利用SD模型和Dyna-CLUE模型模擬山地生態(tài)脆弱區(qū)土地利用空間沖突

蒲泓君

摘要：隨著中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進(jìn)，山地生態(tài)脆弱區(qū)開(kāi)發(fā)與保護(hù)成為人們關(guān)心的重要話題，以土地利用空間沖突作為土地資源開(kāi)發(fā)矛盾關(guān)系外化的表現(xiàn)形式，成為衡量利弊的重要標(biāo)準(zhǔn)。但是關(guān)于山地生態(tài)脆弱區(qū)土地利用空間沖突的研究甚少，所以關(guān)于其現(xiàn)狀、演化機(jī)制及生態(tài)影響等方面還摸不清。岷江上游地處川滇生態(tài)屏障帶與長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障帶交匯處，因此，本文以岷江上游為研究對(duì)象，基于SD與Dyna-CLUE耦合的空間沖突模擬模型，討論模擬土地利用空間沖突可行性方法，揭示山地生態(tài)脆弱區(qū)土地利用空間沖突演變過(guò)程、機(jī)制和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：山地生態(tài)脆弱區(qū) 土地利用 岷江上游 空間沖突模擬

1 引言

土地利用空間沖突是土地資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中各種矛盾在地理空間的外化與綜合反映，過(guò)度的土地利用沖突會(huì)造成負(fù)面影響，適當(dāng)?shù)耐恋乩脹_突還會(huì)有積極的影響。空間沖突是衡量土地資源可持續(xù)利用程度的重要指標(biāo)，也是衡量生態(tài)脆弱地區(qū)人地矛盾、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要依據(jù)。生態(tài)脆弱區(qū)的空間沖突，強(qiáng)調(diào)土地利用方式與生態(tài)環(huán)境的矛盾。因此，定量測(cè)量土地利用空間沖突，在區(qū)域用地決策和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管控方面顯得十分必要。特別是山區(qū)，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)落后、耕地過(guò)度開(kāi)墾等因素使土地利用沖突及其影響更為顯著，是可持續(xù)發(fā)展中不可忽視的制約因素[1]。而岷江上游位于我國(guó)“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略布局中川滇生態(tài)屏障的北段，也是長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障帶的重要組成，承擔(dān)著水土涵養(yǎng)、水電供給、扶貧開(kāi)發(fā)等功能，但該區(qū)域森林覆蓋率偏低，在上世紀(jì)80年代約20%，鎮(zhèn)江關(guān)到綿虎段岷江、支流黑水河谷、雜谷腦河谷加速轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊岛庸龋⒊掷m(xù)向高海拔地段擴(kuò)展[2]，造成嚴(yán)重的土壤侵蝕、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，導(dǎo)致整個(gè)山地流域的生態(tài)功能服務(wù)系統(tǒng)崩潰，直接威脅成都平原和長(zhǎng)江中下游地區(qū)生態(tài)安全[3]。至今以來(lái)，該區(qū)域政府采取了相關(guān)措施，例如實(shí)施退耕還林還草工程項(xiàng)目使得流域土地利用格局發(fā)生了顯著變化。更為關(guān)注的是，四川汶川5.12地震后及次生災(zāi)害沖擊和災(zāi)后恢復(fù)重建過(guò)程中，對(duì)此也產(chǎn)生了重要影響。因此，開(kāi)展有效的空間沖突模擬成為重中之重。

本文在岷江上游山地生態(tài)脆弱區(qū)開(kāi)展土地利用空間沖突模擬，構(gòu)建適用于山地生態(tài)脆弱帶的土地利用空間沖突測(cè)度模型，通過(guò)不同情景約束的模擬對(duì)比，揭示山地生態(tài)脆弱帶土地利用空間沖突演變過(guò)程、機(jī)制和趨勢(shì)，分析山區(qū)土地利用格局在特殊人地矛盾下的變化特征，為區(qū)域沖突預(yù)測(cè)和土地資源管理提供有效的理論工具和高時(shí)空分辨率的案例成果。

2 研究區(qū)概況

岷江上游流域位于青藏高原東緣地形急變帶，是“兩屏三帶”生態(tài)布局中川滇生態(tài)屏障的北段，也是成都平原及長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障帶，分布有臥龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。流域內(nèi)土地資源影響因素復(fù)雜：作為天然林保護(hù)工程、退耕還林還草工程的核心區(qū)，生態(tài)保護(hù)政策對(duì)土地利用變化影響顯著;區(qū)內(nèi)分布有我國(guó)扶貧開(kāi)發(fā)重點(diǎn)縣和災(zāi)后恢復(fù)重建的城鎮(zhèn)與聚落，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地資源需求強(qiáng)烈;5.12地震后，流域內(nèi)山地災(zāi)害保持高發(fā)態(tài)勢(shì)，災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境和可用土地脅迫顯著。總體上，該區(qū)域生態(tài)重要性與脆弱性突出、土地利用空間沖突的發(fā)生條件充分，適合作為研究對(duì)象。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文土地利用數(shù)據(jù)產(chǎn)品來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心，其空間分辨率30m，包含1985-2015七期數(shù)據(jù)（5年一期）。

4 研究?jī)?nèi)容

基于土地利用時(shí)空格局變化，結(jié)合山地生態(tài)脆弱性，建立了耦合 SD模型和Dyna-CLUE模型的動(dòng)態(tài)空間沖突模擬模型。

（1）以岷江上游為研究對(duì)象，結(jié)合山地生態(tài)脆弱帶空間沖突測(cè)度方法與情景約束，建立耦合SD模型和Dyna-CLUE模型的動(dòng)態(tài)空間沖突模擬模型。

（2）分析了該模型在驗(yàn)證周期（2010-2015）中的模擬精度，并對(duì)模擬模型進(jìn)行反饋和優(yōu)化。

（3）結(jié)合國(guó)家相關(guān)政策的宏觀背景和中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)相關(guān)重大舉措，模擬岷江上游土地利用空間沖突在2020～2035的變化，分析各階段土地利用沖突變化特征、演變規(guī)律及總體趨勢(shì)。

5 結(jié)論

本文面向山地生態(tài)脆弱帶土地利用空間沖突認(rèn)知與預(yù)測(cè)的實(shí)際需求，基于地理空間建模技術(shù)，開(kāi)展土地利用空間沖突測(cè)度與模擬研究，結(jié)果表明：岷江上游的山地生態(tài)脆弱區(qū)的土地利用空間沖突在1985-2015年整體上處于基本可控狀態(tài);SD模型和Dyna-CLUE模型在驗(yàn)證周期（2010-2015）中的模擬精度基本達(dá)到要求，可用于本文進(jìn)行研究;土地利用沖突在2020～2035年將隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的不斷推進(jìn)，以及人口的不斷增長(zhǎng)等原因不斷嚴(yán)重，但國(guó)家相關(guān)政策有助于協(xié)調(diào)土地利用沖突與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的平衡，適當(dāng)?shù)耐恋乩脹_突有利于可持續(xù)發(fā)展。

6創(chuàng)新與展望

本文結(jié)合生態(tài)脆弱度變化和土地利用空間沖突，圍繞山地生態(tài)脆弱區(qū)空間地理特征，研究土地利用空間沖突類型與強(qiáng)度的定量測(cè)度方法，并在研究空間沖突變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制基礎(chǔ)上設(shè)置情景，通過(guò)時(shí)序模擬使山地生態(tài)脆弱區(qū)土地利用空間沖突演變過(guò)程、機(jī)制和趨勢(shì)的空間化、時(shí)序化分析變得容易。本文分析土地利用時(shí)空變化時(shí)選用的景觀格局指數(shù)，用于定量判別山區(qū)土地利用格局變化引起的空間沖突類型，并加入粗糙集和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在PSR模型框架下評(píng)價(jià)不同時(shí)期研究區(qū)生態(tài)脆弱度并求變化，以變化方向（正負(fù)〉及速率來(lái)測(cè)度空間沖突強(qiáng)度;結(jié)合空間沖突變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制分析，組織多情景方案形成有效的模擬約束條件，發(fā)展空間沖突模擬模型并預(yù)測(cè)研究區(qū)土地利用空間沖突的演化。山區(qū)土地資源類型和可獲取性存在垂直方向的分異，自身的脆弱性容易與沖突引起的脆弱性混淆，城市群的測(cè)度模式在山區(qū)無(wú)法直接套用，應(yīng)該緊扣山區(qū)生產(chǎn)生活用地對(duì)生態(tài)空間的占用形式，結(jié)合生態(tài)格局指標(biāo)的閾值分析，將空間沖突分為剝奪式空間沖突、擾動(dòng)式空間沖突、以及割裂式空間沖突。

參考文獻(xiàn)

[1]許爾琪， 張紅旗， 許詠梅. 伊犁新墾區(qū)土壤全鹽量和電導(dǎo)率定量關(guān)系探討[J]. 資源科學(xué)， 2012， 34（6）：1119-1124.

[2]鄭度. 談青藏高原環(huán)境變遷[J]. 遙感信息， 1992， 000（003）：4-5.

[3]龐學(xué)勇， 包維楷， 吳寧. 岷江上游干旱河谷氣候特征及成因[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2008， 17（s1）：48-55.

成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059