基于多主体模型的城市扩张模拟研究——以赣州市章贡区为例

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土地利用变化模型是认识和研究土地系统的一个重要手段。土地系统是人类社会与自然环境的耦合系统,属于典型的复杂系统,主体模型作为研究复杂系统的重要工具,可以为土地利用变化研究提供新的方法支持。与传统模型不同,主体模型更多的关注“人”的研究,注重体现人类主体决策行为在人地系统变化中的重要作用,并以一种空间显性的方式来表现人类活动对系统的动态影响。  随着我国城市化的不断推进,耕地、草地、林地等生态用地不断减少,对于实现城市可持续发展,城市土地利用变化的模拟有着重要的意义。本文以赣州市章贡区为研究区,在对章贡区2000~2010年土地利用变化格局和驱动因子分析的基础上,通过研究章贡区政府主体和居民主体的土地决策行为,构建了基于多主体的城市土地利用模型,并模拟了章贡区未来不同情景下城市用地的扩张情况,为政府规划工作提供科学参考。主要研究结果如下:  (1)章贡区土地利用动态变化:2000~2010年间,章贡区土地利用结构发生了显著的变化,耕地比重明显下降,相应的建设用地比重明显上升,其它地类比重波动不大。在地类转移方面,主要表现为其它地类对建设用地不同程度的转入和林地、耕地间的相互转换,耕地和水域需要得到相应的保护和重视。从景观格局的角度来看,章贡区土地利用结构空间上趋于均匀,多样性略有上升,景观破碎度指数增幅明显,城市用地边缘式扩张的过程中存在一定的方向性,城市轮廓变得更为复杂。  (2)章贡区土地利用变化驱动因子的分析显示,章贡区因经济发展而产生建设用地扩张的需求,如产业结构调整、工业发展,是章贡区建设用地扩张的根本原因,而章贡区建设用地扩张的方向则是受到章贡区的自然条件、政府规划等多方面的影响。  (3)本研究使用ArcEngine地理信息系统组件,借助于Visual Studio2008平台,基于C#语言,根据主体土地决策的特点,建立了基于多主体的城市扩张模型。应用模型模拟了章贡区2005-2010年城市用地扩张过程,并采用逐点对比法和格局对比法进行验证,结果表明:区域尺度上的城市扩张演变的确存在一定的规律,模型精度达到80.17%。从空间形态看,模拟的结果与实际的城市用地扩张情况较为接近,新增城市用地主要集中在经济技术开发区,其次是水西镇和沙石镇,略有差别的是,模拟得到的结果较为规则,而实际情况中有些地方较为零乱,从新增城市用地对其它地类的侵占情况看,多主体模型下对非城市用地的占用情况比较接近真实情况,新增城市用地主要源自耕地和林地的转入。  (4)应用多主体模型模拟章贡区不同情景下的城市扩张过程,结果表明:当城市扩张过程中只存在居民主体时,由于居民主体的设计中缺少保护耕地的意愿,城市用地会占用更多的耕地资源。在介入政府主体后,随着政府宏观调控力度的加大,耕地占用情况好转,但林地的侵占面积会不断增加。  (5)针对以上结果,提出对策措施如下:为确保章贡区各项规划的实现,对城市的用地管制必须严格执行,一是要加强政府对土地市场的调控力度,尤其加强耕地资源保护,二是积极引导土地供应的空间分布。但从长远来看,未来城市扩张中保护耕地意味着占用更多的林地。为保护耕地和林地,政府应该采取积极的措施严格控制城市土地的过度扩张,推动土地节约集约的利用,科学、合理地统筹安排各类用地。
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