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基于EI-CA-Markov的曹妃甸新区土地利用变化模拟研究

作　者: 王洪新
导　师: 霍习良; 门明新
学　校: 河北农业大学
专　业: 土地资源管理
关键词: 土地利用模拟生态基础设施 EI-CA-Markov 曹妃甸新区
分类号: F301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

目前，我国的土地利用面临着耕地保护、生态保护和经济发展三种压力的较量，如何有效的保护耕地，协调日趋旺盛的用地需求和日趋强化的生态保护之间的矛盾，已经成为未来我国土地利用面临的严峻挑战。过去30年间，我国土地利用发生翻天覆地的变化，对区域生态系统的结构和功能造成一定的破坏，因此合理土地利用变化模拟对于优化土地利用格局具有重要意义。EI-CA-Markov模型综合了CA模型模拟复杂系统空间变化的能力和Markov模型长期预测的优势，同时考虑到区域综合生态安全，从而合理实现土地生态保护和土地高效利用。本文以更好的协调粮食安全、经济建设和生态保护之间的矛盾为出发点，通过对景观安全格局理论和CA-Markov模型的综合研究，对研究区——河北省曹妃甸新区1990、2000、2010年三期遥感影像进行处理，并利用土地动态度、土地转移概率矩阵等方法对曹妃甸新区1990-2010年期间的土地利用变化特征和演变进行系统、全面的分析；探讨了通过景观过程分析和景观识别建立景观安全格局，并对不同景观安全格局进行整合构建区域生态基础设施；进而构建EI-CA-Markov模型对该区土地利用变化进行模拟。通过研究，可以得出以下结论：（1）利用1990、2000、2010年期间曹妃甸新区遥感影像解译和土地利用变化研究，借助GIS空间分析功能，得出了曹妃甸新区20年间土地利用变化特征，研究结果显示：总体上，土地利用格局中盐田、居民点及工矿用地呈增加趋势，港口码头为新增加的用地类型，耕地和林地则先减后增，沿海滩涂和未利用地则呈现一直减少趋势。农村居民点及工矿用地的增加主要来源是对耕地的占用；港口码头用地的增加主要来源是围海造地。研究期内耕地先减少后增加，减少部分主要是建设占用和向其他用地类型的转化大于未利用地开发等补充耕地量，增加部分是由于未利用地开发大于建设占用和其他转化。这些变化显示了在研究期内人类活动对曹妃甸新区土地利用变化的干扰程度日益增强。上述结果为本文后续模拟研究提供了数据基础。（2）曹妃甸新区生态基础设施（综合生态安全格局）与土地利用/覆被变化密切相关，生态基础设施的影响因子是多样的，本文基于区域的现实生态状况，构建了在本区域内居于主导地位的水文安全格局、地质灾害和海岸防护安全格局、生物多样性保护安全格局和游憩安全格局的单一过程的安全格局，然后综合各单项安全格局，构建了曹妃甸新区的生态基础设施（综合生态安全格局）。曹妃甸新区现有的主导性生态服务功能包括：水文调节、生物多样性保护、旅游景区与文化遗产保护。本研究强调生态安全格局在空间结构的完整性和生态服务上的综合性，并将生态服务整合到一个完整的景观格局中。（3）本文尝试通过景观安全格局理论与元胞自动机模型的结合，构建EI-CA-Markov模型，该模型引入区域生态基础设施作为空间作用因子并综合考虑基本农田保护和规划导向等空间作用因素，而不是仅仅依据土地利用发展态势进行扩展模拟。EI-CA-Markov模型在土地利用变化模拟和景观生态安全格局之间架起了一座桥梁，为实现区域生态保护和促进经济建设提供了有效途径。（4）利用上述模拟模型，完成基于生态安全的研究区的土地利用模拟，模拟结果不仅体现了土地各类型变化的规律，也体现了集中式发展趋势。这种兼顾生态保护和经济建设的土地利用变化模拟得到的土地利用类型符合实际生态保护和建设发展需求，为研究区实现建设用地的精明增长和生态用地精明保护提供技术支持。该模型可以应用于经济快速发展的滨海生态城市，为未来的用地安排提供一定的借鉴和参考。

基于EI-CA-Markov的曹妃甸新区土地利用变化模拟研究

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