發(fā)布時間：2020-10-26 06:57

　　 在當(dāng)今國內(nèi)的城市化進程中,為了滿足不斷增長的人口生存以及生產(chǎn)建設(shè)需求,城市空間也需要不斷向外延伸。這使得城市擴張日益成為土地資源利用變化的主導(dǎo)特征,同時也對城市的生態(tài)空間質(zhì)量維持造成了更大的壓力。為此,我國政府提出了生態(tài)文明建設(shè)的總體要求,強調(diào)在未來城市發(fā)展規(guī)劃上要增加更多人地和諧、綠色發(fā)展方面的考量。在這一背景下,有必要轉(zhuǎn)變當(dāng)前土地資源的粗放利用方式,對未來的城鎮(zhèn)用地布局優(yōu)化開展前瞻性研究,探索更加符合時代要求的新型城市發(fā)展道路。常州是長三角的核心城市之一,將其作為典型區(qū)域開展研究對于東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的城市發(fā)展具有重要借鑒意義。論文從協(xié)調(diào)城市增長與生態(tài)環(huán)境保護的角度出發(fā),基于元胞自動機模型對未來城鎮(zhèn)用地演化進行建模,并將土地生態(tài)適宜性約束納入到城市擴張過程中對空間格局進行統(tǒng)籌和引導(dǎo),減少耕地、水體等生態(tài)用地的隨意侵占。在獲取元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則的過程中,采取了基于Stacking的集成策略對多個機器學(xué)習(xí)模型進行融合,進一步提升了對空間數(shù)據(jù)特征的挖掘能力,從而實現(xiàn)對元胞自動機模型的改進。最終,論文形成了一個未來城市空間發(fā)展優(yōu)化方案,地方政府在國土空間規(guī)劃編制及實施中可以將其作為理論支撐,參照具體發(fā)展方案進行空間落實。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)城鎮(zhèn)用地擴張過程分析在2009-2015年這段時間之內(nèi),研究區(qū)的城鎮(zhèn)用地共增長了64.3 1km2,其增加規(guī)模呈現(xiàn)出減小的趨勢,分別位于南部和北部的武進區(qū)及新北區(qū)是城鎮(zhèn)用地擴張的主要方向。多環(huán)緩沖區(qū)分析表明,各圈層內(nèi)的城鎮(zhèn)用地比重不斷提高,該時間序列后期的城鎮(zhèn)用地擴張強度有所下降,這與新增城鎮(zhèn)用地規(guī)模的減小趨勢相一致。而在城鎮(zhèn)用地擴張模式方面,飛地式和邊緣式增長占據(jù)著主導(dǎo)類型。以上結(jié)果表明,盡管城市增長有所放緩,但是整體上仍然呈現(xiàn)出明顯的“外擴”趨勢。此外,在該時期的城市化進程中大量諸如耕地、水體之類的生態(tài)用地遭到占用,整個研究區(qū)的碳儲量也隨之減少了63.50萬噸。(2)土地生態(tài)適宜性約束計算論文從自然地理條件、人類活動脅迫、生態(tài)功能區(qū)限制三個角度選取11個指標,并基于層次分析法獲取不同指標對應(yīng)權(quán)重,最終對研究區(qū)進行多因子土地生態(tài)適宜性綜合評價。評價結(jié)果表明,土地生態(tài)適宜性較高的區(qū)域分布在武進區(qū)西南、東南和新北區(qū)北部,其主要是集中連片的優(yōu)質(zhì)基本農(nóng)田或重要水體和生態(tài)公益林等。此外,以評價結(jié)果作為阻力基面數(shù)據(jù)、2015年城鎮(zhèn)用地作為擴張源數(shù)據(jù)輸入到最小累積阻力模型,生成了城市擴張土地生態(tài)阻力約束的空間圖層。(3)基于元胞自動機的城鎮(zhèn)用地擴張模型設(shè)計針對現(xiàn)有基于單機器學(xué)習(xí)模型的元胞自動機城市擴張模擬研究的不足,采取Stacking集成策略對支持向量機、隨機森林和多層感知機三個模型進行了融合,有效改善了新增城鎮(zhèn)用地轉(zhuǎn)換概率獲取的精度和效率,促進了整體空間數(shù)據(jù)挖掘能力的提升。此外,將基于土地生態(tài)適宜性評價生成的空間阻力與城市擴張過程耦合至同一框架下,設(shè)計并實現(xiàn)了土地生態(tài)適宜性約束下的未來城鎮(zhèn)用地擴張推演模型。(4)未來城鎮(zhèn)用地擴張模擬與優(yōu)化對研究區(qū)2030年城鎮(zhèn)用地進行預(yù)測,并以不同土地生態(tài)適宜性約束強度設(shè)置現(xiàn)狀延續(xù)情景、平衡發(fā)展情景和嚴格約束情景三個情景進行對比分析。結(jié)果表明,土地生態(tài)適宜性能夠有效引導(dǎo)、約束城市擴張與實現(xiàn)土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化。且隨著約束強度的增強,城鎮(zhèn)用地空間布局更加緊湊,占用耕地、水體等生態(tài)用地面積顯著減少,擴張熱點區(qū)域更加遠離重要生態(tài)用地。最后,論文基于土地生態(tài)適宜性評價結(jié)果提取重要生態(tài)核心區(qū)域,并結(jié)合平衡發(fā)展場景下2030年城鎮(zhèn)用地擴張布局,設(shè)計形成了一個城市空間發(fā)展綜合優(yōu)化方案,以便在實際的區(qū)域政策實施和國土空間規(guī)劃中提供更加靈活、全面的戰(zhàn)略支持。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU984;X144
【部分圖文】：

研究技術(shù)路線圖

第一章引言??１．５論文組織結(jié)構(gòu)??論文的具體組織結(jié)構(gòu)見圖１－２，對應(yīng)內(nèi)容描述如下：??第一章引言。主要引出論文的研宄背景，總結(jié)并闡述當(dāng)前國內(nèi)、國外的相關(guān)??研究現(xiàn)狀以及最新進展，確定具體研宄內(nèi)容、意義，對相關(guān)研究方法進行歸納，??并設(shè)計形成論文研究的技術(shù)框架。??第二章研宄區(qū)及數(shù)據(jù)預(yù)處理。對研究區(qū)的區(qū)位、社會經(jīng)濟、自然等基本情況??進行介紹，列出論文中所需數(shù)據(jù)及其來源，說明各個數(shù)據(jù)預(yù)處理方法，為開展后??續(xù)研宄奠定基礎(chǔ)。??第三章城鎮(zhèn)用地擴張過程分析。首先，對研究區(qū)２００９－２０１５年間的城鎮(zhèn)用地??空間擴展特征開展研究，分別從擴張方向、擴張強度和擴張景觀模式三個角度進??行分析，綜合反映研究區(qū)城鎮(zhèn)用地擴張的時序演變特征及地域差異。接下來，分??析研究時序內(nèi)城市擴張過程中的土地利用變化及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。??第四章土地生態(tài)適宜性約束計算。從自然地理、人類活動脅迫和生態(tài)功能區(qū)??限制三個角度選取丨丨個指標構(gòu)建起一個綜合評價體系，對研究區(qū)的土地生態(tài)適宜??性開展評估。并以此為基礎(chǔ)利用最小累積阻力模型生成城鎮(zhèn)用地擴張的生態(tài)阻力??空間約束。??第五章城鎮(zhèn)用地擴張模擬與優(yōu)化。基于Ｓｔａｃｋｉｎｇ策略對多個機器學(xué)習(xí)模型融??合

３．１城鎮(zhèn)用地擴張時空特征分析??首先，基于已有的２００９年－２０１５年的城鎮(zhèn)用地利用數(shù)據(jù)進行空間分布的可視??化表示（如圖３－１所示），并對各年份對應(yīng)的面積進行統(tǒng)計（如表３－１所示）。??又??／?？?＇?＼?〇?３．５?７?１４??圖例??＊市中心?丨??—行ｉ改界線?／／??■?２００９年城鎮(zhèn)川地?／?／??■１２００９－２０丨１年新增城鎮(zhèn)用地?Ｈ??■１２０１１?２０１３年新增城鎮(zhèn)用地??■１?２０１３?２０１５年新增城鎮(zhèn)用地??圖３－丨２００９－２０１５年常州市城鎮(zhèn)用地變化??Ｆ?ｉｇ．３－１?Ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ＊?ｕｒｂａｎ?ｌａｎｄ?ｉｎ?２００９－２０１５?ｏｆ?Ｃ?ｈａｎｇｚｈｏｕ?Ｃ?ｉｔｙ??１７??
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本文編號：2856663