基于PLUS-SD耦合模型的黑河流域中游甘临高 地区土地利用研究

摘要: 土地利用/覆被变化（Land Use and Cover Change，LUCC）是全球环境变化的重要组成部分。数量-空间耦 合模型因能有效模拟土地利用斑块数量及其在空间上的快速变化，成为近年来土地利用研究的主要手段。本研究 首先对比斑块生成土地利用变化模拟模型（Patch-Generating Land Use Simulation Model，PLUS）、未来土地利用模型 （Future Land Use Simulation Model，FLUS）和小尺度土地利用变化及其空间效益模型（Conversion of Land Use and Its Effects at Small Regional Extent，CLUE-S）模拟2015年黑河流域中游甘临高地区（张掖市甘州区、临泽县和高台县）土 地利用结构，筛选出最适合研究区的空间模拟模型；然后将其与系统动力学模型（System Dynamics，SD）进行耦合， 形成数量-空间耦合模型；最后利用耦合模型预测2030年研究区在经济发展（Economic Development，ED）、生态保 护（Ecological Protection，EP）和协调发展（Harmonious Development，HD）情景下的土地利用结构，并进行对比评价。 研究结果表明：（1）在同一像元尺度下，PLUS模型的质量系数（Figure of Merit，FoM）高于FLUS和CLUE-S模型，且3 个模型的数量Kappa系数（Kno）和位置Kappa系数（Klocation）从高至低为：PLUS、CLUE-S和FLUS模型，说明PLUS模型 在本研究区的空间拟合效果最优；（2）PLUS-SD耦合模型预测的不同情景表明，ED情景中建设用地和耕地迅速扩 张但森林覆盖率较低，EP情景中的森林覆盖率明显提高，但经济发展水平偏低，HD情景中城市化水平提高的同时 生态环境呈良性发展。本研究验证了PLUS-SD耦合模型的显著优势，凸显了PLUS模型有效的土地利用空间模拟 能力与SD模型强大的数据处理功能。该结果可为土地规划政策的制定提供参考。