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《山东农业大学》 2011年
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GIS支持下的山区土地利用景观格局优化研究

闫勇  
【摘要】:土地资源优化配置是实现土地资源合理利用和区域可持续发展的重要途径和手段。科学的土地资源优化配置能充分发挥土地利用潜力、提高土地聚集效应、保持土地生态系统平衡,实现土地的可持续利用,促进区域经济快速发展和环境逐步和谐。长期以来,土地资源优化配置的研究多关注土地利用数量结构的优化,而缺少空间定量化研究支持,忽视了土地利用空间格局对诸多生态过程的影响。生态过程是在一定时间范围内发生的,因此,土地资源优化未来的研究趋势是在GIS支持下基于生态过程的土地利用景观格局优化。本文选取胶东半岛典型山区栖霞市为研究区,利用GIS空间信息处理技术,在建立栖霞市地形、气候、土地利用等地学数据库的基础上,建立苹果园地土地利用景观格局优化模型、城镇土地利用景观格局优化模型和小流域土地利用景观格局优化模型,在此基础上建立山区土地利用景观格局优化模式,以期在为山区土地生态研究提供一种较为精确的途径的基础上,对促进栖霞市土地利用规划、农业结构调整和生态环境改善提供较有力的科学依据。 (1)采用地形位指数综合描述栖霞市的地形差异,并在此基础上,利用无量纲的分布指数对景观组分的空间分布特征进行半定量分析,可以清晰地了解进而为各种建模工作提供必要的支持。结果表明,地形位指数可以综合地反映地形条件的空间分布和差异信息。分布指数用于描述某种组分的实际分布与标准分布的差异,可以排除面积的干扰,为各种比较分析创造了条件。在栖霞市县域尺度上苹果园地、林地、建设用地的优势地形位区间分别为[2,15]、[15,40]、[1,10]。 (2)在对光、热条件及地形空间分布模拟的基础上,以土地利用现状类型为景观介质表面,利用GIS的空间信息处理技术,建立了苹果园地最小累积阻力模型,探讨山区苹果园地单项土地利用优化的技术途径。将栖霞市划分为极度适宜区、高度适宜区、适宜区和初度适宜区4个适宜分区,各区的面积分别为20466hm~2,38392hm~2,97367hm~2,41301hm~2,极度适宜区和高度适宜区面积占县域面积的29.84%,苹果园地开发的适宜性较大。 (3)将城镇土地利用动态模拟为生态保护用地和城镇用地扩张两个过程,建立了以两个过程最小累积阻力差值为基础的城镇土地利用优化布局方法,可用公式MCR差值=MCR_(生态保护用地扩张)-MCR_(城镇用地扩张)表示。当被评价单元的MCR_(差值)0时,应被划分为适宜生态的用地;当MCR_(差值)0,应被划分为适宜建设的用地;而当MCR_(差值)=0时,为适宜建设用地和适宜生态用地之间的分界线。以翠屏街道和庄园街道为例,选取已有的城镇用地和生态保护用地作为扩张源,从地形、土地利用现状类型2个方面建立了阻力因子评价体系,并运用最小累积阻力差值法将翠屏街道和庄园街道划分为禁止开发、限制开发、重点开发、优化开发4个适宜性分区,各区的面积分别为5912hm~2、3049hm~2、4244hm~2、2181hm~2,生态用地适宜面积总和为8961hm~2,建设用地适宜面积总和为6425 hm~2。 (4)借鉴最小累积阻力模型和景观综合格局思想建立流域土地利用景观格局优化模型,将流域划分为核心源保护区、生态缓冲区、农业耕作区、人类生活区,面积分别为6595hm~2、2640hm~2、2353hm~2、622hm~2,占流域总面积比例分别为54.01%、21.62%、19.27%、5.10%,通过小流域内土地利用的结构调整和相关保障措施的提出,为该流域生态安全建设和农业结构调整提供依据,也为其它小流域的治理提供一种有效的模式和方法。 (5)在苹果园地土地利用景观格局优化、城镇土地利用景观格局优化与小流域土地利用景观格局优化研究基础上,根据地形位指数分级提出山区土地利用景观格局优化方案,在地形位指数分级的基础上,将栖霞市土地利用景观格局划定为中低山林-灌-草保护区、丘陵粮-果-林综合利用区与平原果-粮生产区,设计了具有可操作性的土地利用优化模式,以期为当地农业结构调整和社会经济持续发展提供依据。
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