地理学报 ›› 2020, Vol. 75 ›› Issue (9): 1983-1995.doi: 10.11821/dlxb202009012
杨微石1(), 戴尔阜2(
), 郑度3,4, 董玉祥1, 尹乐3,4, 马良2,4, 王隽雄5, 潘理虎6, 秦世鹏6
收稿日期:
2019-01-21
修回日期:
2020-04-24
出版日期:
2020-09-25
发布日期:
2020-11-25
通讯作者:
戴尔阜
作者简介:
杨微石(1985-), 男, 江西赣州人, 博士, 研究方向为土地利用模拟。E-mail: 基金资助:
YANG Weishi1(), DAI Erfu2(
), ZHENG Du3,4, DONG Yuxiang1, YIN Le3,4, MA Liang2,4, WANG Junxiong5, PAN Lihu6, QIN Shipeng6
Received:
2019-01-21
Revised:
2020-04-24
Online:
2020-09-25
Published:
2020-11-25
Contact:
DAI Erfu
Supported by:
摘要:
土地利用变化是全球变化的重要驱动力,模拟是研究土地变化重要的方法。退耕还林是中国山区土地利用变化的重要原因。当前退耕还林模拟在综合社会与空间途径方面的不足限制了退耕还林模拟的空间精度及后续社会效益研究。结合社会和空间途径精确模拟退耕还林的空间过程可为该工程实施提供科学依据。本文以云南省东川区铜都镇为研究区,基于人口普查数据、地理环境数据、实地调研数据,综合考虑农民、农户和政府3类主体,基于多主体模型构建了退耕还林工程实施的空间模型,模拟了2010—2015年铜都镇具有空间特征的农户年收入、农户/政府退耕意愿和退耕还林工程空间实施过程。研究发现退耕还林工程实施主要与坡度、交通和农户收入有关,与土壤肥力相关性较小,坡度25°~30°的耕地占了81.47%,离道路0~2 km交通条件较好的地段占56.37%,农户年收入较低的区域退耕还林比例较高,且退耕还林工程的实施显著提高了铜都镇收入,2010—2015年户均收入提高了1475元。本文模拟结果空间精度为91.12%。本文构建的退耕还林工程实施空间模拟方法可为其它区域提供方法借鉴,以期为中国生态保护和精准扶贫等工程实施提供科学支撑。
杨微石, 戴尔阜, 郑度, 董玉祥, 尹乐, 马良, 王隽雄, 潘理虎, 秦世鹏. 基于多主体模型的典型区域退耕还林工程实施空间模拟[J]. 地理学报, 2020, 75(9): 1983-1995.
YANG Weishi, DAI Erfu, ZHENG Du, DONG Yuxiang, YIN Le, MA Liang, WANG Junxiong, PAN Lihu, QIN Shipeng. Spatial simulation of "Grain to Green Program" implementation in a typical region based on agent-based model[J]. Acta Geographica Sinica, 2020, 75(9): 1983-1995.
表1
区域退耕还林工程实施空间模拟数据列表"
数据类别 | 数据项 | 数据来源 |
---|---|---|
主体属性数据 | 农户家庭规模比例 | 人口普查数据、实地调研 |
年龄结构 | ||
生育率(分年龄段) | ||
死率亡(分年龄段) | ||
农业人口总量 | ||
打工收入(分年龄段) | ||
耕地收入数据 | 同海拔最高肥力耕地最大年收入( | 实地调研 |
耕地坡度系数(αSD) | ||
耕地肥力等级系数(αSQ) | ||
耕地年交通费用(CostTra) | ||
单位耕地最低需求劳动力(LaborMin) | ||
地理环境数据 | 海拔 | 中国科学院资源环境科学数据中心、遥感影像处理、部门调研等 |
坡度等级 | ||
土壤肥力等级 | ||
土地利用类型 | ||
离公路网距离 | ||
离城市中心距离 | ||
行政区划 | ||
退耕数据 | 退耕还林工程面积指标 | 部门调研 |
[1] |
Foley J A, Defries R, Asner G P, et al. Global consequences of land use. Science, 2005,309(5734):570-574.
doi: 10.1126/science.1111772 pmid: 16040698 |
[2] | Rounsevell M, Arneth A, Brown D, et al. Incorporating human behaviour and decision making processes in land use and climate system models. The Global Land Report, 2013(7):1-25. |
[3] | United Nations. Transforming Our World: The 2030 Agenda for Sustainable Development. New York: United Nations, 2014: 1-41. |
[4] |
Dai Erfu, Ma Liang. Review on land change modeling approaches. Progress in Geography, 2018,37(1):152-162.
doi: 10.18306/dlkxjz.2018.01.016 |
[ 戴尔阜, 马良. 土地变化模型方法综述. 地理科学进展, 2018,37(1):152-162.] | |
[5] | Li Shaoying, Liu Xiaoping, Li Xia, et al. Simulation model of land use dynamics and application: Progress and prospects. Journal of Remote Sensing, 2017,21(3):329-340. |
[ 李少英, 刘小平, 黎夏, 等. 土地利用变化模拟模型及应用研究进展. 遥感学报, 2017,21(3):329-340.] | |
[6] |
Verburg P H, Soepboer W, Limpiada R, et al. Modeling the spatial dynamics of regional land use: The CLUE-S model. Environmental Management, 2002,30(3):391-405.
pmid: 12148073 |
[7] | Xue Ling, Yang Kaizhong. Sciences of complexity and studies of evolutional simulation of regional spatial structure. Geographical Research, 2002,21(1):79-88. |
[ 薛领, 杨开忠. 复杂性科学理论与区域空间演化模拟研究. 地理研究, 2002,21(1):79-88.] | |
[8] | Zhai Ruixue, Dai Erfu. Research on the complexity of man-land system based onagent-based models. Geographical Research, 2017,36(10):1925-1935. |
[ 翟瑞雪, 戴尔阜. 基于主体模型的人地系统复杂性研究. 地理研究, 2017,36(10):1925-1935.] | |
[9] | Parker D C, Manson S M, Janssen M A, et al. Multi-agent systems for the simulation of land-use and land-cover change: A review. Annals of the Association of American Geographers, 2003,93(2):314-337. |
[10] |
Matthews R B, Gilbert N G, Roach A, et al. Agent-based land-use models: A review of applications. Landscape Ecology, 2007,22(10):1447-1459.
doi: 10.1007/s10980-007-9135-1 |
[11] | Liu J, Li S, Ouyang Z, et al. Ecological and socioeconomic effects of China's policies for ecosystem services. Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, 2008,105(28):9477-9482. |
[12] |
Long H. Land use policy in China: Introduction. Land Use Policy, 2014,40:1-5.
doi: 10.1016/j.landusepol.2014.03.006 |
[13] |
Liu Bojie, Zhang Lu, Lu Fei, et al. Greenhouse gas emissions and net carbon sequestration of "Grain for Green" Program in China. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016,27(6):1693-1707.
doi: 10.13287/j.1001-9332.201606.004 pmid: 29737675 |
[ 刘博杰, 张路, 逯非, 等. 中国退耕还林工程温室气体排放与净固碳量. 应用生态学报, 2016,27(6):1693-1707.]
pmid: 29737675 |
|
[14] | State Forestry Administration. Grain to Green Project Ecological Benefits Monitoring National Reports (2014). Beijing: China Forestry Publishing House, 2015: 15-43. |
[ 国家林业局. 退耕还林工程生态效益监测国家报告(2014). 北京: 中国林业出版社, 2015: 15-43.] | |
[15] |
Chen X, Lupi F, An L, et al. Agent-based modeling of the effects of social norms on enrollment in payments for ecosystem services. Ecological Modelling, 2012,229:16-24.
doi: 10.1016/j.ecolmodel.2011.06.007 pmid: 22389548 |
[16] | Sun Z, Müller D. A framework for modeling payments for ecosystem services with agent-based models, Bayesian belief networks and opinion dynamics models. Environmental Modelling & Software, 2013,45:15-28. |
[17] | Schulze J, Müller B, Groeneveld J, et al. Agent-based modelling of social-ecological systems: A chievements, challenges, and a way forward. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 2017,20(2):8. Doi: 10.18564/jasss.3423 |
[18] | Polhill J G, Paker D, Brown D, et al. Using the ODD protocol for describing three agent-based social simulation models of land-use change. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 2008,11(2):28. Doi: 10.1016/j.ijintrel.2008.02.001. |
[19] | Yu Qiangyi, Wu Wenbin, Tang Huajun, et al. Complex system theory and Agent-based Modeling: Progresses in Land Change Science. Acta Geographica Sinica, 2011,66(11):1518-1530. |
[ 余强毅, 吴文斌, 唐华俊, 等. 复杂系统理论与Agent模型在土地变化科学中的研究进展. 地理学报, 2011,66(11):1518-1530.] | |
[20] | Polhill J G, Sutherland L A, Gotts N M. Using qualitative evidence to enhance an agent-based modelling system for studying land use change. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 2010,13(2):10. Doi: 10.18564/jasss.1563. |
[21] | Cioffi-Revilla C, Gotts N. Comparative analysis of agent-based social simulations: GeoSim and FEARLUS models. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 2003,6(4):3-6. |
[22] | Verburg P H, Alexander P, Evans T, et al. Beyond land cover change: Towards a new generation of land use models. Current Opinion in Environmental Sustainability, 2019,38:77-85. |
[23] | North M J, Collier N T, Vos J R. Experiences creating three implementations of the repast agent modeling toolkit. Acm Transactions on Modeling and Computer Simulation, 2006,16(1):1-25. |
[24] |
Fan Jie. Draft of major function oriented zoning of China. Acta Geographica Sinica, 2015,70(2):186-201.
doi: 10.11821/dlxb201502002 |
[ 樊杰. 中国主体功能区划方案. 地理学报, 2015,70(2):186-201.] | |
[25] | Jia Songwei, Wei Fangqiang, Cui Peng. Analysis of land use change and its changing trend in Xiaojiang Basin. Journal of Soil and Water Conservation, 2006,20(5):154-157. |
[ 贾松伟, 韦方强, 崔鹏. 小江流域土地利用变化及其趋势分析. 水土保持学报, 2006,20(5):154-157.] | |
[26] | Lan Hengxing, Wu Faquan, Zhou Chenghu, et al. Analysis on susceptibility of GIS based landslide. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2002,21(10):1500-1506. |
[ 兰恒星, 伍法权, 周成虎, 等. 基于GIS的云南小江流域滑坡因子敏感性分析. 岩石力学与工程学报, 2002,21(10):1500-1506.] | |
[27] | Chen Xunqian. Preliminary analysis of the genesis of debris flow in the waterhes of Xiaojiang River in Yunnan Province. Soil and Water Consevation in China, 1987(4):12-65. |
[ 陈循谦. 云南小江流域泥石流成因初步分析. 中国水土保持, 1987(4):12-65.] | |
[28] | Chen Xunqian. Debris-flow damges along Xiaojiang River in Yunnan. Journal of Catastrophology, 1990,5(2):53-57. |
[ 陈循谦. 云南小江流域的泥石流灾害. 灾害学, 1990,5(2):53-57.] | |
[29] | Laatabi A, Marilleau N, Nguyen-Huu T, et al. ODD+2D: An ODD based protocol for mapping data to empirical ABMs. Journal of Artificial Societies and Social Simulation, 2018,21(2):1-9. |
[1] | 龙花楼, 陈坤秋. 基于土地系统科学的土地利用转型与城乡融合发展[J]. 地理学报, 2021, 76(2): 295-309. |
[2] | 彭诗尧, 陈绍宽, 许奇, 牛家祺. 基于POI的土地利用与轨道交通客流的空间特征[J]. 地理学报, 2021, 76(2): 459-470. |
[3] | 廖柳文, 高晓路, 龙花楼, 汤礼莎, 陈坤秋, 马恩朴. 基于农户利用效率的平原和山区耕地利用形态比较[J]. 地理学报, 2021, 76(2): 471-486. |
[4] | 张兴航, 张百平, 王晶, 余付勤, 赵超, 姚永慧. 中国南北过渡带东段样带植被序列与气候分界问题[J]. 地理学报, 2021, 76(1): 30-43. |
[5] | 霍仁龙, 杨煜达, 满志敏. 1700—1978年云南山地掌鸠河流域耕地时空演变的网格化重建[J]. 地理学报, 2020, 75(9): 1966-1982. |
[6] | 瞿诗进, 胡守庚, 李全峰. 中国城市建设用地转型阶段及其空间格局[J]. 地理学报, 2020, 75(7): 1539-1553. |
[7] | 张静静, 朱文博, 朱连奇, 李艳红. 伏牛山地区森林生态系统服务权衡/协同效应多尺度分析[J]. 地理学报, 2020, 75(5): 975-988. |
[8] | 姚永慧, 寇志翔, 胡宇凡, 张百平. 秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分[J]. 地理学报, 2020, 75(11): 2298-2306. |
[9] | 田晶, 郭生练, 刘德地, 陈启会, 王强, 尹家波, 吴旭树, 何绍坤. 气候与土地利用变化对汉江流域径流的影响[J]. 地理学报, 2020, 75(11): 2307-2318. |
[10] | 宋小青, 申雅静, 王雄, 李心怡. 耕地利用转型中的生物灾害脆弱性研究[J]. 地理学报, 2020, 75(11): 2362-2379. |
[11] | 孙毅中, 杨静, 宋书颖, 朱杰, 戴俊杰. 多层次矢量元胞自动机建模及土地利用变化模拟[J]. 地理学报, 2020, 75(10): 2164-2179. |
[12] | 鞠洪润, 左丽君, 张增祥, 赵晓丽, 汪潇, 温庆可, 刘芳, 徐进勇, 刘斌, 易玲, 胡顺光, 孙菲菲, 汤占中. 中国土地利用空间格局刻画方法研究[J]. 地理学报, 2020, 75(1): 143-159. |
[13] | 路路, 戴尔阜, 程千钉, 邬真真. 基于水环境化学及稳定同位素联合示踪的土地利用类型对地下水体氮素归趋影响[J]. 地理学报, 2019, 74(9): 1878-1889. |
[14] | 涂建军,唐思琪,张骞,吴越,罗运超. 山地城市格局对餐饮业区位选择影响的空间异质性[J]. 地理学报, 2019, 74(6): 1163-1177. |
[15] | 赵芳,张百平,朱连奇,姚永慧,崔耀平,刘俊杰. 秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题[J]. 地理学报, 2019, 74(5): 889-901. |