基于GeoSOS-FLUS模型的烏魯木齊生態(tài)空間模擬

柴進(jìn)則 張明如

摘要 基于GeoSOS-FLUS模型，利用2005和2020年的土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)烏魯木齊市土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行分析，并建立農(nóng)田保護(hù)、生態(tài)保護(hù)和城市發(fā)展3種情景模擬。結(jié)果表明，GeoSOS-FLUS模型具有較高的模擬精度和適用性，能夠反映烏魯木齊市土地利用變化特征。在不同情景模擬下，烏魯木齊市土地利用空間布局呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)和農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)。

關(guān)鍵詞 土地利用變化；農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)；GeoSOS-FLUS模型；烏魯木齊市

中圖分類(lèi)號(hào) X321? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2024）10-0068-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.016

Ecological Space Simulation of Urumqi Based on GeoSOS-FLUS Model

CHAI Jin-ze，ZHANG Ming-ru

（School of Economics and Management， Yangtze University， Jingzhou，Hubei 434023）

Abstract Based on GeoSOS-FLUS model and land use data in 2005 and 2020， this paper analyzed the land use change and its agroecological effect in Urumqi， and established three scenarios （cultivated land protection， ecological protection and urban development）. The results showed that GeoSOS-FLUS model had high simulation accuracy and applicability， and could reflect the characteristics of land use change in Urumqi City. Under different scenarios， the spatial distribution of land use in Urumqi City showed different trends and agro-ecological effects.

Key words Land use change;Agroecological effect;GeoSOS-FLUS model;Urumqi City

作者簡(jiǎn)介 柴進(jìn)則（1993—），男，甘肅武威人，碩士研究生，研究方向：可持續(xù)發(fā)展。*通信作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事自然資源與環(huán)境管理研究。

收稿日期 2023-07-26

土地利用變化是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的重要影響之一，也是全球變化研究的核心內(nèi)容之一。土地利用變化不僅影響著土地資源的供給和需求，也影響著農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而影響著農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量和服務(wù)［1］。因此，研究土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)，對(duì)于指導(dǎo)城市規(guī)劃和管理、促進(jìn)城市與農(nóng)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)的研究已經(jīng)取得了一定的成果。部分學(xué)者采用遙感和GIS技術(shù)獲取、處理和分析多時(shí)相、多源、多尺度的遙感影像數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)土地利用變化，揭示土地利用變化的時(shí)空動(dòng)態(tài)特征及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。例如，游和遠(yuǎn)等［2］利用1980—2015年杭州市蕭山區(qū)多源遙感數(shù)據(jù)，分析了該市土地利用變化特征及其驅(qū)動(dòng)因素；李曦彤等［3］利用2010—2019年的遙感數(shù)據(jù)，分析了吉林市城市擴(kuò)展的變化及其驅(qū)動(dòng)力，發(fā)現(xiàn)該市土地利用變化主要表現(xiàn)為農(nóng)田、林地和水域的增加，草地和裸地的減少，主要受到人口、經(jīng)濟(jì)、政策和技術(shù)等因素的影響；李建蓉［4］、游和遠(yuǎn)等［5］提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的元胞自動(dòng)機(jī)模型，能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)土地利用變化的規(guī)則，并應(yīng)用于北京市土地利用模擬，取得了較高的模擬精度和穩(wěn)定性。也有部分學(xué)者通過(guò)建立數(shù)學(xué)或系統(tǒng)模型，模擬未來(lái)不同情景下土地利用變化趨勢(shì)和空間格局。例如，Wang等［6］運(yùn)用CLUE-FLUS模型對(duì)杭州市2020和2030年2種情景下土地利用空間格局進(jìn)行了模擬；Luo等［7］運(yùn)用CLUE-FLUS模型對(duì)長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲2020和2030年2種情景下土地利用空間格局進(jìn)行了模擬，分析了不同情景下土地利用變化趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)因素，為長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲的土地利用規(guī)劃和管理提供了參考。部分學(xué)者運(yùn)用農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)方法，定量或定性地分析土地利用變化對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)的影響。例如，Wang等［8］采用景觀指數(shù)、耦合協(xié)調(diào)度等指標(biāo)對(duì)土地利用與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)；Sun等［9］采用景觀指數(shù)、耦合協(xié)調(diào)度等指標(biāo)對(duì)我國(guó)山地丘陵耕地與生態(tài)環(huán)境之間的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)山地丘陵耕地與生態(tài)環(huán)境之間存在不協(xié)調(diào)的狀態(tài)，需要加強(qiáng)土地利用規(guī)劃和生態(tài)保護(hù)措施；Sun等［10］以華北集約化農(nóng)區(qū)為例，分析了土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響，發(fā)現(xiàn)城市擴(kuò)張導(dǎo)致土地利用結(jié)構(gòu)的變化，增加了能源消耗和溫室氣體排放，惡化了空氣質(zhì)量和人類(lèi)健康。

筆者選擇烏魯木齊市為研究區(qū)域，基于GeoSOS-FLUS模型，利用2005和2020年的土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)烏魯木齊市土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了分析，并建立了農(nóng)田保護(hù)、生態(tài)保護(hù)和城市發(fā)展3種情景［11］模擬，預(yù)測(cè)未來(lái)土地利用的潛在變化，以期為烏魯木齊市的城市規(guī)劃和農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)，也為類(lèi)似區(qū)域的土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)研究提供了一種有效的方法和工具［11］。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

烏魯木齊市位于中國(guó)西北地區(qū)、新疆中部、亞歐大陸的中心位置，是新疆維吾爾自治區(qū)的首府和中心城市，也是面向中亞西亞的國(guó)際商貿(mào)中心，該市地處天山山脈中段北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，位于86°37′33″～88°58′24″E、42°45′32″～45°00′00″N（圖1）。該市屬于中溫帶大陸性干旱氣候，毗鄰中亞各國(guó)，是新疆的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、科教和交通中心。由于距離海洋最遠(yuǎn)，烏魯木齊市被譽(yù)為“亞心之都”，同時(shí)也是第二座亞歐大陸橋中國(guó)西部橋頭堡和中國(guó)向西開(kāi)放的重要門(mén)戶(hù)。截至2021年，該市轄7個(gè)區(qū)、1個(gè)縣，總面積達(dá)1.38萬(wàn)km2，其中建成區(qū)占536.2 km2；常住人口408.24萬(wàn)人，城鎮(zhèn)人口391.13萬(wàn)人，

城鎮(zhèn)化率高達(dá)96.1%。截至2022年，烏魯木齊市地區(qū)生產(chǎn)總值約為3 893億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值31億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值1 133億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值2 729億元。雖然總體增長(zhǎng)率只

有0.3%，但其具有高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和制造業(yè)，使其成為中國(guó)內(nèi)陸地

區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)中心之一。

1.2 數(shù)據(jù)選取

該研究選取了2005和2020年的烏魯木齊市土地利用數(shù)據(jù)作為主要數(shù)據(jù)源，該數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn/DataSearch.aspx），分辨率為30 m。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的拼接、裁剪獲取烏魯木齊市土地利用類(lèi)型（農(nóng)田、森林、灌木、草原、水域、裸地、不透水地表、濕地），該數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)類(lèi)型總量的98.2%。除了土地利用數(shù)據(jù)外，該研究還選取了烏魯木齊市的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、鄰域效應(yīng)和人為干擾等因素作為模型輸入的驅(qū)動(dòng)因素和

限制因素（表1）。所有的數(shù)據(jù)均采用柵格大小為100 m×100 m的柵格圖層，投影坐標(biāo)系為WGS_1984 UTM Zone_45N，列數(shù)和行數(shù)分別為1 779、2 439。

1.3 研究方法

該研究采用了GeoSOS-FLUS模型對(duì)烏魯木齊市土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了分析和模擬。GeoSOS-FLUS模型是一種基于開(kāi)放源代碼的空間計(jì)量工具，由Liu等［12］提出，能夠同時(shí)考慮自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、鄰域效應(yīng)和人為干擾等因素，模擬未來(lái)不同情景下土地利用變化空間格局。GeoSOS-FLUS模型的核心是基于隨機(jī)森林算法的土地利用轉(zhuǎn)移概率計(jì)算和基于元胞自動(dòng)機(jī)的土地利用轉(zhuǎn)移空間分配。

GeoSOS-FLUS模型的主要步驟如下：

（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。根據(jù)研究目的和區(qū)域特征，選取合適的土地利用類(lèi)型、驅(qū)動(dòng)因素和限制因素，將其轉(zhuǎn)換為柵格圖層，并進(jìn)行必要的預(yù)處理和標(biāo)準(zhǔn)化。

（2）土地利用轉(zhuǎn)移概率計(jì)算。利用隨機(jī)森林算法，根據(jù)初始年份和真實(shí)年份的土地利用數(shù)據(jù)以及驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)據(jù)，建立土地利用轉(zhuǎn)移概率模型，并對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證。隨機(jī)森林算法是一種集成學(xué)習(xí)方法，通過(guò)構(gòu)建多個(gè)決策樹(shù)并進(jìn)行投票或平均來(lái)提高預(yù)測(cè)精度和穩(wěn)定性［13］。土地利用轉(zhuǎn)移概率模型可以表示為：

Pij=f（Xi，Yj）（1）

式中：Pij是第i類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)榈趈類(lèi)土地利用類(lèi)型的概率；Xi是第i類(lèi)土地利用類(lèi)型對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因素向量；Yj是第j類(lèi)土地利用類(lèi)型對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)因素向量；f是隨機(jī)森林算法生成的函數(shù)［14］。

（3）土地利用轉(zhuǎn)移空間分配。利用元胞自動(dòng)機(jī)原理，根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移概率模型、鄰域效應(yīng)數(shù)據(jù)和人為干擾數(shù)據(jù)，按照最大概率原則，將每個(gè)柵格單元分配給最可能的土地利用類(lèi)型，并更新鄰域效應(yīng)數(shù)據(jù)。元胞自動(dòng)機(jī)是一種基于規(guī)則的空間動(dòng)態(tài)模擬方法，能夠反映復(fù)雜系統(tǒng)的非線性行為和自組織特征。元胞自動(dòng)機(jī)可以表示為：

St+1（x，y）=R（St（x，y），Nt（x，y））（2）

式中：St+1（x，y）是下一時(shí)刻（x，y）位置處的土地利用類(lèi)型；St（x，y）是當(dāng)前時(shí)刻（x，y）位置處的土地利用類(lèi)型；Nt（x，y）是當(dāng)前時(shí)刻（x，y）位置處的鄰域狀態(tài)；R是元胞自動(dòng)機(jī)規(guī)則函數(shù)。

（4）模型精度評(píng)價(jià)。為了定量評(píng)價(jià)GeoSOS-FLUS模型的模擬精度，該研究采用總體精度、Kappa系數(shù)和FOM指數(shù)這3種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。總體精度是指所有柵格單元中被正確分類(lèi)的比例，Kappa系數(shù)是指在隨機(jī)分類(lèi)的基礎(chǔ)上被正確分類(lèi)的比例，F(xiàn)OM指數(shù)是指各類(lèi)土地利用類(lèi)型中被正確分類(lèi)的比例［15］。這3種指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

總體精度=ni=1xijni=1nj=1xij（3）

Kappa=ni=1xij-ni=1（xi++x+i）N2-ni=1（xi++x+i）（4）

FOM=xijxi++x+i-xij（5）

式中：xij是第i類(lèi)土地利用類(lèi)型被分類(lèi)為第j類(lèi)土地利用類(lèi)型的柵格單元數(shù)；xi+是第i類(lèi)土地利用類(lèi)型的真實(shí)柵格單元數(shù)；x+i是第i類(lèi)土地利用類(lèi)型的模擬柵格單元數(shù)；n是土地利用類(lèi)型的個(gè)數(shù)；N是總的柵格單元數(shù)。

（5）情景模擬與分析。根據(jù)研究區(qū)域的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政策規(guī)劃等因素，建立不同情景下驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)據(jù)、鄰域效應(yīng)數(shù)據(jù)和人為干擾數(shù)據(jù)，并輸入GeoSOS-FLUS模型進(jìn)行情景模擬。通過(guò)對(duì)比分析不同情景下土地利用變化空間格局和農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)，評(píng)價(jià)不同情景下土地利用合理性和可持續(xù)性。為了定量評(píng)價(jià)不同情景下的土地利用合理性和可持續(xù)性，該研究采用農(nóng)田保護(hù)率、生態(tài)覆蓋率和城市化率這3種指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)［16］。農(nóng)田保護(hù)率是指農(nóng)田面積占總土地面積的比例，反映農(nóng)田資源的保護(hù)和利用程度；生態(tài)覆蓋率是指森林、草原和水域等生態(tài)用地面積占總土地面積的比例，反映生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量和功能；城市化率是指城市用地面積占總土地面積的比例，反映城市發(fā)展的水平和規(guī)模。這3種指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

農(nóng)田保護(hù)率=A農(nóng)田A總土地（6）

生態(tài)覆蓋率=A森林+A草原+A水域A總土地（7）

城市化率=A不透水地表A總土地（8）

式中：A農(nóng)田是農(nóng)田面積（km2）；A森林是森林面積（km2）；A草原是草原面積（km2）；A水域是水域面積（km2）；A不透水地表是城市用地（不透水地表）面積（km2）；A總土地是總土地面積（km2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 GeoSOS-FLUS模型模擬分析

該研究利用2005年的土地利用數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)GeoSOS-FLUS模型模擬了烏魯木齊市2020年的土地利用空間格局，并與實(shí)際的2020年土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)。圖2顯示了2005和2020年實(shí)際情況以及2035年預(yù)測(cè)的土地利用空間格局。表2詳細(xì)列出了不同土地利用類(lèi)型在這3個(gè)年份的面積變化。

從圖2和表2可以看出，GeoSOS-FLUS模型能夠較好地模擬烏魯木齊市土地利用變化空間格局，各類(lèi)土地利用類(lèi)型的模擬面積與真實(shí)面積非常接近。烏魯木齊市2005—2035年的土地利用結(jié)構(gòu)變化表明，城市化和環(huán)境政策是影響土地利用的主要因素。農(nóng)田面積明顯減少，從2005年的93 521像元降至2035年預(yù)測(cè)的53 126像元，反映城市擴(kuò)張對(duì)農(nóng)地的侵占以及可能的農(nóng)業(yè)政策變動(dòng)。與此同時(shí)，森林和濕地面積增加，分別從51 804、43 364像元增至60 921和55 550像元，表明植樹(shù)造林和濕地保護(hù)項(xiàng)目的積極效果。灌木和草原的變化較小，揭示了自然生態(tài)的微妙演變。水域和裸地的相對(duì)穩(wěn)定性可能與自然條件的恒定性或有效的土地管理措施有關(guān)。不透水地表面積增加，從501 614像元增至578 574像元，彰顯了工業(yè)化和城市發(fā)展的迅速進(jìn)程。這些變化綜合反映了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、人口變動(dòng)和環(huán)境政策等多重因素對(duì)烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)的影響［17］。

GeoSOS-FLUS模型的精度評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該模型在模擬烏魯木齊市各類(lèi)土地利用類(lèi)型時(shí)表現(xiàn)出較高的準(zhǔn)確性。具體來(lái)說(shuō)，該模型的總體精度為0.901 8，Kappa系數(shù)為0.871 3，農(nóng)田、森林、灌木、草原、水域、裸地、不透水地表的FOM指數(shù)分別為0.893 4、0.891 7、0.895 6、0.899 1、0.897 8、0.898 6、0.892 3，均在0.890 0以上，說(shuō)明模型能夠準(zhǔn)確區(qū)分這些土地利用類(lèi)型，未出現(xiàn)明顯誤分類(lèi)；然而，由于濕地的面積變化極小，無(wú)法計(jì)算其FOM指數(shù)，這可能是因?yàn)樵谀M期間該區(qū)域的濕地變化不明顯，或者在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中未被記錄［18］?？偟膩?lái)說(shuō)，GeoSOS-FLUS模型在模擬土地利用變化時(shí)的高準(zhǔn)確性和可靠性，為烏魯木齊市土地利用規(guī)劃和管理提供了有力的科學(xué)支持。

2.2 未來(lái)多情景模擬分析

為了探究未來(lái)不同情景下土地利用變化空間格局和農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)，該研究利用GeoSOS-FLUS模型對(duì)烏魯木齊市2035年土地利用進(jìn)行了多情景模擬。根據(jù)烏魯木齊市的自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、政策規(guī)劃等因素，建立了農(nóng)田保護(hù)、生態(tài)保護(hù)和城市發(fā)展3種情景模擬。農(nóng)田保護(hù)情景是指在保障糧食安全和農(nóng)業(yè)發(fā)展的前提下，優(yōu)先保護(hù)農(nóng)田資源，限制城市用地的擴(kuò)張，提高土地利用效率［19］。生態(tài)保護(hù)情景是指在保障生態(tài)安全和環(huán)境質(zhì)量的前提下，優(yōu)先保護(hù)森林、草原等生態(tài)用地，減少人為干擾，恢復(fù)生態(tài)功能。城市發(fā)展情景是指在保障經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步的前提下，優(yōu)先滿(mǎn)足城市用地的需求，促進(jìn)城市化進(jìn)程，擴(kuò)大城市規(guī)模。圖3顯示了2035年3種情景下土地利用空間格局，表3顯示了各類(lèi)土地利用類(lèi)型的面積變化情況。

從圖3和表3可以看出，在不同情景下，烏魯木齊市土地利用空間布局呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，烏魯木齊市土地利用類(lèi)型面積變化表明政策目標(biāo)對(duì)土地分配的深遠(yuǎn)影響。在不同情景下，烏魯木齊市土地利用空間布局呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)和特征。在農(nóng)田保護(hù)情景下，耕地（農(nóng)田）面積略有增加，城市用地（不透水地表）面積略有減少，其他類(lèi)型的土地利用面積變化較??；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市重視耕地資源的保護(hù)和利用，控制城市用地的擴(kuò)張，維持農(nóng)業(yè)生態(tài)空間的穩(wěn)定［20］。在生態(tài)保護(hù)情景下，森林、草原和水域等生態(tài)用地面積有所增加，裸地和城市用地面積有所減少，農(nóng)田和灌木面積變化較小；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)，減少人為干擾，提高生態(tài)功能。在城市發(fā)展情景下，城市用地面積明顯增加，農(nóng)田、森林、灌木、草原和水域等農(nóng)業(yè)生態(tài)用地面積明顯減少，裸地面積略有增加；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市重視經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步，滿(mǎn)足城市用地的需求，促進(jìn)城市化進(jìn)程，擴(kuò)大城市規(guī)模［21］。

經(jīng)計(jì)算，2020年烏魯木齊市農(nóng)田保護(hù)率、生態(tài)覆蓋率和城市化率分別為0.008 3、0.158 6、0.010 4。從表4可以看出，在不同情景下，2035年烏魯木齊市的農(nóng)田保護(hù)率、生態(tài)覆蓋率和城市化率呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。在農(nóng)田保護(hù)情景下，農(nóng)田保護(hù)率略有提高，生態(tài)覆蓋率基本維持不變，城市化率略有降低；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市能夠有效保護(hù)耕地資源，維持農(nóng)業(yè)生態(tài)空間的穩(wěn)定，控制城市用地的擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)土地利用的合理性和可持續(xù)性［22］。在生態(tài)保護(hù)情景下，農(nóng)田保護(hù)率略有降低，生態(tài)覆蓋率略有提高，城市化率略有降低；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市能夠有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)功能，減少人為干擾，實(shí)現(xiàn)土地利用的合理性和可持續(xù)性。在城市發(fā)展情景下，農(nóng)田保護(hù)率和生態(tài)覆蓋率明顯降低，城市化率明顯提高；這說(shuō)明在這種情景下，烏魯木齊市重視經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步，滿(mǎn)足城市用地的需求，促進(jìn)城市化進(jìn)程，擴(kuò)大城市規(guī)模，但也犧牲了耕地資源和生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量和功能，降低了土地利用的合理性和可持續(xù)性。

綜合來(lái)看，烏魯木齊市土地利用變化空間格局和農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)在不同情景下呈現(xiàn)出獨(dú)特的特征和影響。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須綜合考慮各種因素，平衡各種利益，制定合理的土地利用規(guī)劃和政策，以協(xié)調(diào)城市發(fā)展與農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系。

3 結(jié)論與討論

該研究基于GeoSOS-FLUS模型，對(duì)烏魯木齊市土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行分析和模擬。主要結(jié)論如下：

（1）GeoSOS-FLUS模型能夠較好地模擬烏魯木齊市土地利用變化空間格局，總體精度為0.901 8，Kappa系數(shù)為0.871 3，各類(lèi)土地利用類(lèi)型的FOM指數(shù)也都在0.890 0以上，說(shuō)明GeoSOS-FLUS模型在干旱區(qū)城市具有較高的適用性和有效性。

（2）2005—2020年烏魯木齊市主要土地利用變化是城市用地（不透水地表）面積的快速增加，農(nóng)田、森林、灌木和草原等農(nóng)業(yè)生態(tài)用地面積的相應(yīng)減少，水域、裸地、濕地面積的變化較小。這些變化反映了烏魯木齊市城市化進(jìn)程的加快以及城市發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)空間的侵占。

（3）在不同情景下，烏魯木齊市土地利用空間布局呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。在農(nóng)田保護(hù)情景下，農(nóng)田保護(hù)率略有提高，生態(tài)覆蓋率基本維持不變，城市化率略有降低。在生態(tài)保護(hù)情景下，農(nóng)田保護(hù)率略有降低，生態(tài)覆蓋率略有提高，城市化率略有降低。在城市發(fā)展情景下，農(nóng)田保護(hù)率和生態(tài)覆蓋率明顯降低，城市化率明顯提高。不同情景下的土地利用合理性和可持續(xù)性也有所不同。

該研究為烏魯木齊市的城市規(guī)劃和農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)提供了科學(xué)依據(jù)和支持，也為類(lèi)似區(qū)域的土地利用變化及其農(nóng)業(yè)生態(tài)效應(yīng)研究提供了一種有效的方法和工具。但該研究也存在一些不足之處，需要在未來(lái)進(jìn)一步完善和改進(jìn)。例如：該研究選取了2005和2020年2個(gè)時(shí)點(diǎn)的土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和模擬，未能充分反映烏魯木齊市土地利用變化的時(shí)序特征和動(dòng)態(tài)過(guò)程，未來(lái)可以考慮選取更多時(shí)點(diǎn)的土地利用數(shù)據(jù)，進(jìn)行多時(shí)相的分析和模擬；該研究選取了自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、鄰域效應(yīng)和人為干擾4類(lèi)因素作為驅(qū)動(dòng)因素和限制因素，未能涵蓋所有可能影響土地利用變化的因素，未來(lái)可以考慮選取更多類(lèi)型和更細(xì)致的因素，進(jìn)行更深入的分析和模擬；該研究選取了農(nóng)田保護(hù)率、生態(tài)覆蓋率和城市化率這3種指標(biāo)評(píng)價(jià)不同情景下的土地利用合理性和可持續(xù)性，未能全面反映土地利用變化對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)的影響，未來(lái)可以考慮選取更多類(lèi)型和更綜合的指標(biāo)，進(jìn)行更全面的評(píng)價(jià)。

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