專題二：LUCC研究進(jìn)展課件

土地利用/覆被變化（LUCC）

研究進(jìn)展2011-1111、LUCC背景對土地利用/土地覆被變化（LandUse/CoverChange,LUCC)的研究至少可以追溯至19世紀(jì)60年代。以美國為例，早在1864年，Marsh就指出在地中海和美國的大平原，由于人類土地利用方式的改變而導(dǎo)致的后果。進(jìn)入20世紀(jì)以后，Sherlock在manasageologicalagent中，著重比較了地貌改造人為因素與自然剝蝕之間的關(guān)系。一、LUCC概念21956年，Thomas在其著作中詳細(xì)描述了人類改變地貌的途徑，總結(jié)了人類活動對地表過程所造成的改變，并提出了人類在地里環(huán)境中應(yīng)遵循的種種行為規(guī)范。1990年，Billieturner和他的同事們?yōu)槿祟惓噬狭藅heearthastransformedbyhumanaction，又一次為全球變化研究尤其是LUCC研究明確了方向3國際地圈生物圈計(jì)劃（InternationalGeosphere-BiosphereProgramme,IGBP）和國際全球環(huán)境變化人文計(jì)劃（TheInternationalHumanDimensionsProgrammeonGlobalEnvironmentalChange,IHDP）兩大國際組織積極籌劃全球性綜合研究計(jì)劃，并于1995年共同擬定發(fā)表《土地利用/土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》，從而有力地推動了全球的區(qū)域土地利用/土地覆被研究的縱深發(fā)展5《土地利用/土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》提出針對人類活動和全球變化間的人和生物驅(qū)動影響土地利用與土地覆被及其對環(huán)境和社會的影響0的/土地利用/土地覆被變化(LUCC,Land-useandland-coverchange）研究計(jì)劃6土地利用/覆被變化指因自然及人為因素作用引起的土地利用變化和土地覆被變化，如林地的退化、耕地開發(fā)為城市用地等。（改造和變異）7SatelliteimageofdeforestationintheAmazonregion,takenfromtheBrazilianstateofParaonJuly15,1986.Thedarkareasareforest,thewhiteisdeforestedareas,andthegrayisre-growth.Thepatternofdeforestationspreadingalongroadsisobviousinthelowerhalfoftheimage.Scatteredlargerclearingscanbeseennearthecenteroftheimage.(Source:NASA)9土地利用變化指土地用途轉(zhuǎn)移和土地利用集約度的變化。土地覆被變化指土地質(zhì)量與類型的變化和土地屬性的轉(zhuǎn)變。10二、LUCC研究內(nèi)容1、土地利用/覆被變化的格局及過程研究近三百年來人類利用（humanuse）導(dǎo)致的土地覆蓋的變化2、土地利用/覆被變化的驅(qū)動力分析人類土地利用發(fā)生變化的主要原因3、土地利用/覆被變化的效應(yīng)（資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng)）4、數(shù)據(jù)可靠性和質(zhì)量研究5、尺度動力學(xué)研究11三、LUCC涉及領(lǐng)域1、Biodiversityloss2、ClimateChange3、Pollution4、Otherenvironmentalimpacts5、Sustainablelandmanagement6、Landcoverchange13MapofRussianForestBiomass

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劉春雨,趙軍,劉英英等對額濟(jì)納天然綠洲近25年的LUCC及景觀格局時空變化進(jìn)行了研究表明，綠洲各土地利用類型及景觀格局指數(shù)均發(fā)生了重要變化，LUCC變化表現(xiàn)出草地和灌木大幅度減少，荒漠顯著增加;景觀類型多樣性指數(shù)(H)及土地利用均勻度指數(shù)(E)減少，土地利用優(yōu)勢度指數(shù)(D)增加;反映額濟(jì)納天然綠洲生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的趨勢，綠洲主體景觀類型的面積明顯縮減，荒漠景觀生態(tài)類型面積逐年遞增，植被退化嚴(yán)重。（干旱區(qū)資源與環(huán)境，Vol.25No.9Sep.2011)。1517TheresearchontheimpactofLUCConecosystemservicevaluesinHaDaQiindustrialcorridorshowedthatfutureland-usepolicyformulationshouldgiveprecedencetotheconservationoftheseecosystemsoveruncontrolledconstruction,reclamation,andwaterconsumptionandthatfurtherlanddevelopmentshouldbebasedonrigorousenvironmentalimpactnalyses.(XiaodongNa,ShuyingZang,NannanZhang,etc.2011)1819ShuqingZhao?ShuguangLiu?RunshengYin,etc.,201021四、LUCC研究方法1、Remotesensing22Thisworkshowsthevalueofusingdifferenttypesofsatellitedatatostudyclimateandland-useandland-coverchange.Coarse-resolutiontimeseries“survey”dataareusedtoidentifyareaswherevariationsinphotosynthesishaveoccurred,thenLandsatandclimatedataareusedtounderstandpossibleland-usechangesand/orclimaticvariationinthespecific“survey”areasidentified.231989年1998年252、Geospatialanalysis2627

吳文婕,石培基,胡巍等對城市化背景下河西走廊LUCC的人文驅(qū)動力分析表明：（1）近20a,河西走廊耕地數(shù)量空間相對變化顯著。（2）河西走廊經(jīng)濟(jì)增長與耕地非農(nóng)化存在近似“kuznets”曲線型關(guān)系,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,耕地非農(nóng)化速度先增大,而當(dāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段時,隨著經(jīng)濟(jì)增長耕地非農(nóng)化速度逐漸減小,最終趨于平穩(wěn)。(3)以城市化水平、社會經(jīng)濟(jì)以及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展為代表的人文驅(qū)動力因子在研究區(qū)近20a耕地的變化過程中起主導(dǎo)作用。（水土保持研究，2011）294、Modeling元胞自動機(jī)模型Agent-based模型系統(tǒng)動力學(xué)模型土地利用變化及其效應(yīng)模型基于經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)模型變化測度模型30五、研究進(jìn)展1、國際LUCC研究概況1995年IGBP和IHDP擬發(fā)《土地利用與土地覆被變化科學(xué)研究計(jì)劃》1999，IGBP和IHDP又提出《LUCC研究實(shí)施策略》FAO、UNEP、IIASA相繼確立與LUCC相關(guān)的研究項(xiàng)目美國、日本、歐共體分別建立不同層次的LUCC項(xiàng)目312、國內(nèi)研究概況我國多年在土地利用調(diào)查、規(guī)劃、基礎(chǔ)理論研究、基礎(chǔ)圖件編制和資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫建設(shè)取得大量成果。3280年代出版《全1：100萬土地利用圖集》92年出版《中國土地利用》“八五”期間中科院將“國家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)分析”項(xiàng)目列為院“八五”重大項(xiàng)目1990年來，針對我國糧食安全、土地生態(tài)環(huán)境問題、典型地區(qū)土地利用變化與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系進(jìn)行研究332011年2月26日,由北京師范大學(xué)和南京大學(xué)共同承擔(dān)的全球變化研究重大科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目“大尺度土地利用/覆蓋變化對區(qū)域氣候影響的研究”（2011CB952000；2011-2015）”第一課題“300年來我國土地利用狀況和植被覆蓋的時空演變特征及未來演化趨勢”正式啟動。3435六、當(dāng)前LUCC研究中的主要問題1、缺乏具有系統(tǒng)性及代表性的局部性研究2、LUCC研究中的跨學(xué)科問題3、LUCC研究中的數(shù)據(jù)問題4、尺度轉(zhuǎn)換問題36實(shí)例：膠東半島海岸帶土地利用變化及其水文效應(yīng)最終研究目的1、弄清陸地上人類——環(huán)境耦合系統(tǒng)變化的原因、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并定量確定他們對人類——環(huán)境耦合系統(tǒng)的影響2、評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供應(yīng)如何受人類——環(huán)境耦合系統(tǒng)變化的影響3、識別脆弱的和支撐性的人類——耦合系統(tǒng)對包括氣候變化在內(nèi)的相互作用的擾動的特征和動力學(xué)37研究所涉及的專題研究領(lǐng)域1、土地系統(tǒng)動力機(jī)制2、土地系統(tǒng)變化后果3、土地可持續(xù)性集成分析和模擬38技術(shù)路線DEM工作流模塊流域邊界和水系RS1980S2000S2010S1990SGIS解譯土壤數(shù)據(jù)流域底層數(shù)據(jù)降雨數(shù)據(jù)空間差值基于LTM模型的土地利用變化模擬、預(yù)測基于CA-markov模型的土地利用變化模擬、預(yù)測對兩個模型模擬結(jié)果對比、評價，選用精度高的模型2020sLUCC預(yù)測39LTM模型一個可以定量分析和預(yù)測土地利用變化的方法，該模型不僅能完美的集成多重傳統(tǒng)的土地利用變化影響或者驅(qū)動因子，如，地形（高程、坡度等）、自然區(qū)位等，而且能集成多種社會經(jīng)濟(jì)信息，如，人口增長、可持續(xù)農(nóng)業(yè)、交通、政策等。40LTM模型的核心功能之一，即，對土地利用分布和轉(zhuǎn)換的相對概率分析，也采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。41CA-Markov模型此模型是基于Markov過程理論而形成的預(yù)測時間發(fā)生概率的一種方法，常用于具有無后效性特征地理事件的預(yù)測。在土地利用變化研究中，土地利用類型對Markov過程中的可能狀態(tài)，而土地利用類型之間相互轉(zhuǎn)換的面積數(shù)量或比重即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率。42研究過程通過1979、1990、2000、2009年遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，并繪制土地利用圖通過DEM、土地利用現(xiàn)狀圖提取高程、坡度、坡向、至海岸線距離、至河流距離、至道路距離、至城區(qū)距離