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土地利用變化多主體模型構(gòu)建及實證研究 版權(quán)信息
- ISBN：9787030692344
- 條形碼：9787030692344 ; 978-7-03-069234-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
土地利用變化多主體模型構(gòu)建及實證研究 內(nèi)容簡介
本書采用土地利用變化領(lǐng)域前沿技術(shù)-主體建模，以農(nóng)牧交錯帶脆弱區(qū)、草原牧區(qū)、農(nóng)業(yè)多熟種植區(qū)等為案例區(qū)，綜合農(nóng)戶意愿-區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)要素（農(nóng)民價值取向、生計策略調(diào)整、周圍鄰居影響等）-自然環(huán)境信息（地形、地貌、耕地生產(chǎn)力、道路通達(dá)性、植被等）建立較完整的多主體模擬土地利用變化平臺，對主體與主體、主體與環(huán)境之間作用與反作用關(guān)系機(jī)制進(jìn)行深入的全面研究，掌握農(nóng)戶改變耕地利用方式和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)生時間、發(fā)生位置、發(fā)生原因以及耕地新的利用方式。建立既能表達(dá)農(nóng)戶行為規(guī)則，又能體現(xiàn)行為發(fā)生的地理特征的基于多主體模擬技術(shù)的土地利用變化模型，模擬未來30年該區(qū)域的土地利用狀況，為今后發(fā)展既符合農(nóng)戶意愿又保障生態(tài)與糧食安全的土地可持續(xù)利用途徑奠定理論與方法基礎(chǔ)。
土地利用變化多主體模型構(gòu)建及實證研究 目錄
目錄
第1章 土地利用變化模擬研究進(jìn)展與評述 1
1.1 土地利用變化研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 1
1.2 土地利用變化主要模型發(fā)展與評述 2
1.2.1 多元回歸統(tǒng)計模型 2
1.2.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型 3
1.2.3 馬爾可夫鏈模型 4
1.2.4 灰色預(yù)測模型 4
1.2.5 元胞自動機(jī)模型 4
1.2.6 CLUE/CLUE-S模型 5
1.2.7 基于主體建模 5
第2章 多主體模型的發(fā)展與應(yīng)用 7
2.1 多主體模型的發(fā)展歷程 7
2.2 多主體模擬平臺的發(fā)展 9
2.2.1 Swarm 9
2.2.2 Repast 10
2.2.3 Ascape 10
2.2.4 Cormas 11
2.2.5 NetLogo 11
2.2.6 Mason 11
2.3 多主體模型在土地利用變化研究中的應(yīng)用 12
2.3.1 國外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 12
2.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 14
2.4 典型案例剖析 16
2.5 基于主體建模的問題與挑戰(zhàn) 17
2.5.1 模型過程校正及結(jié)果驗證 17
2.5.2 系統(tǒng)時空尺度問題 18
2.5.3 系統(tǒng)運行的性能問題 18
第3章 多主體模型的原理 20
3.1 模型理論與結(jié)構(gòu) 20
3.1.1 多主體模型理論 20
3.1.2 多主體模型結(jié)構(gòu) 21
3.2 主體、行為與規(guī)則 22
3.2.1 主體概念與類型 22
3.2.2 主體行為與規(guī)則 23
3.3 環(huán)境與變量 25
3.3.1 環(huán)境系統(tǒng) 25
3.3.2 環(huán)境變量定義 26
3.3.3 常見的環(huán)境變量 27
3.4 程序設(shè)計 27
3.4.1 開發(fā)語言選擇 28
3.4.2 程序設(shè)計原則 28
3.4.3 程序?qū)崿F(xiàn) 29
第4章 多主體模型對農(nóng)牧交錯區(qū)耕地利用模擬的實證研究 34
4.1 研究背景 34
4.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 37
4.2.1 研究區(qū)概況 37
4.2.2 數(shù)據(jù)采集 41
4.3 農(nóng)牧戶行為特征分析 44
4.3.1 農(nóng)戶類型劃分 44
4.3.2 不同類型農(nóng)戶結(jié)構(gòu)分析 45
4.3.3 不同類型農(nóng)戶生計與耕地利用關(guān)系分析 46
4.3.4 耕地流轉(zhuǎn)特征與驅(qū)動因素分析 48
4.4 模型構(gòu)建與情景模擬 53
4.4.1 基于ODD+D協(xié)議的耕地利用變化模型描述 53
4.4.2 內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯區(qū)耕地利用多主體建模的實現(xiàn) 68
4.5 模擬結(jié)果分析 88
4.5.1 模型輸出變量簡介 88
4.5.2 輸出結(jié)果分析 89
4.5.3 情景對比分析 93
4.6 本章小結(jié) 97
第5章 多主體模型對草原牧區(qū)生計可持續(xù)性模擬的實證研究 99
5.1 研究背景 99
5.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 101
5.2.1 研究區(qū)概況 101
5.2.2 數(shù)據(jù)采集 101
5.3 牧戶行為特征分析 102
5.3.1 牧戶家庭結(jié)構(gòu)特征分析 102
5.3.2 牧戶狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析 103
5.4 模型構(gòu)建與情景模擬 104
5.4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)消耗多主體模型描述 105
5.4.2 模型模擬情景設(shè)定 113
5.5 模擬結(jié)果分析 115
5.5.1 出欄率 115
5.5.2 牧戶財富積累的變化 116
5.5.3 生態(tài)系統(tǒng)消耗壓力變化趨勢 117
5.5.4 牧民生活消耗 118
5.5.5 牧戶生態(tài)消耗的個體差異 119
5.6 本章小結(jié) 120
第6章 多主體模型對南方農(nóng)業(yè)種植區(qū)的耕種變化模擬的實證研究 124
6.1 研究背景 124
6.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 125
6.2.1 研究區(qū)概況 125
6.2.2 數(shù)據(jù)采集 129
6.3 農(nóng)戶行為特征分析 130
6.3.1 農(nóng)村勞動力特征分析 130
6.3.2 農(nóng)戶收入水平及土地流轉(zhuǎn)狀況分析 131
6.4 模型構(gòu)建與情景模擬 131
6.4.1 LUC-ASM模型機(jī)理 131
6.4.2 LUC-ASM模型的實現(xiàn) 135
6.4.3 模擬情景設(shè)置 137
6.5 模擬結(jié)果分析 137
6.5.1 人口變化情景分析 137
6.5.2 政策變化情景分析 139
6.5.3 經(jīng)濟(jì)環(huán)境情景分析 140
6.6 本章小結(jié) 141
第7章 多主體模型應(yīng)用及發(fā)展趨勢 142
7.1 行為主體規(guī)則的完善問題 143
7.2 應(yīng)用與精度提升 143
7.2.1 社會領(lǐng)域 144
7.2.2 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域 145
7.2.3 Repast HPC 146
參考文獻(xiàn) 148
附錄 調(diào)研問卷 161
第1章 土地利用變化模擬研究進(jìn)展與評述 1
1.1 土地利用變化研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 1
1.2 土地利用變化主要模型發(fā)展與評述 2
1.2.1 多元回歸統(tǒng)計模型 2
1.2.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型 3
1.2.3 馬爾可夫鏈模型 4
1.2.4 灰色預(yù)測模型 4
1.2.5 元胞自動機(jī)模型 4
1.2.6 CLUE/CLUE-S模型 5
1.2.7 基于主體建模 5
第2章 多主體模型的發(fā)展與應(yīng)用 7
2.1 多主體模型的發(fā)展歷程 7
2.2 多主體模擬平臺的發(fā)展 9
2.2.1 Swarm 9
2.2.2 Repast 10
2.2.3 Ascape 10
2.2.4 Cormas 11
2.2.5 NetLogo 11
2.2.6 Mason 11
2.3 多主體模型在土地利用變化研究中的應(yīng)用 12
2.3.1 國外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 12
2.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 14
2.4 典型案例剖析 16
2.5 基于主體建模的問題與挑戰(zhàn) 17
2.5.1 模型過程校正及結(jié)果驗證 17
2.5.2 系統(tǒng)時空尺度問題 18
2.5.3 系統(tǒng)運行的性能問題 18
第3章 多主體模型的原理 20
3.1 模型理論與結(jié)構(gòu) 20
3.1.1 多主體模型理論 20
3.1.2 多主體模型結(jié)構(gòu) 21
3.2 主體、行為與規(guī)則 22
3.2.1 主體概念與類型 22
3.2.2 主體行為與規(guī)則 23
3.3 環(huán)境與變量 25
3.3.1 環(huán)境系統(tǒng) 25
3.3.2 環(huán)境變量定義 26
3.3.3 常見的環(huán)境變量 27
3.4 程序設(shè)計 27
3.4.1 開發(fā)語言選擇 28
3.4.2 程序設(shè)計原則 28
3.4.3 程序?qū)崿F(xiàn) 29
第4章 多主體模型對農(nóng)牧交錯區(qū)耕地利用模擬的實證研究 34
4.1 研究背景 34
4.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 37
4.2.1 研究區(qū)概況 37
4.2.2 數(shù)據(jù)采集 41
4.3 農(nóng)牧戶行為特征分析 44
4.3.1 農(nóng)戶類型劃分 44
4.3.2 不同類型農(nóng)戶結(jié)構(gòu)分析 45
4.3.3 不同類型農(nóng)戶生計與耕地利用關(guān)系分析 46
4.3.4 耕地流轉(zhuǎn)特征與驅(qū)動因素分析 48
4.4 模型構(gòu)建與情景模擬 53
4.4.1 基于ODD+D協(xié)議的耕地利用變化模型描述 53
4.4.2 內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯區(qū)耕地利用多主體建模的實現(xiàn) 68
4.5 模擬結(jié)果分析 88
4.5.1 模型輸出變量簡介 88
4.5.2 輸出結(jié)果分析 89
4.5.3 情景對比分析 93
4.6 本章小結(jié) 97
第5章 多主體模型對草原牧區(qū)生計可持續(xù)性模擬的實證研究 99
5.1 研究背景 99
5.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 101
5.2.1 研究區(qū)概況 101
5.2.2 數(shù)據(jù)采集 101
5.3 牧戶行為特征分析 102
5.3.1 牧戶家庭結(jié)構(gòu)特征分析 102
5.3.2 牧戶狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析 103
5.4 模型構(gòu)建與情景模擬 104
5.4.1 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)消耗多主體模型描述 105
5.4.2 模型模擬情景設(shè)定 113
5.5 模擬結(jié)果分析 115
5.5.1 出欄率 115
5.5.2 牧戶財富積累的變化 116
5.5.3 生態(tài)系統(tǒng)消耗壓力變化趨勢 117
5.5.4 牧民生活消耗 118
5.5.5 牧戶生態(tài)消耗的個體差異 119
5.6 本章小結(jié) 120
第6章 多主體模型對南方農(nóng)業(yè)種植區(qū)的耕種變化模擬的實證研究 124
6.1 研究背景 124
6.2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)采集 125
6.2.1 研究區(qū)概況 125
6.2.2 數(shù)據(jù)采集 129
6.3 農(nóng)戶行為特征分析 130
6.3.1 農(nóng)村勞動力特征分析 130
6.3.2 農(nóng)戶收入水平及土地流轉(zhuǎn)狀況分析 131
6.4 模型構(gòu)建與情景模擬 131
6.4.1 LUC-ASM模型機(jī)理 131
6.4.2 LUC-ASM模型的實現(xiàn) 135
6.4.3 模擬情景設(shè)置 137
6.5 模擬結(jié)果分析 137
6.5.1 人口變化情景分析 137
6.5.2 政策變化情景分析 139
6.5.3 經(jīng)濟(jì)環(huán)境情景分析 140
6.6 本章小結(jié) 141
第7章 多主體模型應(yīng)用及發(fā)展趨勢 142
7.1 行為主體規(guī)則的完善問題 143
7.2 應(yīng)用與精度提升 143
7.2.1 社會領(lǐng)域 144
7.2.2 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域 145
7.2.3 Repast HPC 146
參考文獻(xiàn) 148
附錄 調(diào)研問卷 161
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土地利用變化多主體模型構(gòu)建及實證研究 節(jié)選
第1章 土地利用變化模擬研究進(jìn)展與評述 1.1 土地利用變化研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與評述 人地關(guān)系在地理學(xué)中是指人類社會和人類活動與地理環(huán)境之間的關(guān)系。作為地理學(xué)的理論概念，這里的“人”是指社會的人，是指一定生產(chǎn)方式下從事各種生產(chǎn)活動和社會活動的人，是指有意識地同自然進(jìn)行物質(zhì)交換而組成社會的人。“地”是指與人類活動緊密聯(lián)系的，有機(jī)與無機(jī)自然界諸要素有規(guī)律結(jié)合的地理環(huán)境，也指在人的作用下已經(jīng)改變了的地理環(huán)境，即社會地理環(huán)境(李旭旦，1984)。 人地關(guān)系作為地理學(xué)的傳統(tǒng)理論，*初由德國人拉采爾提出，這個時期的人地關(guān)系論又被稱為環(huán)境決定論。隨著環(huán)境問題的日益加劇，以可持續(xù)發(fā)展為代表的現(xiàn)代人地關(guān)系思想徹底確立了其在地理學(xué)研究中的主導(dǎo)地位。吳傳鈞(1981)認(rèn)為人地關(guān)系本質(zhì)是地理環(huán)境與人類活動構(gòu)成的一個相互作用的系統(tǒng)，并將人地關(guān)系研究的內(nèi)容概括為：①和人類活動有關(guān)的地理環(huán)境的地域綜合體；②人類活動對自然環(huán)境的變化和產(chǎn)生的影響(包括地域的差別變化)，以及種種連鎖反應(yīng)，即沖擊—反應(yīng)—影響過程；③改變了的自然環(huán)境對人類活動的反作用(包括資源再生產(chǎn)、環(huán)境質(zhì)量的變化等)；④評價人地相互作用的經(jīng)濟(jì)及非經(jīng)濟(jì)后果。吳傳鈞把人地關(guān)系從方法論變?yōu)閷嵶C對象，為人地關(guān)系論建立了可能被廣泛接受的科學(xué)前提。吳傳鈞(1991)提出的人地關(guān)系包含兩個方面的內(nèi)容。**，人對地具有依賴性，地是人賴以生存的唯一物質(zhì)基礎(chǔ)和空間場所，地理環(huán)境經(jīng)常影響人類活動的地域特性，制約人類社會活動的深度、廣度和速度。這種影響與制約作用隨著人對土地的認(rèn)識和利用能力而變化。一定的地理環(huán)境只能容納一定數(shù)量和質(zhì)量的人及其一定形式的活動，而其人數(shù)和活動形式都是隨人的質(zhì)量而變化。第二，在人地關(guān)系中人居于主動地位，人具有能動功能與機(jī)制，人是地的主人，地理環(huán)境是可被人類認(rèn)識、利用、改變、保護(hù)的對象。人地關(guān)系是否協(xié)調(diào)抑或矛盾，不取決于地而取決于人？傊，人必須依賴所處的地為生存活動的基礎(chǔ)，要主動地認(rèn)識，并自覺地在地的規(guī)律上去利用和改變地，以達(dá)到使地更好為人類服務(wù)的目的，這就是人和地的客觀關(guān)系。 王錚(1995)提出現(xiàn)代人地關(guān)系的中心是PRED，提出可持續(xù)發(fā)展是人地關(guān)系新的內(nèi)容。PRED是指人口(population)、資源(resource)、環(huán)境(environment)和發(fā)展(development)。協(xié)調(diào)人地關(guān)系，重點在于研究PRED關(guān)系。人對地具有主動適應(yīng)性，正是人的主動性促使了人類對地理環(huán)境的改造活動；地要素稟賦學(xué)說表明，地不僅包括了*基本的“**地理要素”，而且出現(xiàn)了以交通區(qū)位條件為主要代表的“第二地理要素”。 農(nóng)戶生計與土地利用之間的生產(chǎn)合作的人地關(guān)系逐漸成為研究焦點。依據(jù)可持續(xù)生計分析框架，農(nóng)戶生計策略變化是農(nóng)戶生計變化的核心，在一定的環(huán)境背景條件下，農(nóng)戶生計策略的變化具有重要的生態(tài)效應(yīng)。而土地利用/覆被變化則是農(nóng)戶生計影響生態(tài)環(huán)境的主要中介。因此，需要重點研究農(nóng)戶生計策略變化對土地利用/覆被變化的影響。農(nóng)業(yè)擴(kuò)大化、生計非農(nóng)化及農(nóng)業(yè)集約化會對土地利用產(chǎn)生一定影響(王成超和楊玉盛，2012)。土地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，離不開人對土地的長期合理利用和維護(hù)居民生計資本。居民生計資本有自然資本、人力資本、社會資本、經(jīng)濟(jì)資本和物質(zhì)資本5個維度，居民生計策略的選取取決于區(qū)域生計資本的質(zhì)量！吧嫴灰来妗痹硎菍ν恋叵到y(tǒng)脆弱性的判斷依據(jù)，表征居民的生計資本與土地利用依存度關(guān)系的斷裂，人地耦合關(guān)系解體。同樣，若居民的生計策略加重土地利用強度，進(jìn)而使土地生物物理特性遭到不可恢復(fù)損傷以致無法可持續(xù)利用，人地耦合關(guān)系同樣解體。人地關(guān)系研究中，農(nóng)戶生計與土地利用間生產(chǎn)合作關(guān)系逐漸成為研究熱點。農(nóng)戶生計策略變化使土地利用/土地覆被影響成為研究的重點。土地系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究，已逐漸從傳統(tǒng)的以生態(tài)保護(hù)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶橹行牡亩嗄繕?biāo)實現(xiàn)上來。 1.2 土地利用變化主要模型發(fā)展與評述 1.2.1 多元回歸統(tǒng)計模型 多元回歸統(tǒng)計模型主要用于解釋土地利用變化與其驅(qū)動因子之間的定量關(guān)系，挖掘引起土地利用變化的潛在原因。該模型假設(shè)在一定的時間內(nèi)，某種土地利用類型與一些獨立變量存在回歸關(guān)系，并運用統(tǒng)計方法，對自變量進(jìn)行顯著性檢驗。 此類模型又分為兩類。一類模型通過回歸統(tǒng)計分析確定土地利用變化的驅(qū)動力。甘紅等(2004)結(jié)合1990～2000年中國省域土地利用變化的普查數(shù)據(jù)與社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計資料，揭示中國土地利用結(jié)構(gòu)空間分布及其變化與人文因子(人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、消費水平)的定量關(guān)系；史培軍等(2000)利用土地利用變化的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析深圳市土地利用變化與社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)系；王秀蘭(2000)通過分析內(nèi)蒙古各旗縣人口和土地利用程度指數(shù)與土地利用動態(tài)度的關(guān)系，確立人口與土地利用變化之間的線性回歸關(guān)系；朱會義等(2001)利用典型相關(guān)分析法，分析環(huán)渤海地區(qū)58個自然和社會經(jīng)濟(jì)變量與各縣市土地利用結(jié)構(gòu)的關(guān)系。另一類模型針對多元回歸法不能很好地處理土地利用未發(fā)生與發(fā)生變化這類兩變量的不足，采用的Logistic回歸統(tǒng)計模型。擺萬奇等(2004)對大渡河上游地區(qū)的土地利用變化進(jìn)行研究，通過Logistic回歸統(tǒng)計模型，從15個自然和社會經(jīng)濟(jì)因素中篩選出對不同地類具有重要影響的關(guān)鍵因素，并確定了它們之間的定量關(guān)系和影響大。唤逛h和秦伯強(2003)以江蘇宜興市湖滏小流域為例，研究了社會經(jīng)濟(jì)因子與土地利用類型轉(zhuǎn)移概率之間的關(guān)系。 多元回歸統(tǒng)計模型具有很多不足之處：①通過顯著性檢驗的統(tǒng)計分析結(jié)果并不能將土地利用變化與其他相關(guān)因素建立起必然聯(lián)系；②適合于一定區(qū)域的回歸模型并不一定適合于其他區(qū)域，所以模型不能為其他區(qū)域所用；③回歸模型只是進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計，并不是進(jìn)行空間分布統(tǒng)計，所以無法將變化落實到具體的變化地點上。 1.2.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型 基于統(tǒng)計的方法并不考慮相關(guān)變量之間的因果聯(lián)系，只關(guān)注變量之間的統(tǒng)計相關(guān)性。系統(tǒng)動力學(xué)(system dynamics，SD)模型則從系統(tǒng)內(nèi)部因果關(guān)系出發(fā)，是一門分析研究信息反饋系統(tǒng)的學(xué)科，也是一門認(rèn)識系統(tǒng)問題和解決系統(tǒng)問題交叉的、綜合性的新學(xué)科(王其藩，1988)。系統(tǒng)動力學(xué)中的“數(shù)量”主要有兩類，一種是常量，另一種是變量，變量又分為狀態(tài)變量、速率變量和輔助變量(郭旋，2009)。系統(tǒng)動力學(xué)的本質(zhì)是一階微分方程。一階微分方程表示狀態(tài)變量和其變化率之間的關(guān)系。如下面公式所示，系統(tǒng)流圖中的每一流位都需要一個微分方程，流入或流出的物質(zhì)、能量和信息等都需要明確的算術(shù)表達(dá)式，這些表達(dá)式見式(1.2)等號右邊的部分，一個系統(tǒng)動力學(xué)模型就是一系列非線性微分方程組。 (1.1) (1.2) 式中，X為狀態(tài)變量；P為參數(shù)；V為輔助變量；t為仿真時間；R為流率變量；△t為仿真步長。系統(tǒng)動力學(xué)不僅是溝通社會科學(xué)與自然科學(xué)等領(lǐng)域的橫向?qū)W科，也是系統(tǒng)科學(xué)里面的一個分支。系統(tǒng)動力學(xué)理論適合解決非線性的、具有反饋關(guān)系和時滯性特點的問題，是獲得半定量結(jié)果和系統(tǒng)動態(tài)變化趨勢的有效工具。1956年，美國麻省理工學(xué)院福雷斯特(J. W. Forrester)創(chuàng)立了系統(tǒng)動力學(xué)(王振江，1988)。20世紀(jì)50年代后期，系統(tǒng)動力學(xué)逐步發(fā)展成為一門新的學(xué)科，經(jīng)歷了起步、發(fā)展和日趨成熟的過程，初期被應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)管理、處理員工波動情況和股票市場等領(lǐng)域，后來被廣泛應(yīng)用到其他領(lǐng)域，比如人口問題、水資源承載力、土地承載力、城市規(guī)劃等，系統(tǒng)動力學(xué)理論也逐步滲透到其他學(xué)科中，發(fā)揮著重要的作用。 1.2.3 馬爾可夫鏈模型 土地利用變化能利用線性、隨機(jī)方法進(jìn)行預(yù)測。由于土地利用變化過程復(fù)雜，所以有時能將變化過程視為隨機(jī)過程進(jìn)行模擬。馬爾可夫鏈模型(Markov chain model)指一種特殊的隨機(jī)運動過程。一個運動系統(tǒng)在T+1時刻的狀態(tài)與T時刻的狀態(tài)有關(guān)，而與以前的狀態(tài)無關(guān)，或者說是無后效性的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程。在土地利用變化領(lǐng)域中，馬爾可夫鏈模型主要用來預(yù)測土地利用變化的趨勢和*終的穩(wěn)定情形。 馬爾可夫鏈模型存在自身弊端，一階馬爾可夫鏈模型多應(yīng)用于較小空間尺度的植被變化與土地利用變化中，如預(yù)測草原退化格局的變化(仝川 等，2002)、預(yù)測城市土地利用變化(王錚和吳健平，2002)及模擬土壤侵蝕變化信息等(李德成和徐彬彬，1995)。在更大空間尺度的應(yīng)用還很少。此外，由于土地利用主要受社會經(jīng)濟(jì)的影響，土地利用變化數(shù)據(jù)固定不變是很難的，因此，該模型只適合短期預(yù)測，而且只能反映數(shù)量上的變化，不能體現(xiàn)土地利用/土地覆被變化(land use and land cover change，LUCC)的空間分布狀況。 1.2.4 灰色預(yù)測模型 灰色預(yù)測(grey prediction，GM)模型是由我國學(xué)者開創(chuàng)和發(fā)展起來的系統(tǒng)科學(xué)的嶄新分支(張軍，2008)。我國學(xué)者鄧聚龍(1985)于1982年創(chuàng)立的灰色系統(tǒng)理論是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問題的新方法。它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已知信息的生成、開發(fā)，提取有價值的信息，去了解、認(rèn)識現(xiàn)實世界，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)運行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效控制(劉思峰 等，2004)。 灰色預(yù)測GM(1，l)模型已在經(jīng)濟(jì)、科教、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、軍事等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用(Liu and Forrest，2007；劉思峰 等，2004)。但它畢竟是一門剛剛誕生的學(xué)科，理論體系還不完善，在實際應(yīng)用中，有許多應(yīng)用成功的例子，同時也有預(yù)測偏差過大的情況，預(yù)測效果缺乏穩(wěn)定性，還有待進(jìn)一步研究。研究發(fā)現(xiàn)GM(1，l)模型實質(zhì)上是對除去**點的原始序列做基于*小二乘法的指數(shù)擬合，但當(dāng)用純指數(shù)序列進(jìn)行擬合時，卻又不能完全取得滿意的擬合效果，往往產(chǎn)生一些偏差，即它只是個近似模型(吉培榮 等，2001)。 1.2.5 元胞自動機(jī)模型 元胞自動機(jī)(cellular automaton，CA)是一種用簡單的算法通過局部的運算模擬空間上離散、時間上離散的復(fù)雜性現(xiàn)象的模型(Batty et al.，1997)。*早提出元胞自動機(jī)模型的學(xué)者是von Neumann(1966)。在此之后，元胞自動機(jī)遭到冷落，一直到John Conway提出“the Game of Life”，才受到了重視。生命游戲是合成虛擬世界的**個方法。繼Neumann的元胞自動機(jī)和自我復(fù)制之后，Conway (1972)設(shè)計了基于計算機(jī)的簡單二維世界“Game of Life”元胞模型，為大量實驗開辟新路徑。元胞自動機(jī)由5個部分組成：元胞(cell)、狀態(tài)(state)、鄰域(neighborhood)、轉(zhuǎn)換規(guī)則函數(shù)(transfer function)、時間(temporal)。其基本運算法則是：某元胞在下一時刻(t+1)的狀態(tài)是該元胞本時刻(t)的狀態(tài)及周圍鄰域元胞狀態(tài)的函數(shù)，即 (1.3) 式中，St+1為元胞在下一時刻的狀態(tài)；St為該元胞在t時刻的狀態(tài)；Nt為該元胞t時刻鄰域的狀況；f為轉(zhuǎn)換規(guī)則函數(shù)。 元胞自動機(jī)模型發(fā)展至今仍存在一定局限性，仍需進(jìn)一步深入研究(柯新利和邊馥苓，2009)：①研究尺度需要擴(kuò)大；②確定地理元胞自動機(jī)的轉(zhuǎn)換規(guī)則時應(yīng)綜合考慮自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素；③應(yīng)加強地理元胞自動機(jī)與多主體系統(tǒng)的集成研究；④應(yīng)加強對地理元胞自動機(jī)的尺度劃分及尺度效應(yīng)的研究；⑤應(yīng)進(jìn)一步深化地理元胞自動機(jī)與GIS的集成研究。 1.2.6 CLUE/CLUE-S模型 CLUE/CLUE-S模型和CA模型都是運用GIS技術(shù)和系統(tǒng)動力學(xué)理論實現(xiàn)土地利用空間分布變化的模型。CLUE模型是由隸屬于LUCC第三小組的荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學(xué)Verburg等開發(fā)的，用于模擬土地利用空間變化，已被成功地應(yīng)用在哥斯達(dá)黎加、厄瓜多爾、馬來西亞等國。它通過對影響土地利用變化的自然
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