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基于mce-ca-markov模型的森林景观格局演变和模拟预测——以宁乡市为例

中南林业科技大学学报 2021年第9期41卷 127-137页

作者：陈佳楠唐代生贾剑波中南林业科技大学林学院湖南长沙410004 中南林业科技大学水土保持与荒漠化防治湖南省高等学校重点实验室湖南长沙410004 中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室湖南长沙410004

【目的】通过分析景观格局动态变化特征,模拟预测未来的森林景观格局,为区域景观资源优化配置及森林城市创建提供参考。【方法】选择宁乡市为研究区域,以2009、2013、2017年3期Landsat遥感影像解译结果为基础,采用转移矩阵和景观指数对2... 详细信息

【目的】通过分析景观格局动态变化特征,模拟预测未来的森林景观格局,为区域景观资源优化配置及森林城市创建提供参考。【方法】选择宁乡市为研究区域,以2009、2013、2017年3期Landsat遥感影像解译结果为基础,采用转移矩阵和景观指数对2009—2017年森林景观格局动态变化进行分析,结合高程、坡度、河流、道路、GDP和行政中心6个影响因子,构建mce-ca-markov模型,对2021年宁乡市森林景观格局进行模拟预测。【结果】1)2009—2017年,宁乡市森林景观类型以乔木林地和耕地为主,其面积占比从35.95%和51.27%变化为37.13%和49.67%。2)2009—2017年,乔木林地和建设用地显著增加,主要来源于耕地和其他林地,表明城镇化进程加快,森林资源得到有效管理;耕地减少速度明显减缓,得益于保护耕地的力度加强。3)2009—2017年,乔木林地、耕地和建设用地的斑块破碎化程度显著升高,各森林景观类型呈均衡化趋势分布,景观聚集度下降,景观异质性朝着多样性发展。4)2017年森林景观分类预测值和2017年森林景观分类实际值的Kappa系数为0.83,满足精度要求。5)预测结果显示,2021年宁乡市耕地和建设用地面积增加,林地面积减少。【结论】运用mce-ca-markov模型模拟森林景观格局演变是可行的,解析省会次中心城市土地开发利用背景下森林景观格局的演变规律,可为同类型区域森林景观格局演变和模拟预测提供参考。

关键词：宁乡市森林景观格局景观指数转移矩阵 mce-ca-markov模型

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基于mce-ca-markov模型的土地利用变化及模拟研究——以张家口市核心城市区为例

基于MCE-CA-Markov模型的土地利用变化及模拟研究——以张家口市...

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作者：赵亚辉华北电力大学

学位级别：硕士

张家口市核心城市区地处华北平原与内蒙古高原的交接处,属于京津地区重要的冀西北水源涵养功能区与生态功能支撑区。如今,该地区长期面临着生态环境脆弱、水土流失严重、土地利用粗放等问题,如何合理管理与利用土地资源已成为该地区所... 详细信息

张家口市核心城市区地处华北平原与内蒙古高原的交接处,属于京津地区重要的冀西北水源涵养功能区与生态功能支撑区。如今,该地区长期面临着生态环境脆弱、水土流失严重、土地利用粗放等问题,如何合理管理与利用土地资源已成为该地区所面临的重要挑战。构建mce-ca-markov模型对张家口市核心城市区未来土地利用格局进行模拟可为张家口市土地资源合理配置和土地利用规划管理提供科学依据。本文以张家口市核心城市区(桥西区、桥东区、崇礼区、宣化区、下花园区、万全区)为例,基于2000年、2010年、2018年土地利用图像,首先运用栅格计算器与支持向量机分类法从土地利用/覆盖面积变化、土地利用动态度、土地利用转移矩阵、土地利用重心迁移四个方面分析研究区在2000-2018年内土地利用格局的时空演变规律;随后,利用多准则评价法(mce)与元胞自动机-马尔科夫模型(ca-markov)在“自然发展情景”和“耕地与水资源保护情景”两种模式下模拟研究区2022年、2024年、2026年的土地利用格局发展趋势,研究结果表明:(1)研究区在2000-2018年期间土地利用类型以耕地、草地与林地为主,以上三种土地利用类型占总面积比例90%之上。期间,林地与建设用地面积呈现快速增长趋势,至2018年,林地与建设用地面积分别增至1941.64km,593.63km;耕地面积呈现出急速减少趋势其面积减少至1262.20km。其中,在过去18年的土地利用转化过程中,林地的转化主要来源于草地,其概率为27.65%;耕地在土地利用转化过程中,主要转化为林地与草地,其转移概率分别为12.87%与34.29%;水域在此期间的面积变化幅度较小。(2)本文基于mce-ca-markov模型,模拟了研究区2018年土地利用分布格局,并且在数量一致性与空间一致性上进行模型的精度检验,该模型在张家口市核心城市区的综合精度系数达到0.84,表明mce-ca-markov模型模拟精度满足本文研究需求,可用于研究区未来6年内的土地利用格局模拟。(3)为了更好进行土地利用管理预测,本文通过改变适宜性图集设置了“自然发展情景”和“耕地与水资源保护情景”。在两种情景模拟下,研究区于2026年土地利用结构依然以林地与草地为主。其中,水域、建设用地和林地面积将呈现出增加的趋势,草地较2018年相比继续保持着面积减少的趋势,需要指出的是耕地在“自然发展情景下”与2018年相比面积减少了411.8km,而在“耕地与水资源保护情景”下则呈现增长趋势,面积增加至1311.21km,占总面积的比例增加了0.77%。在土地分布格局上建设用地面积增长大部分集中在崇礼区、万全区与宣化区,未来建设用地大部分发生在中心城区周围并且呈现向北发展的趋势,万全区与宣化区建设用地面积增加考虑到是张家口正常的城市扩张的结果。

关键词：张家口市核心城市区遥感影像土地利用/覆盖 mce-ca-markov模型情景模拟

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基于mce-ca-markov模型的城市景观格局演变及预测

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山东林业科技 2022年第2期52卷 32-38页

作者：陈舒玲莫惠萍王升红阙元燕林仕宇陆东芳福建农林大学艺术学院园林学院(合署) 福建福州350000

通过对武夷山市景观格局及其动态变化的分析,模拟该城市的未来景观格局并加以分析,为城市规划提供一定的理论依据。结果表明:武夷山市的景观类型中以林地、耕地和草地为主,在2000—2020年间耕地、林地和未利用用地的面积减少,建设用地... 详细信息

通过对武夷山市景观格局及其动态变化的分析,模拟该城市的未来景观格局并加以分析,为城市规划提供一定的理论依据。结果表明:武夷山市的景观类型中以林地、耕地和草地为主,在2000—2020年间耕地、林地和未利用用地的面积减少,建设用地、水域和草地面积增加;耕地和建设用地的破碎化增加,水域、林地、未利用用地和草地的连通性增加;各类景观异质性有所增加,景观聚集度下降,景观破碎化程度略有上升,景观几何形状的复杂程度略有上升;2030年,建设用地、耕地、草地的面积将较大幅度增加,林地的面积大幅度减少,水域的面积略有增加,未利用用地面积变化较少。

关键词：景观格局 mce-ca-markov模型武夷山市

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基于mce-ca-markov模型的佛山市土地利用景观格局演变及模拟预测

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湖南城市学院学报（自然科学版） 2022年第2期31卷 38-45页

作者：莫惠萍黄宇斌胡欣雨林美玲陆东芳福建农林大学园林学院福州350002

以佛山市2005,2010和2015年的Landsat遥感影像为数据源,从景观生态学的角度分析了2005―2015年佛山市各土地利用景观类型的分布格局、空间演变和景观格局变化特征,并结合自然和社会2大影响因素,基于mce-ca-markov模型,利用IDRISI软件实... 详细信息

以佛山市2005,2010和2015年的Landsat遥感影像为数据源,从景观生态学的角度分析了2005―2015年佛山市各土地利用景观类型的分布格局、空间演变和景观格局变化特征,并结合自然和社会2大影响因素,基于mce-ca-markov模型,利用IDRISI软件实现了对佛山市未来土地利用景观格局的模拟和预测。在此基础上,结合城市未来的发展变化情况提出了相应的管控建议。

关键词：土地利用景观格局演变模拟预测 mce-ca-markov模型佛山市

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耦合InVEST与mce-ca-markov模型的黄河三角洲碳储量时空变化和预测研究

耦合InVEST与MCE-CA-Markov模型的黄河三角洲碳储量时空变化和预...

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第十三届中国风景园林学会年会

作者：张雅茹梅子钰郑曦北京林业大学园林学院

生态系统的碳储存功能对维持全球碳平衡与调节气候有着重要意义。本文以黄河三角洲为例,耦合InVEST模型与mce-camarkov模型对黄河三角洲2010～2025年土地利用变化和碳储存量进行估算和预测。结果表明:黄河三角洲2010～2025年土地利用变... 详细信息

生态系统的碳储存功能对维持全球碳平衡与调节气候有着重要意义。本文以黄河三角洲为例,耦合InVEST模型与mce-camarkov模型对黄河三角洲2010～2025年土地利用变化和碳储存量进行估算和预测。结果表明:黄河三角洲2010～2025年土地利用变化主要表现为耕地、建设用地等向水库坑塘转移;2010～2025年碳储存量先减后增,预计到2025年碳储存量达到1.676×10～7t;水库坑塘面积的增加是黄河三角洲地区总碳储量增加的主要原因,未来应继续注重滨海湿地的保护与修复。

关键词：土地利用碳储存 InVEST模型 mce-ca-markov模型黄河三角洲

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基于ca-markov模型和mce约束的白洋淀流域景观动态研究

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农业资源与环境学报 2021年第4期38卷 655-664页

作者：张晨星徐晶晶温静杨新兵王佳欢赵波河北农业大学林学院河北保定071001

ca-markov模型对景观动态分析的精度受到环境因素的影响,本研究以添加约束条件的mce-ca-markov模型为对比,基于白洋淀流域2008、2013年和2018年的景观数据对2023年景观进行预测,比较ca-markov模型和mce-ca-markov模型模拟结果差异。结... 详细信息

ca-markov模型对景观动态分析的精度受到环境因素的影响,本研究以添加约束条件的mce-ca-markov模型为对比,基于白洋淀流域2008、2013年和2018年的景观数据对2023年景观进行预测,比较ca-markov模型和mce-ca-markov模型模拟结果差异。结果表明:2008、2013、2018年三个时点的耕地和林地面积合计均超过白洋淀流域总面积的75%,始终为基质景观。各景观类型斑块2008—2018年破碎且分散,耕地、林地的优势度逐渐降低,全流域格局多样性和复杂程度明显增强。2018—2023年,白洋淀流域耕地、林地面积减少,其他景观面积增加,各景观斑块主要呈紧实且聚集状态,建设用地优势度逐渐升高,全流域格局趋于多样化和均匀化。经验证,mce-ca-markov模拟精度(0.9007)优于ca-markov模型,2023年白洋淀景观结构和格局变化幅度整体小于ca-markov模拟结果,且各景观转化特征更符合社会发展实际。

关键词：景观结构景观格局 ca-markov模型 mce-ca-markov模型白洋淀流域

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基于mce-ca-markov和InVEST模型的海岸带生境质量时空演变及预测

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海洋湖沼通报(中英文) 2024年第6期46卷 70-79页

作者：张斌韩震上海海洋大学海洋科学学院上海201306 上海河口海洋测绘工程技术研究中心上海201306

[目的]在高速城市化发展背景下,分析上海市南汇东滩海岸带景观格局及生境质量的时空分布变化,为上海市南汇东滩海岸带生态环境保护和政策规划的制定提供理论依据。[方法]基于南汇东滩海岸带2013、2015、2017、2019年四期遥感解译的土地... 详细信息

[目的]在高速城市化发展背景下,分析上海市南汇东滩海岸带景观格局及生境质量的时空分布变化,为上海市南汇东滩海岸带生态环境保护和政策规划的制定提供理论依据。[方法]基于南汇东滩海岸带2013、2015、2017、2019年四期遥感解译的土地利用数据,运用mce-ca-markov模型结合实际环境预测了南汇东滩海岸带2021、2023年的景观格局,并利用InVEST模型分析研究区2013—2023年生境质量的时空演变特征。[结果]2013—2019年间,研究区内主要变化的景观类型为建设用地和潮滩。海水、林地和耕地面积表现为逐年减少,耕地减少的部分主要转变为建设用地,海水减少的区域主要转变为潮滩。研究区生境质量的指数逐年降低,整体生境质量下降,东部大量高生境区域向中生境转变。2019—2023年间,南汇东滩海岸带景观格局和生境质量继续保持2013—2019年的变化趋势,主要体现为建设用地面积增加和生境质量下降。[结论]造成研究区生境质量下降和景观格局变化的主要原因是人类社会的经济活动,其中城市化发展是南汇东滩海岸带景观生态变化的重要因素。

关键词：海岸带 InVEST模型 mce-ca-markov模型景观格局生境质量

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基于GIS与RS的东北森林带景观格局演变与模拟预测

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农业机械学报 2019年第12期50卷 195-204页

作者：苏凯王茵然孙小婷岳德鹏北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 台湾大学地理环境资源学系台北10617

研究东北森林带景观格局及演变,对评估我国东北地区生态安全具有重要意义。以东北森林带为研究区,选取2000年、2005年、2010年、2015年的MODIS遥感影像,将东北森林带景观类型划分为森林、草地、湿地、农田、人工表面和其他用地6类。对... 详细信息

研究东北森林带景观格局及演变,对评估我国东北地区生态安全具有重要意义。以东北森林带为研究区,选取2000年、2005年、2010年、2015年的MODIS遥感影像,将东北森林带景观类型划分为森林、草地、湿地、农田、人工表面和其他用地6类。对东北森林带2000—2015年景观格局变化进行生态系统结构、生态系统转换方向、景观指数变化分析,运用mce-ca-markov模型,模拟2020年东北森林带景观格局变化趋势。研究结果表明:15年间,生态系统整体呈稳定状态,前10年生态系统改善趋势较强,后5年转变趋势变缓。人工表面逐年增加,城市化进程有所加快;草地的破碎化在15年间有所加剧,而森林的破碎化程度较低且变动较小;运用mce-ca-markov模拟景观格局演变是可行的,模拟东北森林带2015年景观格局结果与MODIS分类结果一致,Kappa系数为0.9181,相对精度达到80.88%;预测结果显示,2020年东北森林带的森林、农田比例将进一步下降,草地、人工表面比例进一步上升。研究表明东北森林带的生态环境恢复和重建将面临较大压力。

关键词：东北森林带生态安全景观格局演变模拟预测 mce-ca-markov模型

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鄱阳湖湿地南部区域景观格局演变与动态模拟

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长江科学院院报 2020年第6期37卷 171-178页

作者：秦钰莉颜七笙蔡建辉东华理工大学地球科学学院南昌330013 东华理工大学理学院南昌330013

基于3S技术对鄱阳湖湿地南部区域景观格局变化的分析和预测为管理和保护湿地提供科学依据。基于2000年、2005年、2010年和2015年的4期Landsat遥感影像数据,构建mce-ca-markov复合模型模拟鄱阳湖湿地南部区域的景观格局变化,利用遥感解... 详细信息

基于3S技术对鄱阳湖湿地南部区域景观格局变化的分析和预测为管理和保护湿地提供科学依据。基于2000年、2005年、2010年和2015年的4期Landsat遥感影像数据,构建mce-ca-markov复合模型模拟鄱阳湖湿地南部区域的景观格局变化,利用遥感解译图检验模型精度,并根据已检验的景观演变限制条件和因子组合制作较优的适宜性图集,最后对2025年景观格局变化进行预测。研究结果表明:①2000—2015年期间,耕地面积不断减少,建设用地和林草地面积呈上升趋势,未利用地大幅下降,水域面积相对稳定;景观要素增多且连通性变弱,景观破碎化程度增强;②鄱阳湖湿地景观格局的动态变化受到自然因素和人为因素的共同影响,其中社会经济发展和城镇化进程因素起着主导作用;③预测模拟得到的2010年和2015年的景观格局与解译的景观格局基本一致,Kappa系数分别为0.9271和0.8632,模拟预测精度较高;④2025年模拟预测结果显示,耕地面积和未利用地面积将持续减少,建设用地和林草地面积呈上升趋势,水域面积无明显变化。预测结果表明研究区域景观格局变化比较活跃,生态环境压力大,需要加强耕地保护和合理利用未利用地。

关键词：鄱阳湖湿地景观格局指数 mce-ca-markov模型动态模拟 Kappa系数

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快速城镇化地区土地利用景观格局演变及预测研究

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2023年第4期44卷 92-101页

作者：韩宇平朱星源穆文彬华北水利水电大学河南郑州450046 河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室河南郑州450046

快速城镇化地区的土地利用转移及景观格局演变研究,对经济发展、环境保护和土地资源规划管理具有重要意义。以郑州市为研究区,基于2010年、2015年和2020年的遥感影像解译结果,采用mce-ca-markov模型模拟了郑州市2030年土地利用情况,并... 详细信息

快速城镇化地区的土地利用转移及景观格局演变研究,对经济发展、环境保护和土地资源规划管理具有重要意义。以郑州市为研究区,基于2010年、2015年和2020年的遥感影像解译结果,采用mce-ca-markov模型模拟了郑州市2030年土地利用情况,并分析了土地利用转移和景观格局的变化。结果表明:①2010年、2015年和2020年郑州市土地利用类型以耕地、林地和建设用地为主,耕地面积不断减少,林地面积和建设用地面积持续增加,且建设用地面积增长迅速,10年间面积比重增加3.79%。②景观水平的破碎化程度逐渐增加,景观形状趋于复杂,景观的均匀性水平和稳定性程度不断上升。③2030年的郑州市土地利用类型仍以耕地、林地和建设用地为主。其中,耕地面积较2020年的减少3.97%,林地和建设用地面积较2020年的分别增加2.27%和3.02%,建设用地的增长速率与2010—2020年的相当;林地和建设用地增加的面积主要来源均为耕地。④未来斑块集中程度将增加,景观中优势斑块具有较好的连接性,景观异质性增加,景观格局向稳定、均匀和多样化方向发展。研究结果可为郑州市土地利用管理、生态与经济平衡、可持续发展提供科学依据。

关键词： mce-ca-markov模型土地利用景观格局模拟预测郑州市

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