律体系而言，城市规划已有相关领域的法规——《城市规划法》作保障，而我国到现在都还没有为土地规划制定相关的法律法规，这就导致在规划的实施进程中城市规划比土地规划更加严肃、更加科学、更有可操作性。而从管理角度看，城市规划和土地规划分别由两个行政级别对等的管理部门加以编制，这必然导致两个部门各行其是，缺乏有效的沟通，行政指令措施无法进行统一，效率低下、浪费资源。另外，我国已经是市场经济国家，规划的行政属性 还相当浓厚，在规划的编制和实施中 常常忽略市场经济规律，不考虑客观的供求状况，主观行事，造成规划与经济规律不服，与市场经济脱轨的严重后果。基于以上的种种制度诟病，要统筹两个规划必须进行制度创新。一、要创新法律制度，完善相关法律制度，特别是要尽快制定《土地规划法》来为土地的实际规划保驾护航，使得两个规划都有相关法律制度的庇护，为统筹战略提供法律保障。二、要创新管理制度，将两个制定规划的部门合二为一，统一政令，增强规划的执行力度和社会经济效应，为统筹战略提供管理保障。三、要创新环境制度，要打破长期以来形成的行政主导，市场为次的管理方法，坚持市场运行为基础行政干预为辅助的管理，尊重客观经济规律，尊重市场规律，为统筹战略提供环境保障。
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你好，这是一想象作文，建议你还是自己写，想象几百年之后土地变成沙漠的样子，什么原因造成的，具体的概念的东西从网上查些。
1.沙漠化的成因沙漠化的成因沙漠化的成因沙漠化的成因 （1）气候变化异常 有关研究表明，近百年来全球气候变化最突出的特征是温度的显著升高我国近百年来的温度变化与世界的平均情况基本相似。据研究，1951-1999年中国北方地区最低气温显著升高，暖冬年份连续出现，近50～100年有明显的干旱化趋势；20世纪70年代开始干旱化趋势加快。 我国沙化土地集中分布的西北地区，由于深居大陆腹地，是全球同纬度地区降水量最少、蒸发量最大、最为干旱的地带。气候变暖、降水减少加剧了该区气候和土壤的干旱化。这使得该区的植被盖度降低，土壤结构变的更加松散，加速了土地的沙漠化。另外气候增暖，大范围气候持续干旱，给各种水资源（冰川、湖泊、河流等）带来严重的影响，使冰川退缩、河流水量减少或断流、湖泊萎缩或干涸，地下水位下降。大面积的植被因缺水而死亡，失去了保护地表土壤功能，加速了河道及其两侧沙化土地的扩展及沙漠边缘沙丘的活动，使沙漠化面积不断扩大。 （2）不合理的开荒 在沙漠化相对集中的西部地区，曾今有大量草地和林地被开垦为耕地。自1995～2000年，其中因开垦草地增加的耕地面积占，因开垦林地增加的耕地面积占。由于该区属干旱、半干旱地区，草地和林地被开垦为耕地后，在农闲季节土壤失去了植被的保护，加之技术、社会经济条件限制，造成耕地沙化面积不断扩大。 （3）过度放牧 目前西北地区超载过牧日趋严重，其中新疆、广西、宁夏、内蒙古超载率较高，超载率分别达到了121%、81%、72%及66%。过渡放牧造成了对草地地表的过度践踏，草原地表土壤结构破坏严重，经风吹蚀，大量出现风蚀缺口，牲畜放牧越多的草地，土壤裸露的也越多，形成的沙漠化面积也越大。 （4）不合理的挖采和树木砍伐 近些年来，生态环境相对脆弱的西北地区大规模滥挖发菜、干草和麻黄等野生中药材的事件时有发生。亿亩的草场面积遭到严重破坏，约占内蒙古全部草原面积的18%，有相当部分正处于沙漠化的过程中。其中约亿亩的草场面积被完全破坏且已沙化。由于亿亩草地遭到严重破坏而不能放牧，被迫到它草场超载放牧的草地要远远大于亿亩，草原负担过重，加速了沙漠化的扩展。滥樵造成植被严重破坏，仅内蒙古伊克昭盟从20世纪60年代到80年代的20多年中，因滥樵而沙化的草场面积就达2000多平方公里。 5）水资源的浪费 西部地区农业灌溉比重大，农业、林业用地面积持续增加，导致水资源需求量增长，水资源短缺矛盾加剧，特别是造成下游地区水资源匮乏。加之该区对地下水的持续超采利用，导致西部地区地下水位不断下降，如陕西关中地区各水源地年均地下水位下降速率达2米多。地下水位下降直接引起地表植被衰亡，土地沙化加快。 2.沙漠化的危害沙漠化的危害沙漠化的危害沙漠化的危害 （1）生态环境恶化，影响人民生活，威胁人类健康。 沙漠化过程中所产生的大量沙尘物质在强劲风力作用下随风而起，甚至发生沙尘暴，对环境造成严重污染，其导致的沙尘天气，影响交通安全，造成飞机不能正常起飞或降落，使汽车、火车车厢玻璃破损、停运，还可能损害通讯和输电线路从而造成通讯与输电线路中断等，严重影响了人们的日常生活甚至威胁生命安全，并且出现沙尘暴天气时沙石、浮尘到处弥漫，凡是经过地区空气浑浊，呛鼻迷眼，造成呼吸道、皮肤等疾病人数增加，此时的沙尘成为疾病传播的一种媒介。 （2）直接影响农业，危及生产、生活。 土地沙漠化对区内的农业生产会造成多种危害。在沙化过程中，风吹走土壤中细小的土粒和营养物质，恶化了土壤物理化学性质和水分情况，使土壤失去农、牧生产能力，造成土壤肥力降低，耕地面积缩小。每年4到5月正是春播季节，在沙漠化地区，往往种子、幼苗被吹走吹露，造成缺苗断垄，同时覆盖在叶面上的沙尘亦影响作物正常的光合作用，产量降低。并且沙漠化会引起草场退化，使适于牲畜食用的优势草种逐渐减少，甚至完全丧失。牧草变得低矮、稀疏，产量明显降低，草场载畜能力大为下降。部分村庄、定居点等往往因风沙危害严重不宜于继续生活居住而不得不被迫废弃迁居，在 40 年内因受沙漠化严重危害被三次搬迁的仲巴县县城就是一个十分典型的例证。 （3）造成重大的经济损失，阻碍经济发展。 可造成房屋倒塌、交通供电受阻或中断、火灾、人畜伤亡等，污染自然环境，破坏作物生长，给国民经济建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。 4）加剧贫困程度。 沙漠化的最终经济结果就是贫困化。土地沙漠化所造成的农业减产往往使得区内农牧民生活比较贫困，如国家级贫困县定日县。 据调查，全国农村人口的1/4生活在沙漠化地区，其人均农业产值仅为全国平均水平的，是东部地区的1/5。沙漠化地区贫困程度加剧，发展差距扩大，有的地方已经喊出“要生存就要治沙”的口号。 3.沙漠化现况沙漠化现况沙漠化现况沙漠化现况 世界世界世界世界 沙漠化是一个世界性的生态环境问题。 全球受沙漠化影响的国家有100多个，有12多亿人受到沙漠化的直接威胁，其中有亿人在短期内有失去土地的危险。尽管各国人民都在进行着同沙漠化的抗争，但沙漠化却以每年5～7万平方公里的速度扩大，全球沙漠化的土地已达到3600万平方公里，占到整个地球陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国和美国国土面积的总和。全球每年因土地沙漠化造成的经济损失超过420亿美元