地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (3): 531-542.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190359
收稿日期:
2019-07-04
修回日期:
2019-12-19
出版日期:
2020-03-25
发布日期:
2020-05-18
通讯作者:
梅志雄
E-mail:zhixiongmei76@126.com
作者简介:
张经度(1995— ),男,江西赣州人,硕士生,主要从事空间分析与建模、土地利用模拟等研究。E-mail:cuitzjd@163.com
基金资助:
ZHANG Jingdu1, MEI Zhixiong1,2,*(), LV Jiahui1, CHEN Jinzhao1
Received:
2019-07-04
Revised:
2019-12-19
Online:
2020-03-25
Published:
2020-05-18
Contact:
MEI Zhixiong
E-mail:zhixiongmei76@126.com
Supported by:
摘要:
FLUS模型是一种新型的土地利用变化模拟模型,应用前景广阔。本文通过在FLUS模型的人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)训练模块中引入空间自相关因子来改进模型,以珠江三角洲地区为例,基于2009年、2015年土地利用数据和一系列驱动因子对改进的模型进行了验证,并利用该改进的FLUS模型模拟了2035年研究区在3种情景下土地利用变化格局。结果表明:① 引入空间自相关因子后各地类发生概率分布的预测精度更高,耕地、林地、建设用地、水体和未利用土地的拟合优度ROC值分别从0.819、0.928、0.885、0.855和0.861提高到0.857、0.934、0.890、0.863和0.978;② 改进的FLUS模型的模拟精度有一定的提高,Kappa系数从0.732提高到0.744,FOM系数从0.077升到0.106;③ 情景模拟表明,3种情景下珠江三角洲建设用地和林地均将增加、而耕地均呈减少趋势。但不同情景下模拟的土地利用格局也存在显著差异: 基准情景下,建设用地明显扩张且大幅侵占耕地。耕地保护情景下,耕地面积保持在合理水平,建设用地蔓延扩张趋势得到遏制,土地利用布局总体趋向合理。生态保护情景下,耕地、林地和水体得到较好保护,建设用地布局更为合理,土地利用可持续性明显提高。
张经度, 梅志雄, 吕佳慧, 陈进钊. 纳入空间自相关的FLUS模型在土地利用变化多情景模拟中的应用[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(3): 531-542.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190359
ZHANG Jingdu, MEI Zhixiong, LV Jiahui, CHEN Jinzhao. Simulating Multiple Land Use Scenarios based on the FLUS Model Considering Spatial Autocorrelation[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 531-542.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190359
表1
研究所使用的数据"
数据类别 | 数据 | 数据获取年份 | 数据来源 |
---|---|---|---|
土地利用数据 | 土地利用数据 | 2009、2015 | GoogleEarthEngine平台(https://earthengine.google.com/) |
基础地理数据 | 河流、公路、铁路、机场、火车站、城市位置 | 2018 | OpenStreetMap网站(https://www.openstreetmap.org/) |
自然环境数据 | DEM | 2009 | 地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn/)[ |
土壤含氧量、土壤含氮量、土壤盐碱化程度、土壤功效 | 2008 | 联合国粮农组织官网(http://www.iiasa.ac.at/)[ | |
年均降水、年均气温、各季度平均气温 | 1970—2000年平均值 | 世界气候数据中心(http://www.worldclim.org/)[ | |
社会经济数据 | 人口分布情况 | 2010、2015 | 全球人口网站(https://www.worldpop.org/)[ |
人口出生率、人口死亡率 | 2009—2015 | 《广东省统计年鉴》[ | |
GDP | 2009—2015 | 《广东省统计年鉴》[ | |
固定资产投资 | 2009—2015 | 《广东省统计年鉴》[ | |
城镇人口占常住人口比例(城镇化率) | 2009—2015 | 《广东省统计年鉴》[ | |
粮食总产量 | 2009—2015 | 《广东省统计年鉴》[ |
表3
各尺度下ANN计算得到的各地类发生概率的ROC值"
步长/m | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | |
耕地 | 0.826 | 0.819 | 0.765 | 0.756 | 0.694 | 0.670 | 0.675 | 0.672 | 0.633 | 0.731 |
林地 | 0.918 | 0.928 | 0.917 | 0.903 | 0.891 | 0.907 | 0.901 | 0.911 | 0.919 | 0.899 |
建设用地 | 0.886 | 0.885 | 0.867 | 0.829 | 0.805 | 0.824 | 0.857 | 0.763 | 0.759 | 0.785 |
水体 | 0.854 | 0.855 | 0.822 | 0.821 | 0.796 | 0.771 | 0.764 | 0.773 | 0.698 | 0.750 |
未利用土地 | 0.839 | 0.861 | 0.803 | 0.815 | 0.832 | 0.853 | 0.853 | 0.847 | 0.840 | 0.810 |
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