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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (2): 140-147    DOI: 10.6046/zrzyyg.2023360
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耦合Markov与FLUS模型的珠三角城市群土地利用多情景模拟预测
柴新宇1(), 吴献文1(), 陈晓辉2, 王玉3, 赵星涛3
1.广东工贸职业技术学院,广州 510510
2.吉林建筑科技学院,长春 130014
3.北京帝信科技有限公司,北京 100021
Multi-scenario simulation and prediction of land use in the Pearl River Delta urban agglomeration using the coupled Markov-FLUS model
CHAI Xinyu1(), WU Xianwen1(), CHEN Xiaohui2, WANG Yu3, ZHAO Xingtao3
1. Guangdong Polytechnic of Industry and Commerce, Guangzhou 510510, China
2. Jilin Institute of Architecture and Technology, Changchun 130114, China
3. Beijing KingGIS Technology Co., Ltd, Beijing100021, China
全文: PDF(3265 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

土地利用需求在不同发展目标定位下有所不同,科学合理调控土地利用变化是实现珠三角城市群土地资源高效利用、生态-发展-经济协调发展的重要基石。该文基于1990年、2000年、2010年和2020年4期珠三角城市群土地利用数据,利用Markov-FLUS(Markov-future land use simulation)模型,基于自然发展情景、生态保护情景和发展优先情景3种情景,预测了2035年珠三角城市群土地利用的数量和空间变化,并比较了3种情景下土地利用变化的差异。在此基础上,对2035年土地利用进行模拟分析,以满足流域不同发展目标导向下的国土空间优化配置。研究结果表明: ①珠三角城市群建设用地利用变化显著,1990—2020年,城市用地、基础设施用地和其他建设用地面积增加了4 945.25 km2,增长了2.8倍。②在3种不同土地利用情景的模拟和预测下,城市土地面积在2035年之前将保持增长趋势,但在发展优先情景下其扩张速度将受到限制。在2种不同土地利用场景的模拟和预测下,到2035年,林地、草地和水域等生态用地面积将保持增长趋势。③1990—2020年,耕地面积减少了3 759.5 km2。在3种不同土地利用情景的模拟预测下,耕地面积将持续减少,但2020—2035年,减少趋势将放缓。在发展情景中,建设用地面积持续增加,耕地面积减少趋势得到一定遏制,草原和林地面积的减少更加严重。实验结果可为珠三角地区今后城市发展、规划、保护提出建议和对策。

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柴新宇
吴献文
陈晓辉
王玉
赵星涛
关键词 Markov模型FLUS模型土地利用变化模拟预测    
Abstract

Land use demands vary under different development objectives. Scientifically and rationally regulating changes in land use are crucial to efficient land resource utilization and achieving ecological, developmental, and economic coordination in the Pearl River Delta urban agglomeration. Based on the land use data of the urban agglomeration of 1990, 2000, 2010, and 2020 and using the FLUS-Markov model, this study predicted the quantity and spatial changes in land use in the Pearl River Delta urban agglomeration by 2035 under three scenarios: natural development, ecological protection, and development priority. Furthermore, this study determined the differences in land use change under the three scenarios. Additionally, a simulation analysis of the land use in 2035 was conducted to facilitate the optimized land and space allocation under varying developmental objectives. The results indicate significant changes in the use of construction land in the Pearl River Delta urban agglomeration. From 1990 to 2020, the area of construction land, including urban land and infrastructure land increased by 4 945.25 km2, representing an increase of 2.8 times. The simulations and predictions under three land use scenarios reveal that the urban land area will trend upward by the end of 2034, with its expansion speed being restricted under the ecological protection scenario, while the ecological land, such as forest land, grassland, and water area, will maintain an increasing trend until 2035. From 1990 to 2020, the arable land area decreased by 3 759.5 km2. Under the three land use scenarios, the trend of arable land reduction will continuously decrease until 2035, with the decreasing trends slowing down from 2020 to 2035. Especially, under the development scenario, the area of construction land will continue to increase, the decreasing trend of the arable land area will be somewhat curbed, while the area of grassland and forest land will undergo a more serious decrease. Although dominant factors affecting arable land protection in the Pearl River Delta urban agglomeration vary across different development stages, the main factor is infrastructure construction such as rail transit roads.

Key wordsMarkov model    FLUS model    land use change    simulated prediction
收稿日期: 2023-11-24      出版日期: 2025-05-09
ZTFLH:  TP79  
  P237  
基金资助:广东省教育厅重点科研平台“智慧城市时空大数据与云计算产教融合创新中心”(2020CJPT023);广东省教育厅重点科研平台“智慧城市时空大数据与云计算产教融合创新中心”(2023GCZX010);广东省普通高校重点领域项目(2024ZDZX3112)
通讯作者: 吴献文(1969-),男,硕士,高级工程师,主要研究方向: 摄影测量与遥感、工程测量综合应用教学与研究。Email: wuxianwen2005@126.com
作者简介: 柴新宇(1984-),男,硕士研究生,主要研究方向: GIS、摄影测量与遥感。Email: 197331408@qq.com
引用本文:   
柴新宇, 吴献文, 陈晓辉, 王玉, 赵星涛. 耦合Markov与FLUS模型的珠三角城市群土地利用多情景模拟预测[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(2): 140-147.
CHAI Xinyu, WU Xianwen, CHEN Xiaohui, WANG Yu, ZHAO Xingtao. Multi-scenario simulation and prediction of land use in the Pearl River Delta urban agglomeration using the coupled Markov-FLUS model. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(2): 140-147.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2023360      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I2/140
Fig.1  珠三角城市群范围
数据类型 数据名称 年份 分辨率/m 数据来源 用途
基本数据 不同年份土
地利用分类数据
1990年 30 Landsat TM/ETM 土地利用分类源数据
2000年 30 Landsat TM/ETM
2010年 30 Landsat TM/ETM
2020年 30 Landsat8
自然环境因子 高程 2020年 30 地理空间数据云
(http://www.gscloud.cn/)
用于计算适宜性概率
代表自然地形影响
坡度 2020年 30
坡向 2020年 30
NDVI 1990—2020年 30
中国气象数据网
(http://www.data.cma..cn)
年平均降水 1990—2020年 30
年平均气温 1990—2020年 30
社会经济因子 GDP 2020年 1 000 资源环境科学与数据中心
(http://www.resdc.cn/)
用于计算适宜性概率
代表社会经济影响
人口密度 2000—2020年 1 000
净初级生产力(net primary production,NPP)数据 2020年 30
可达性因子 距河流距离 2020年 30 根据土地利用分
类数据源提取
用于计算适宜性概率
代表可达性因子影响
距铁路距离 2020年 30
距城市道路距离 2020年 30
政策限制因子 基本农田保护区 2019年 - 各市县自然资源局 约束用地变化限制数据
生态保护红线 2020年 -
Tab.1  珠三角城市群土地利用模拟主要数据
Fig.2  珠三角城市群不同年份土地利用类型
Fig.3  珠三角城市群2020年土地利用现状及模拟结果
2020—
2035年
自然发展情景 生态保护情景 发展优先情景
a b c d e f a b c d e f a b c d e f
a/耕地 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0
b/林地 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0
c/草地 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
d/水域 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0
e/建设用地 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0
f/未利用土地 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Tab.2  情景转换矩阵设置
Fig. 4  2035年珠三角城市群3种情景模拟结果
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