基于CA-Markov模型的清江中下游地区土地利用变化研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

人类生活在一个“人类-环境”相互作用的复杂的地球系统中，作为陆地地球系统中最重要的组成部分，土地系统是“人类-环境”相互作用的纽带和桥梁。人类的生活生产，特别是近一百年来，剧烈的改变着地球表层的土地利用方式或土地覆被；同时，土地利用和土地覆盖变化(lucc)能对多种生态环境因素产生直接或间接的影响，反馈作用于人类生活的生态、社会和经济环境，进而影响区域和全球的可持续发展。因此，lucc研究已经成为当前国内外学者的研究前沿和热点课题。其中，围绕lucc如何发生的问题，即探讨lucc的变化机制，分析土地利用变化的特点，探索在不同时空尺度下的土地利用变化的动态模拟，预测未来土地利用的情景，进行了大量的研究工作。表明lucc模型研究有助于揭示人类社会影响下区域生态环境变化的过程及机理,从而为区域生态保护及可持续发展提供决策依据。lucc模型研究是土地变化科学研究的重要组成部分，在理解和解释人类-环境的复杂关系中发挥着重要作用。^[1]

lucc模型研究主要包括其数量变化和空间变化研究。早期的lucc模型多为非空间模型，如salu模型，侧重于研究分析lucc的变化数量和变化速率特征，对空间分布并未基于太多的考虑。近10多年来，lucc模型发展以空间模型为主，借助计算机技术、遥感和gis技术，探索研究一定时空尺度的lucc的空间显性分布和格局特征，并分析研究自然、人类等驱动因子对lucc影响的空间差异，如系统动力学(sd)^[2]、元胞自动机(ca)、马尔可夫(markov) ^[3]、clue-s^[4-6]、sleuth ^[7]、基于智能体(agent-based)模型 ^[8]、空间logistic等。

地理元胞自动机作为一种时空动态模型，不是由严格定义的物理方程或函数确定，而是由一系列模型构造的规则构成，这使得元胞自动机不同于一般的动力学模型。地理元胞自动机具有鲜明的时空耦合特征，特别适于复杂地理空间系统的动态模拟研究。单纯的markov模型只是依随机过程预测土地变化，没有考虑到空间知识(地理因素、各土地利用类型地块的空间分布)。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

在以上的研究环境和背景下，本题目的主要内容是采用ca-markov土地利用变化模型，结合地形、交通、城镇和影像数据，对清江流域1997-2015年的土地利用情况和土地利用变化情况、特点进行分析并进行土地利用变化预测。

此外，根据模型预测结果和土地利用变化特点，结合清江流域的实地情况，分析土地利用变化的生态效应，进而为清江流域生态建设、环境保护及区域可持续发展提供科学依据。

3. 研究计划与安排

2月17号—2月28号：毕业实习，搜集毕业论文相关材料；

3月3号—3月20号：完成任务书及开题报告；

3月21号—4月3号：翻译英文文献，并撰写绪论及论文中理论知识部分；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]唐华俊, 吴文斌, 杨鹏, 等. 土地利用/土地覆被变化(lucc)模型研究进展[j]. 地理学报, 2009(04):456-468.

[2] 谢正磊, 许学工, 孙强. 基于patch-dynamics模式的土地覆被变化预测——以北京市为例[j]. 北京大学学报(自然科学版), 2008(03):452-458.

[3] weng q. land use changeanalysis in the zhujiang delta of china using satellite remote sensing, gis andstochastic modelling[j]. journal of environmental management,2002,64(3):273-284.