基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和元胞自動(dòng)機(jī)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究——以貴州省黔西縣為例.pdf

1、土地是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類創(chuàng)造財(cái)富的基本源泉。同時(shí)，土地還是一種不可再生資源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地供給的稀缺性與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門用地需求之間的矛盾日益突出。根據(jù)土地自身特性和土地適宜性，對(duì)區(qū)域內(nèi)土地利用類型進(jìn)行合理的數(shù)量安排和空間布局，是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的根本保證。土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，大量采用模型方法是目前土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的趨勢(shì)之一。借助數(shù)學(xué)模型嚴(yán)密的邏輯，能最有效地保證土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化思維的邏

2、輯過程，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的科學(xué)性。但是，目前將土地利用結(jié)構(gòu)數(shù)量?jī)?yōu)化與空間布局進(jìn)行系統(tǒng)研究的模型卻不多見。因此，研究土地利用結(jié)構(gòu)數(shù)量?jī)?yōu)化與空間布局結(jié)合的模型方法，為土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)、直觀的決策支持具有十分重要的意義。
　　本文首先概述了土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論及方法，然后詳細(xì)介紹了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型（SD）和元胞自動(dòng)機(jī)模型（CA）的基本原理、特點(diǎn)及應(yīng)用拓展，探討了SD-CA整合模型用于土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的可行性和優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)

3、上，構(gòu)建了基于SD-CA的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，包括基于SD的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化子模型和基于CA的土地利用布局子模型兩個(gè)子模型。在模型構(gòu)建的基礎(chǔ)上，以黔西縣為例，結(jié)合土地利用結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析，進(jìn)行黔西縣土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與布局研究。主要研究結(jié)論如下：
　　1、綜合自上而下的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和自下而上的元胞自動(dòng)機(jī)模型，充分利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型在宏觀驅(qū)動(dòng)因素反映上的優(yōu)勢(shì)與元胞自動(dòng)機(jī)模型在微觀土地利用空間格局反映上的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建的基于SD-CA的土地

4、利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，能夠更加有效、直觀地進(jìn)行土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與布局。
　　2、將供需動(dòng)態(tài)平衡引入到系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法中，通過構(gòu)建人口-經(jīng)濟(jì)-土地的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行各因素間的多次反饋和協(xié)商，實(shí)現(xiàn)人口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地的需求和土地供給間的供需動(dòng)態(tài)平衡，以達(dá)到土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，形成土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。
　　3、將土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案作為數(shù)量約束嵌入元胞自動(dòng)機(jī)模型中，考慮土地適宜性、土地穩(wěn)定性、鄰域影響、聚集效應(yīng)、規(guī)劃因素的影響

5、，進(jìn)行土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局模擬。通過CA與GIS的結(jié)合，生成土地利用空間布局模擬結(jié)果，為土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供直觀的決策依據(jù)。
　　4、以貴州省黔西縣為研究區(qū)域，在對(duì)黔西縣土地利用現(xiàn)狀及其土地利用結(jié)構(gòu)存在的問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用所構(gòu)建的SD-CA土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，進(jìn)行黔西縣土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與布局研究，得到了黔西縣土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與布局方案，并提出了土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)策，為土地利用規(guī)劃提供了決策支持。
　　研究結(jié)果表明，