LUCC的研究方法、主要指標(biāo)及其應(yīng)用ppt課件

土地利用/覆被變化(LUCC)的研究方法、主要指標(biāo)及其應(yīng)用,專業(yè)：自然地理學(xué)姓名：劉玉斌,1,二、LUCC主要指標(biāo),三、LUCC應(yīng)用,（一）指標(biāo),（二）內(nèi)容,（一）時空格局分析,一、LUCC研究方法,（一）技術(shù)方法,（二）研究模型,目錄,（二）時空過程驅(qū)動機(jī)理分析,四、參考文獻(xiàn),2,一、LUCC研究方法,（一）LUCC技術(shù)方法區(qū)域尺度的LUCC研究,內(nèi)容主要包括兩個方面:一是利用遙感和GIS技術(shù)監(jiān)測土地利用/覆蓋的動態(tài)變化過程,二是通過分析導(dǎo)致土地變化的各種驅(qū)動力來揭示土地利用/覆蓋變化機(jī)制,從而模擬土地利用/覆蓋變化及其在不同空間尺度下的環(huán)境及生態(tài)影響1-3。土地利用/覆被監(jiān)測數(shù)據(jù)除了統(tǒng)計數(shù)據(jù)需要通過文獻(xiàn)調(diào)研、農(nóng)戶調(diào)查手段獲取外，絕大部分有關(guān)空間分布的土地覆被數(shù)據(jù)要依賴于遙感手段獲得。利用衛(wèi)星遙感手段測量區(qū)域土地利用/覆蓋變化,及時準(zhǔn)確地獲取區(qū)域土地利用/覆蓋變化的位置、數(shù)量和類型信息己經(jīng)成為了土地利用/覆蓋變化研究走向深入的基礎(chǔ)。,3,1、文獻(xiàn)調(diào)查方法,一、LUCC研究方法,4,以文獻(xiàn)調(diào)查方法為主要數(shù)據(jù)源進(jìn)行LUCC研究，學(xué)者較多在考證不同種類和不同來源的歷史文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，挖掘和提取有用的信息，利用不同的數(shù)據(jù)處理方法(如類比法、斷面定量比較法、訂正法、插補(bǔ)法、森林恒等式和薄記模型等)整理和標(biāo)準(zhǔn)化不同時期、不同來源和不同格式的資料，采用圖、表等方式記錄整理好的數(shù)據(jù)，最后對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，早期主要以文字描述的方式定性或半定量研究LUCC所采用的一般方法。如國內(nèi)葛全勝、何凡能等別采用多種不同的數(shù)據(jù)處理方法對多種歷史時期的文檔資料進(jìn)行整理和信息挖掘，先后重建了過去300年來中國LUCC數(shù)據(jù)，東北地區(qū)過去300年耕地、森林、草地變化數(shù)據(jù)等；呂妍、張潔等從歷史文獻(xiàn)、史志、方志、地名志等歷史資料中挖掘信息，分別探討了吉林省鎮(zhèn)賚縣清代的土地開發(fā)和利用特征，以及重建得到了中國東部近300年來的土地利用和植被覆蓋變化分布。,一、LUCC研究方法,5,2、野外實(shí)地調(diào)查/考察方法,野外實(shí)地調(diào)查/考察資料作為早期的野外地表景觀環(huán)境實(shí)地觀測的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，對于LUCC研究有著極為重要的作用。其主要思路可以概括為:對不同時期、不同尺度和不同來源的野外實(shí)地調(diào)查/考察資料，進(jìn)行相關(guān)信息的挖掘與整理，并對多期的資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(裁剪、類別的合并與分劃、類別的統(tǒng)一等)，形成易于進(jìn)行對比分析的統(tǒng)一數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相關(guān)的研究對比工作3-5。如Rhemtulla等借助PLS(PublicLandSurvey)不同時期的野外調(diào)查資料，研究了美國威斯康辛州1850-2000年間的土地利用變化和森林變化。,一、LUCC研究方法,6,一、LUCC研究方法,3、遙感技術(shù)方法,7,一、LUCC研究方法,8,（二）LUCC研究模型由于土地利用/覆被變化(LUCC)涉及各方面因素繁多，其過程錯綜復(fù)雜，因此以簡化和抽象化為特征的各種模型對于理解和預(yù)測土地利用和土地覆被的格局和過程變化具有不可代替的作用。LUCC模型通常由四個主要部分構(gòu)成，即土地利用/覆被的類型、驅(qū)動因子、變化過程以及響應(yīng)機(jī)制。LUCC模型的建立是深入了解土地利用和覆被變化復(fù)雜性的重要手段，其作用和目的可以概括為:對土地利用/覆被變化情況進(jìn)行描述、解釋、預(yù)測，并制定對策。,一、LUCC研究方法,9,CLUE模型,變化測度模型,元胞自動機(jī)模型,Agent-based模型,系統(tǒng)動力學(xué)模型,土地利用變化及其效應(yīng)模型,GEOMOD模型,CLUE-S模型,基于ABE/LUCC模型,灰色預(yù)測模型,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,回歸預(yù)測模型,馬爾柯夫預(yù)測模型,基于智能體的模型,DLS模型,SLAU模型,AZE模型,I-O模型,隨機(jī)模型,基于過程的動態(tài)模型,綜合模型,混合模型,線性回歸模型,優(yōu)化模型,Logistic回歸模型,經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型,概率模型,一、LUCC研究方法,遺傳算法模型,LTM模型,CA-Markov模型,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,10,1、國際上土地利用變化模型呈現(xiàn)多樣化:空間模型與非空間模型、經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型和概念機(jī)理模型、綜合模型等。2、土地利用/覆被變化模型可以分為經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型、隨機(jī)模型、優(yōu)化模型、基于過程的動態(tài)模型及綜合模型。模型分類：經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型、隨機(jī)模型、概念機(jī)理模型、綜合模型2,5。,一、LUCC研究方法,11,經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型采樣多元統(tǒng)計分析方法，分析每個因子對土地利用變化的貢獻(xiàn)率，并將LUCC與驅(qū)動因子之間的相互作用定量化，從而從統(tǒng)計學(xué)角度表征LUCC的原因。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計模型,如線性回歸模型、Logistic回歸模型、主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法、典型相關(guān)分析法、系統(tǒng)動力學(xué)方法、空間統(tǒng)計模型及非線性回歸模型等，通常是基于大量的土地利用空間格局變化數(shù)據(jù)，把土地利用/覆被變化與相關(guān)因素聯(lián)系起來。隨機(jī)模型主要是描述土地利用/覆被變化的各種轉(zhuǎn)化概率模型。隨機(jī)模型往往依據(jù)T1時刻的狀態(tài)推測T2時刻的狀態(tài),其轉(zhuǎn)移概率的計算必須具備較長時間序列的土地利用/覆被變化的歷史數(shù)據(jù),而且由于土地利用/覆被變化具有非線性的特點(diǎn),因而這都限制了隨機(jī)模型的應(yīng)用。隨機(jī)模型,如馬爾柯夫鏈模型、LTM模型、CA-Markov模型等。,一、LUCC研究方法,12,概念機(jī)理模型則運(yùn)用理論和規(guī)律來模擬各驅(qū)動因子的作用機(jī)制，對土地利用變化因果關(guān)系進(jìn)行分析，通常建立在對土地利用主體的個人行為和社會群體行為的解釋上，因此可以作為一種通用性的理論來解釋土地利用/覆被的變化。綜合模型就是將不同的模型有機(jī)的綜合起來，從而尋求最合適的問題解決手段，根據(jù)研究目的，既考慮空間特征又考慮非空間特征，既包含統(tǒng)計學(xué)運(yùn)算又包含機(jī)理過程推理等。把復(fù)雜的土地利用/覆被變化過程分解成相對簡單的子過程，利用有關(guān)模型對各子過程分別建模,然后再把各模型不同程度的集成起來。典型的綜合模型有CLUE模型及其改進(jìn)CLUE-S模型等。,一、LUCC研究方法,13,二、主要指標(biāo),1、自然指標(biāo)反映土地資源利用方式的適宜性,即分析和確認(rèn)其對土地資源的基本屬性和演變過程的影響及結(jié)果,從生態(tài)過程(水分循環(huán)、養(yǎng)分循環(huán)、能量流動和生物多樣性)分析土地利用方式的合理性。相關(guān)的綜合指標(biāo)有:環(huán)境條件、資源條件、生物多樣性、立地條件等。作為基礎(chǔ)的定量指標(biāo)有:土壤條件、水資源、氣候狀況、地貌特征、自然災(zāi)害等方面的具體要素等。2、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)反映土地資源利用方式在不會使土地退化的基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益,即從經(jīng)濟(jì)效益角度分析土地利用的合理性;綜合指標(biāo)方面,城鎮(zhèn)用地將采用單位城鎮(zhèn)用地所產(chǎn)出的城鎮(zhèn)社會總產(chǎn)值與土地地價之比;農(nóng)村用地將采用單位農(nóng)業(yè)用地所產(chǎn)出的農(nóng)村社會總產(chǎn)值與土地地價之比,或按不同等級土地的單位產(chǎn)出狀況,以及不同投入水平收益狀況(如現(xiàn)行農(nóng)作物與當(dāng)?shù)剡m種的高收益經(jīng)濟(jì)作物)進(jìn)行比較。作為基礎(chǔ)的定量指標(biāo)有:GDP、地價、利潤率、產(chǎn)量、成本、商品率等。3、社會指標(biāo)反映土地資源利用方式是否具有比較完善的社會調(diào)控體系,如行政管理力度、土地資源保護(hù)程度(基本農(nóng)田保護(hù)程度)、政策法規(guī)效力,以及土地資源利用方式的社會可接受性,即從社會利益分配上分析土地利用方式是否會損害其它地區(qū)(或群體)的利益以及損害程度和補(bǔ)償情況,直接指標(biāo)有水土流失和環(huán)境污染等引起的外部成本、社會承受能力、政策保障程度(有效性、穩(wěn)定性)等。,二、主要指標(biāo),14,二、主要指標(biāo),15,LUCC應(yīng)用,（一）LUCC時空變化格局研究LUCC研究主要包括其數(shù)量變化和空間位置變化研究。早期的LUCC模型多為非空間模型，如SALU模型側(cè)重于研究分析LUCC的變化數(shù)量和變化速率特征，對變化的空間分布并未給予太多考慮。近10多年來，LUCC模型發(fā)展以空間模型為主，借助于計算機(jī)技術(shù)、遙感和GIS技術(shù)，探索研究一定時空尺度的LUCC的空間顯性分布和格局特征，并分析研究自然、人類等驅(qū)動因子對LUCC影響的空間差異性。目前這類空間模型有很多，如CLUE-S模型、GEOMOD模型、SLEUTM模型等。,二、應(yīng)用,16,（二）LUCC時空過程驅(qū)動機(jī)理分析LUCC時空過程驅(qū)動機(jī)理分析是LUCC時空過程研究的技術(shù)核心之一。LUCC時空過程驅(qū)動機(jī)理研究,直接揭示了LUCC時空過程的原因、影響因素的作用途徑及其驅(qū)動機(jī)制，為預(yù)測其未來發(fā)展變化趨勢并制訂相應(yīng)對策提供了礎(chǔ).LUCC時空過程驅(qū)動因子主要包括自然條件、氣候變化、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會環(huán)境和人口變化5個方面的因素。這些驅(qū)動因子從總體上可以劃分為自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素兩個層面。具體地講，尋求和篩選影響某個區(qū)域LUCC的主要驅(qū)動因子,建立LUCC空間分布及其變化與驅(qū)動因子的定量關(guān)系，以此來解LUCC的數(shù)量特征和空間格局“進(jìn)而評估其環(huán)境或社會經(jīng)濟(jì)影響。模型多基于壓力-狀態(tài)-反應(yīng)（Pressure-State-Response）或驅(qū)動-壓力-狀態(tài)-影響-響應(yīng)（Drivingforce-Pressure-State-Impact-Response）框架體系。,17,四、參考文獻(xiàn),1李秀彬.全球環(huán)境變化研究的核心領(lǐng)域:土地利用/土地覆被變化的國際研究動向J.地理學(xué)報,1996,51(6):553-5582黃秋昊,蔡運(yùn)龍.國內(nèi)幾種土地利用變化模型述評J.中國土地科學(xué);2005,19(5):25-303劉紀(jì)遠(yuǎn),鄧祥征.LUCC時空過程研究的方法進(jìn)展J.科學(xué)通報,2009,54(21):3251-32584唐華俊,吳文斌.土地利用/土地覆被變化LUCC模型研究進(jìn)展J.地理學(xué)報,2009,64(4):456-4585劉成武,黃利民.土地利用/土地覆蓋變化的研究方