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基于Markov．CA的土地利用变化预测研究 喻锋 (国土资源部信息中心，北京，100812) 摘要：综合集成土地利用变化模型，提出基于Markov(马尔柯夫)模型和C^(Jh胞自动机)模型土 地利用变化预测模式并对其进行实证研究。研究结果是：从1987年到2013年，皇甫川流域土地利用格 局变化的总体态势是：城镇用地、林地、耕地和灌丛的面积逐渐增加，其增加速率依次减小；水体、草地、 沙地和裸砒砂岩面积逐渐减小，其中水体缩减的幅度最大。 关键词：MarkovCA土地利用变化预测 随着全球变化研究的深入，人们Ft益认识到土地 公里总面积约为3240平方公里。流域属温带半干旱大 利用／覆盖变化是全球环境变化的重要部分和主导因 陆性气候，年平均气温6．2—7．20C；年平均降雨量在 素。在人类活动导致的生态环境问题中，土地利用变 379～420mm之间，主要集中在夏季，6～8月份的降雨量 化过程及其对流域水文、土壤侵蚀、气候变化等过程 占总降水量的61％。流域内砒砂岩大面积裸露，原生植 的影响对区域乃至整个国家的生态安全起着决定性 被破坏殆尽，再加上较大的地势高差和较强的暴雨冲 的作用，并且是产生生态灾害(如火灾、土地退化等) 刷导致水土流失十分严重，年平均向黄河输送约0．5 最主要的原因。为此，进行不同时空尺度的土地利用／ 亿吨泥沙，深刻影响着当地的生态环境和农牧业生产 覆盖变化研究，进一步探索土地利用变化背后的驱 条件。土壤母质类型为砒砂岩土类、黄土类、风沙土类、 动机制以及预测未来土地利用格局，有助于揭示人 冲积土类，分别占流域面积的39．8％、41．3％、17．0％、 类社会影响下区域及全球生态环境变化的过程、机 1．9％，土壤类型相应为栗钙土、黄绵土、风沙土、草甸土 理等，有利于为国家制定生态安全条件下的土地利 和潮土。皇甫川流域属于农牧交错带，主要的土地利用 用规划提供科学的依据。对中国可持续发展具有重要 类型为耕地、草地和林地，形成了以草地利用为主、耕 的战略意义。 地镶嵌、小片林地星散分布、侵蚀沟网嵌套的土地利用 本文以皇甫川流域作为研究区，以近十几年来土 格局。长期以来，流域内产业以农牧业为主，畜牧业收 地利用变化数量结构与空间格局特征为主要的研究内 入则主要依赖于肉产品的出售，工业企业很少，准格尔 容，结合Markov模型和CA模型进行土地利用变化模旗所属流域境内的农业经济为半农半牧业生产方式， 拟，揭示流域土地利用格局变化和变化类型的特征与 而陕西府谷县境内的部分则以传统农业为主。现全准 规律，并进一步对未来土地利用的数量和空间分布情 格尔旗共有8．73万公顷耕地，人均约0．33公顷耕地， 况进行预测和分析。 坡耕地有4万公顷，占总耕地面积的46％，沙质耕地1 万公顷，其中250以上的坡耕地0．6万公顷，15～250的 一、研究区概况 坡耕地1．2万公顷，150以上的坡耕地占总耕地面积的 21％，占坡耕地面积的45％。大多数坡耕地土壤含水量 皇甫川流域位于E110．30~111．20，N39．2039．9。 差，淋溶作用强，土壤肥力低，平均单产低。畜牧业多为 之间，地跨鄂尔多斯高原与黄土高原，流域全长约125 天然草场放牧的方式，受气候波动的影响很大，缺乏合 收稿日期：2009—3—13 作者简介：喻锋(1981一)，男，国土资源部信息中心助理研究员，主要从事国土资源分析、土地利用及评价等研究。 圈《2009年第4期 万方数据 理的轮牧和草场休养生息，草场超载过牧严重。由于土 利用变化比较分