基于CA-Markov 模型的城市土地利用變化探究及發(fā)展趨勢探究
——以中江縣為例

張琳

天津市市政工程設(shè)計研究院 天津 300000

引言

城市發(fā)展日新月異，城市面貌發(fā)生了巨大的改觀。中小城市的城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展也在快速的推進(jìn)中。在城市發(fā)展建設(shè)中，一些中小城市缺少對自身的審視，盲目地向大城市“看齊”，不停向外擴(kuò)張，一味地尋求城市建設(shè)規(guī)模，不惜破壞生態(tài)資源。“攤大餅”模式的發(fā)展不僅會加劇“城市病”，還會造成資源浪費(fèi)，對生態(tài)環(huán)境造成無法彌補(bǔ)的破壞。

因此對城市擴(kuò)張進(jìn)行動態(tài)模擬，探究城市擴(kuò)張機(jī)制和規(guī)律是十分有必要的。同時，城市擴(kuò)張模擬結(jié)果能對城鎮(zhèn)建設(shè)決策和城市國土空間規(guī)劃的“三區(qū)三線”提供有力支持。

1 研究區(qū)域

中江縣位于川中丘陵地區(qū)西部，位于成德綿東翼拓展發(fā)展軸上，是成德一體化區(qū)域東部產(chǎn)業(yè)發(fā)展軸的重要節(jié)點(diǎn)。中江縣地形以丘陵為主，高程一般在400～600米。

中江縣轄區(qū)面積2200平方千米，城南距成都102千米，西距德陽市42千米，成德南高速建成后已納入成都一小時時空圈內(nèi)。省道S106線過境段縱貫?zāi)媳保〉?01線橫貫東西，成德南高速、成南高速和達(dá)成鐵路跨境而過。

2 數(shù)據(jù)

2.1 數(shù)據(jù)來源

（1）本文研究從此GlobeLand30全球地理信息公共產(chǎn)品網(wǎng)站申請獲取了德陽市中江縣2010年和2020年的地表覆蓋數(shù)據(jù)。

（2）利用BIGEMAP全能地圖下載器，下載中江縣行政區(qū)劃、道路、鐵路等矢量數(shù)據(jù)。

（3）利用BIGEMAP全能地圖下載器，下載研究范圍內(nèi)的高程柵格數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

（1）將地表覆蓋柵格數(shù)據(jù)重采樣為30m×30m的柵格，并轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)系。

（2）將地表覆蓋柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，統(tǒng)一用地類別。（3）將高程柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)系，作為影響用地轉(zhuǎn)換的因子圖層。

（4）對道路、鐵路等元素進(jìn)行柵格緩沖區(qū)分析，作為影響用地轉(zhuǎn)換的因子圖層。

（5）利用高程柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析，作為影響用地轉(zhuǎn)換的因子圖層。

3 研究方法

3.1 方法介紹

CA-Markov模型將CA元胞自動機(jī)與Markov轉(zhuǎn)化矩陣兩種方法整合為一個整體，具有準(zhǔn)確度高、可視化效果好、兼具宏觀和微觀等優(yōu)點(diǎn)。在城市用地動態(tài)模擬方面，得到了眾多學(xué)者的肯定。

李靜、陳云波等人基于CA-Markov模型對云南省大理市的城市擴(kuò)張邊界進(jìn)行模擬[1]。楊楚燕基于CA-Markov模型對南昌市城市擴(kuò)張合理性進(jìn)行了研究[2]。張永福、馬麗娜等人基于CAMarkov模型對庫車縣的土地利用變化進(jìn)行預(yù)測，并探究了生態(tài)敏感性[3]。

3.2 變化矩陣

首先利用2010年和2020年的土地覆蓋數(shù)據(jù)，獲得這土地分類的轉(zhuǎn)換矩陣，即各類用地相互轉(zhuǎn)化的概率。然后以2020年的土地覆蓋數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，模擬2025年的土地覆蓋數(shù)據(jù)。

表1 各類用地轉(zhuǎn)化概率矩陣

3.3 適宜性圖集

將高程柵格、坡度柵格、道路緩沖柵格、鐵路緩沖柵格等影響因子圖層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。并對分類用地進(jìn)行轉(zhuǎn)化率影響分析，整合為適宜性圖集。

各影響因子圖層

4 預(yù)測結(jié)果

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，2025年的耕地面積為1527平方千米，人造地表為101平方千米。對比2020年土地覆蓋數(shù)據(jù)，耕地面積為1745，人造地表為36平方千米。耕地面積減少了218平方千米，人造地表即建設(shè)用地增加了65平方千米。

各鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有不同程度的擴(kuò)張建設(shè)，但是主要的還是以中江縣城的擴(kuò)張為主。其中，中江縣城凱江西岸擴(kuò)張為南北方向，東岸用地比較局促向北有部分?jǐn)U張。

總體來看，用地擴(kuò)張趨勢符合城市發(fā)展規(guī)律。

5 結(jié)束語

用地擴(kuò)張模擬的準(zhǔn)確性依賴于準(zhǔn)確的現(xiàn)狀圖，這樣才會得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移矩陣。并且要構(gòu)建全面的影響因子圖層，這樣才能得到科學(xué)合理、分析周全的適宜性圖集。

CA-Markov土地利用預(yù)測結(jié)果能夠初步辨別城市發(fā)展趨勢和規(guī)律，為下一步的城市規(guī)劃的制定提供思路。