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李月臣教授团队在Land Degradation&Development发文探讨基于生态和经济损益特征的LUCC情景模拟
发布时间: 2023-03-17 20:00  作者: 三峡生态环境遥感  来源: 三峡生态环境遥感   浏览次数:
2023年3月16日,李月臣教授团队在Land Degradation & Development在线发表了题为“Simulating multiple scenarios of land use/cover change using a coupled model to capture ecological and economic effects”的研究成果,探讨了区域土地利用/覆盖变化的生态和经济效益损益特征,并以重庆市为例模拟了生态效益最优、经济效益最优和生态-经济最优三种情景下未来土地利用/覆盖景观格局特征,为区域土地利用管理和国土空间规划科学应用提供了一个可借鉴的研究案例。
在全球环境变化和可持续发展的背景下,土地利用/覆被变化( LUCC )的研究成为热点,LUCC反映了自然生态和社会经济的双重结构。它是由一组相互作用、相互依存的要素通过能量、物质和信息交换而形成的时间和空间上的复杂系统。以城市扩展为代表的土地利用/覆盖类型的转变提高了土地利用率,给人类社会带来了直接的经济效益,同时以占用耕地和林草地等不合理的土地利用/覆盖类型变化也造成了严重的生态环境问题,严重威胁着生态系统的健康和人类生活质量。本研究通过构建包括灰色模型( GM )、模糊多目标线性规划模型( FMOLP )和未来土地利用模拟模型( FLUS )的耦合模型,基于GM - FMOLP模型实现了区域土地利用/覆盖变化和生态-经济效益的宏观尺度的定量预测,以及基于FLUS模型的情景约束下的微观尺度空间格局模拟。结果表明,研究所提出的模型对于未来的LUCC模拟是一种较为可靠和有效的方法,能够为优化土地利用和制定可持续发展战略提供技术支持。



一、

主要结果

(1)GM-FMOLP-FLUS耦合模型框架:该模型由两个独立的模块组成,即自上而下的宏观尺度数量需求预测模块和自下而上的微观尺度空间格局模拟模块。

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 图1   GM-FMOLP-FLUS耦合模型的框架

(2)模型精度验证:利用2010年历史土地利用数据,对重庆市2015年的土地利用进行了模拟,通过对比模拟结果与实际情况检验FLUS模型的准确性。本研究构建的模型精度较高,能够满足区域土地利用/覆盖景观格局变化模拟分析的需求。

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 图2  2015年模拟土地利用格局与实际土地利用格局

(3)预测情景设计与空间模拟:基于GM-FMOLP模型,以效益最大为原则,综合考虑不同发展情景,设计了生态效益最大化、经济效益最大化和生态-经济综合效益最大化三种情景。基于FLUS模型模拟了重庆市2015-2040年的土地利用/覆盖景观空间格局特征。

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 图3   三种不同情景下2015-2040年的土地利用空间格局的模拟

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图4   2015-2040年不同情景下的土地利用类型之间的预测转移

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图5   2040年不同情景下的典型农田格局预测:(a) 2015年土地利用格局;(b) 2040年实现生态效益最大化;(c) 2040年经济效益最大化;(d)生态效益与经济效益最大化相结合。

二、

主要结论


土地利用/覆盖景观格局预测和模拟模型是分析历史和未来土地利用动态演替规律的有效工具。GM - FMOLP - FLUS模型遵循景观生态学和生态经济学的原理,综合考虑宏观尺度LUCC驱动因素和微观尺度空间演变的复杂性,能够实现不同情景最优解的获取与空间模拟,论证适宜的土地利用/覆盖景观格局空间配置方案。案例研究表明,在当前社会经济发展阶段,生态-经济综合效益最大化情景是重庆市未来土地利用/覆盖景观格局优化的最优情景。
西南大学地理科学学院李月臣教授为本文的第一和通讯作者,贵州工程应用技术学院的刘贤讲师、西南大学地理科学学院硕士研究生王月为共同一作,重庆市地理信息和遥感应用中心的何志明高工为共同作者。
本研究得到了重庆市自然科学基金(项目编号CSTB2022NSCQ - MSX0442 )、中央高校基本科研业务费专项资金(项目编号SWU021003 )和国家自然科学基金(项目编号41571419 )的资助。

     

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.4653