基于CA的城市用地擴(kuò)張分析與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)協(xié)調(diào)布局
——以泰國為例

陳曉宇 陳燕詩 楊曉雯 甘春燕 黃浚蟬

廣東財經(jīng)大學(xué)18級人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃1班 廣東 廣州 510000

1 引言

近年來,隨著“一帶一路”的深入發(fā)展,東南亞各國成為投資熱區(qū),其中泰國憑借龐大內(nèi)需市場、高經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、豐富旅游資源等因素,成為各國投資者不可忽視的熱點(diǎn)國家,發(fā)展勢頭十分迅猛。

對于城市無序擴(kuò)張所帶來的生態(tài)環(huán)境破壞、耕地面積銳減等問題,可以根據(jù)底線用地指標(biāo),通過科學(xué)、因地制宜的方法進(jìn)行永久基本農(nóng)田和城市開發(fā)邊界的劃定,在一定程度的預(yù)防和化解用地?zé)o序擴(kuò)張的問題[1]。在之前關(guān)于城市開發(fā)邊界研究中大多是偏向于城市空間形態(tài)的研究[2],或從生態(tài)環(huán)境的角度出發(fā),進(jìn)行城市開發(fā)邊界劃定；蔡庚洋等[3]選取“生態(tài)保護(hù)優(yōu)先”。

目前,相關(guān)研究中對城市開發(fā)邊界與耕地質(zhì)量、永久基本農(nóng)田劃定工作相結(jié)合的研究相對缺乏,本研究將城市開發(fā)邊界與永久基本農(nóng)田劃定結(jié)合,使用ArcGIS、以及CA模擬工具進(jìn)行泰國耕地綜合質(zhì)量評價、空間自相關(guān)分析、城市用地擴(kuò)張模擬等相關(guān)操作,同時結(jié)合泰國城市發(fā)展方向及模式、耕地利用等級進(jìn)行永久基本農(nóng)田劃定和城市開發(fā)邊界劃定。

2 方法與數(shù)據(jù)

基于邏輯回歸CA的城市土地利用變化模型原理如下：根據(jù)邏輯回歸模型計算的元胞土地利用類型轉(zhuǎn)變概率為：

Pg(Sij=urban)表示柵格空間中位于ij位置的元胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘杏玫貭顟B(tài)的概率,取值范圍為0-1.z描述了影響土地利用變化的各類因子所產(chǎn)生的影響,其構(gòu)成如下：

其中α為回歸常數(shù),bk為邏輯回歸模型的系數(shù),xk代表了ij位置元胞第k個影響因子的值。

3 分析與討論

3.1 城市用地擴(kuò)張模擬結(jié)果

圖2 2005-2015年泰國的城市用地圖

本文模擬了2005-2015年泰國的城市用地擴(kuò)張情況,通過輸入各個空間變量,設(shè)置了轉(zhuǎn)換總量,迭代次數(shù)等程序后,軟件開始模擬,由圖可看出,城市用地總量呈現(xiàn)正增長的情況,城市用地增長呈散點(diǎn)狀,新增城市用地大部分在原有舊城區(qū)的周圍,向外擴(kuò)張。整體上看,城市用地呈現(xiàn)散點(diǎn)狀,局部聚集成塊狀。

3.2 用地轉(zhuǎn)移局部分析 從圖中可以看出,泰國在2005年-2015年間,各個行政區(qū)城市用地面積都有所增長,但增長面積不同,其增長面積較大的區(qū)域在曼谷灣沿岸一帶城市,如曼谷、芭提雅等,增長面積大多在1000km2以上,這些城市有著較好的城市發(fā)展基礎(chǔ),基礎(chǔ)設(shè)施完善,特別是曼谷,大城市極化效應(yīng)大,對于人口、資金各方面要素有強(qiáng)大吸引作用。因?yàn)橥恋乜偭渴枪潭ǖ?城市用地面積的擴(kuò)展必然會侵占其他土地利用類型。

3.3 景觀格局指數(shù)分析 表1表明,在2005-2015年期間,泰國的景觀破碎化程度較大。斑塊密度(PD)的變化趨勢與斑塊數(shù)(NP)相似,2005年的斑塊密度(PD)為0.0554,到2015年,斑塊密度(PD)上升至0.0604,而模擬結(jié)果為0.0542。這表明,在2005-2015年間,泰國的景觀生態(tài)的過程趨于活躍。

表1 斑塊類型水平上的景觀格局分析

各斑塊類型的各景觀指數(shù)計算結(jié)果如表2所示。

(1)在2005-2015年,農(nóng)用地景觀的斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)和聚集度(AI)的值都減小,這表明了在2005-2015年間農(nóng)用地景觀的破碎化程度減少；生態(tài)用地景觀的斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)的值減小,而聚集度(AI)的值增大,表明了隨著時間的變遷,生態(tài)用地景觀趨于集聚；與之相反,城市用地景觀的斑塊數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)都增大,而聚集度(AI)的值減??；而未利用景觀的斑塊指數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)和聚集度(AI)的值得變化不大。

(2)由表1得出,在2005-2015年間,農(nóng)用地景觀與生態(tài)用地景觀的聚集度(AI)最高,且變化不大,表明了泰國的農(nóng)用地景觀與生態(tài)用地景觀均由團(tuán)聚的大斑塊組成；且農(nóng)用地景觀的斑塊數(shù)(NP)與斑塊密度(PD)均小于生態(tài)用地景觀,而聚集度(AI)較于生態(tài)用地景觀大,從而得出農(nóng)用地景觀的平均斑塊指數(shù)大于生態(tài)用地景觀。

4 結(jié)論

泰國是農(nóng)業(yè)大國,在發(fā)展中協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)用地、生態(tài)用地以及城市用地的關(guān)系尤為重要。為更好地展示泰國的城鎮(zhèn)化過程,本研究使用邏輯回歸的CA模型預(yù)測并模擬泰國全域的城市擴(kuò)張過程。本文針對當(dāng)前土地資源里已經(jīng)確,城市無序擴(kuò)張的問題,探討泰國用地的分布格局以及轉(zhuǎn)換規(guī)律,并提出一種提出了一種對城鎮(zhèn)發(fā)展空間與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化的方法,在以后的發(fā)展規(guī)劃中能夠起到一定的參考作用。