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《华东师范大学》 2012年
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基于元胞自动机的上海土地利用/覆盖变化动态模拟与分析

张慧芳  
【摘要】:人类活动对地球表层环境产生了深远影响,与此同时地球系统又反作用于人类社会,影响人类的生存与发展。其中,土地利用/盖变化(LUCC)是人类活动对地球表层环境影响的最直接表现形式,尤其在深受人类活动影响的城市地区。城市LUCC研究可以为城市管理者提供城市发展的历史过程、当前状态和未来趋势,从而为其制定人与环境和谐共存的城市可持续发展政策提供科学依据。本论文以城市化发展迅速的上海为例,采用1990、1995、2000以及2005年四期上海土地利用/盖数据,对1990至2005年期间上海土地利用/盖状况及其动态变化过程进行分析,并引入基于元胞自动机原理的Dinamica EGO模型,构建了与上海相适应的上海土地利用/盖变化动态模型,开展了上海LUCC的模拟与预测研究工作,具体如下: 1)系统分析上海历史土地利用/盖变化规律。从驱动因子、转移矩阵、空间特征、景观格局等四方面系统分析了上海1990-2005年期间土地利用/盖变化状况,为建立上海LUCC动态模型提供依据。 2)构建适用于上海的土地利用/盖变化动态模型。在引入Dinamica EGO模型的基础上,对模型结构和参数进行了本地化设计:对驱动因素按其对时间的敏感程度划分为动态变量和静态变量;对描述空间扩散特征的斑块平均面积、斑块聚合度以及空间扩散方式的参数进行了局部细化工作,从而实现该模型的顺利移植。 3)验证Dinamica EGO模型对上海LUCC的模拟精度。在全市和区县两个空间尺度上对Dinamica EGO模型移植用于上海LUCC模拟的精度及其误差来源进行分析。验证结果表明,该模型的移植基本取得成功,能较好地模拟出上海复杂的LUCC过程。 4)预测不同情景下的上海2020年土地利用/盖状况。利用Dinamica EGO模型预测在不同的城市发展模式情景下,2020年上海的LUCC状况,以探究不同发展模式下上海未来土地利用/盖空间格局的变化。结果表明,生态约束条件下的城市发展模式更有利于上海的可持续发展。 本文主要创新点包括: 1)将Dinamica EGO模型引入我国特大城市上海的LUCC研究中,对其移植使用过程中模型结构、参数设置等问题提出了合理的解决方案,并达到了较好的动态模拟效果; 2)根据上海的实际情况,将距海岸线距离纳入到驱动因素中加以分析和使用,提高了上海沿海滩涂资源土地利用/盖变化的模拟精度; 3))对Dinamica EGO模型的驱动因子、变化速率以及空间扩散特征参数等方面进行了局部细化,在一定程度上改善了空间异质性问题,提高了模型的模拟精度。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P237;F301

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