题目：关中地区土地利用动态模拟与优化配置研究

土地资源是一种非常基础性的资源，作为各业生产和人类生活的基础，在人类社会生存和发展中起着非常重要的基础性、战略性作用，土地资源优化配置是缓解人地矛盾、实现土地资源可持续利用的重要手段。
本文以陕西省关中地区为研究区域，根据站点观测数据、线划数据、数字化专题地图、遥感影像以及社会经济数据，以遥感影像解译和GIS空间分析作为技术支撑，对关中地区土地利用/覆盖时空动态和景观格局进行分析，运用回归分析方法对土地利用格局的形成因素进行定量的分析，在此基础上，运用灰色线性规划（GLP）模型提出了6种土资源优化配置方案，借助CA-Markov模型对土地利用变化进行了预测，以土地适宜性评价结果为依据，构建土地利用优化格局模拟模型，将优化配置方案落实到相应的地理空间单元，并基于县域单元对关中地区的土地利用进行了分区研究，从而构建了多层次的土地优化配置方案。研究表明：
（1）1985年以来，关中地区的土地利用发生了较大的变化，在研究时段内，关中地区土地利用呈现出建设用地、林地和水域面积增多，未利用地、草地和耕地面积减少。面积增加最多的是建设用地，20年间增加了1391.106km2, 其次为林地，增加了233.378km2,面积减少最多的是耕地，在整个研究时段内减少了1560.779km2。耕地的主要流向是建设用地、林地和草地。关中平原区建设用地的扩张、生态脆弱区退耕还林还草政策实施、农业产业结构调整是导致耕地面积减少的主要原因。根据土地利用变化的多度和重要度指数，1985-2000年，耕地转变为建设用地、草地转变为耕地、草地转变为林地和耕地转变为草地等几种土地利用转变类型分布广泛，并且是该时期土地利用的重要变化方向；2000-2005年，耕地转变为林地、耕地转变为草地、林地转变为草地和草地转变为林地等几种土地利用转变类型分布广泛，是该时期土地利用的重要变化方向。从选取的两个典型地区的土地利用/覆盖变化情况分析可以看出，黄土高原丘陵沟壑区和关中平原地区的土地利用变化都是呈现耕地减少、建设用地增加的趋势，但是两个典型地区土地利用变化的主要驱动力存在着差异，长武县的耕地面积减少主要是在生态环境建设的政策主导下的结果，其次是由于建设用地的扩展，而位于城市扩展的热点地区的长安区，其耕地面积的减少主要是由于建设用地的增长速度较快的原因造成的。
（2）类型景观水平的指数显示，随着建设用地面积的不断增加，并且由于其分布比较分散的特点，斑块数量较多，建设用地的斑块密度最大；其次，由于耕地被其他土地利用类型侵占，原有的分布格局被破坏，斑块破碎程度增加，斑块密度也呈现增加的趋势。根据最大斑块指数和景观分割度指数的计算结果表明，耕地、林地和草地是关中地区的优势景观类型，但是随着土地利用景观多样化程度的增加，其优势度有所减少。根据平均斑块分维度的计算结果，景观类型的边界形状趋向于简单，这一过程可以被理解为国家政策和社会经济因素对土地利用景观变化过程的影响程度。关中地区土地利用景观格局的总体变化趋势是：破碎化程度增加，平均分维数总体上呈减少的趋势，表明斑块总体形状趋向于简单。关中地区土地利用景观多样性指数有所降低，表明土地利用趋向于多元化。林地和草地的破碎度降低，特别是连片分布、斑块面积很大的林地和草地所起的生态作用强于破碎的林地和草地，对生态环境的维护作用也趋于增强。
（3）利用基于矢量格网的数据处理方法，较好地实现了多源数据的融合，从而为研究提供了数据支持；从土地相关性研究中可以得知，关中地区各种土地利用类型表现出较强的正空间自相关现象，其中草地和耕地的空间自相关性要强于其他土地利用类型，未利用地的空间自相关性最弱，在不同的距离范围内，其自相关性都表现出了较大的差异性，随着距离范围的增加，空间自相关指数呈现出先增加、后减少的趋势；通过采用经典回归和空间滞后回归模型进行的土地利用空间格局相关性分析结果表明，在考虑了空间自相关基础上建立的空间滞后回归模型对土地利用格局的解释程度上要高于经典回归模型，一些影响作用不甚明显的因子在空间滞后回归模型中将被剔除，而对于各种土地利用类型的空间分布的主导因子也不尽相同。
（4）关中地区耕地、林地、草地和建设用地的最适宜面积分别为15219.81 km2、16281.48km2、44909.66km2和8348.34km2，分别占关中地区土地面积的27.6%、29.62%、15.08%和81.13%。土地适宜性评价的栅格数据的基本单元为100m×100m，因而其最小的评价地块为1hm2,对于土地的宏观规划和实施管理具有较好的指导意义。
（5）根据灰色线性规划的数量配置和CA-Markov模型的空间模拟结果，关中地区的耕地面积将继续减少，而林地、草地和建设用地的面积则会增加，优化过程中耕地向林地的调整主要位于秦岭北麓和渭北黄土高原丘陵沟壑区，从行政单元上主要位于陇县、宜君、旬邑、韩城、太白、周至、蓝田和潼关等县（市）。运用探索性空间数据分析方法对关中地区土地利用的社会经济和自然生态重要性格局进行了定量分区研究,其中南部秦岭山区和北部黄土高原部分地区的自然生态综合指数要高于渭河平原区，社会经济综合指数空间分布为以中心城区为中心的渭河平原区要高于秦岭山区和黄土高原区。基于社会经济综合指数和自然生态综合指数格局的耦合状况，采用了矩阵分类方法把关中地区的土地利用综合分区为五个类型的区域：优先开发区、适宜开发区、适度开发区、优先保护区和灰色区。通过对土地利用优化配置的空间模拟和县域尺度的土地利用分区，可以为关中地区土地利用提供指导价值。
本研究在以下方面有所创新和改进：
①以关中地区为研究对象，系统、全面地分析了过去20年的土地利用变化过程，并采取对典型地区的土地利用变化的对比分析的方法，剖析了研究区域内不同的自然环境和社会经济发展水平下的，不同区域的土地利用变化特点及影响因素的差异性；②研究采用了地理信息系统的空间分析方法对土地利用格局进行了分析，并采用经典回归和空间滞后回归相比较的方法进行了定量研究，对模型的效用进行了实证检验，并较好地从空间上揭示了土地利用空间格局的形成因素；③在GIS对基于行政单元统计的社会经济数据的处理能力相对较弱的情形下，为了能使研究中所探讨的因素能得到全面理解，本研究使用了基于土地利用类型、县域的多层次的土地利用空间优化方案；④本研究在对基于县域单元的土地利用分区中，尝试性地将探索性数据分析方法引入到土地利用分区的格局分析中，并取得了较好的研究效果。