魏江龍 羅芳

摘 要：針對LUCC驅(qū)動力模型在研究觀測土地利用及土地覆被變化中的潛在利用價值和較高的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，本文通過追溯LUCC驅(qū)動力模型的發(fā)展歷程，探討不同模型的優(yōu)劣點，為LUCC驅(qū)動力模型的發(fā)展提出科學的發(fā)展方向，為更好地解決土地系統(tǒng)監(jiān)測中的技術難題提供科學依據(jù)。

關鍵詞：LUCC；土地系統(tǒng)；驅(qū)動力模型

1.前言

土地系統(tǒng)作為地球大陸系統(tǒng)最關鍵的組成部分之一，也是人類與自然環(huán)境的橋梁，也為人類-自然環(huán)境和諧共處提供重要作用。因此，在人類因為生存和發(fā)展不斷改變地球表層的土地利用方式和土地覆被時，LUCC驅(qū)動力模型研究通過對土地利用的變化機制、土地覆被的變化機制、區(qū)域和全球模型三方面的分析，解釋土地覆被的時空變化并有助于LUCC預測模型的建立。

2.LUCC驅(qū)動力模型的發(fā)展歷程

引起LUCC的原因包括自然和人為兩方面。在較短的時間尺度上，自然驅(qū)動力相對較為穩(wěn)定，有著累積性效應，人為驅(qū)動力則相對較活躍（Lambin等，2001）。目前用來描述人類活動與土地利用相互作用關系的模型化方法大致可以分為三類：基于經(jīng)驗的統(tǒng)計模型，基于過程的動態(tài)模型和綜合模型（藺卿等，2005）。

基于經(jīng)驗的統(tǒng)計模型方法是通過多元統(tǒng)計分析法，分析主成分因子對土地利用變化的貢獻率，從而得出外在原因?qū)ν恋乩米兓挠绊懘笮　Ｔ摲椒ㄟm用于較復雜區(qū)域，收集數(shù)據(jù)越詳細可靠，模型的可信度也越高。易于分辨出外在原因的主次關系，得出主要矛盾關系，可定量分析土地利用變化與驅(qū)動因此的關系。Bakkera（2005）利用回歸模型分析發(fā)現(xiàn)，希臘Lesvos島的土地棄耕問題是土壤侵蝕引起的。Gobin（2002）利用回歸模型分析了農(nóng)業(yè)土地利用變化的驅(qū)動力，得到了理想的結果。史培軍等（2000）通過回歸分析得出深圳市土地利用變化的人為驅(qū)動力。

動態(tài)模型在充分研究LUCC驅(qū)動力的基礎上，通過模擬系統(tǒng)中各組成部分之間的相互作用，來模擬LUCC的過程（Lambin等，2001）。根據(jù)研究結構不同，動態(tài)模型包括：元胞自動機模型（Cellular Automata，CA）、組織基礎模型（Agent-based）和系統(tǒng)動力學模型。CA模型是一種時間、空間和狀態(tài)均離散的格子動力學模型，可以在大尺度上土地利用變化的過程（藺卿等，2005）。該模型在城市擴張運動中運用較為廣泛（Fang SF等，2004）。Agent-based模型的研究目標是人類與其活動。它通過模擬個體行為，把社會行為和土地利用方式聯(lián)系起來的模型。它可以控制自己的行為和狀態(tài)以達到預定的目標（Woolndge等，1999）。這種模型又可以分為兩類：一種是認知模型，另一種是人類決策模型。在Agent-based模型的基礎上，建立了土地利用/覆被變化研究中的Multi-Agent System模型。該模型可從微觀尺度上解釋土地利用的變化，為土地利用決策行為的研究提供了一個新的可行方案。而系統(tǒng)動力學模型是建立在系統(tǒng)論、控制論和信息論基礎上，以分析反饋系統(tǒng)的結構、功能和動態(tài)行為為目的的動力學模型。其特點主要是可以從宏觀上顯示出土地利用系統(tǒng)的結構、功能和行為之間的相互作用關系，考察系統(tǒng)的運行及變化趨勢。通常多應用與數(shù)據(jù)不足的問題中，獲得主要信息。

綜合模型通過將不同的LUCC驅(qū)動力模型整合起來，解決特定問題。其中，土地利用變化及其效應（Conversion of Land Use and its Effects，CLUE）模型被應用較多。該模型通過考慮社會經(jīng)僑和生物物理驅(qū)動因子，綜合分析多尺度下的土地利用變化。它的優(yōu)點是：（1）通過將土地利用系統(tǒng)看做一個整體，能同時對多種土地利用類型之間競爭關系同時模擬，并做出相應的情景分析（Verburg等，2002）。（2）可分析不同分辨率下各種因素對土地利用變化的驅(qū)動作用，驅(qū)動因子的選擇也更加科學，使假定的因果關系更加合理。

3.目前研究中的問題

雖然幾大模型的建立為土地利用變化的監(jiān)測提供了有力支撐，但在研究過程中也出現(xiàn)了不少問題，亟待解決。首先，統(tǒng)計模型具有簡化問題.易應用的優(yōu)點.但同時也存在四個方面的問題：因變量的確定及量化問題、自變量問題、案例研究范圍問題和假設的因果關系問題。

動態(tài)模型中，CA模型在運用時如果不能合理的定義周圍環(huán)境對異質(zhì)主體的作用，就容易得到與事實不符的結果。并且由于鄰域關系不能反映實際的空間關系，易產(chǎn)生空間導向問題（Parker等，2003）。元胞自動機模型對人類決策的模擬仍然響應較弱，用過對不同的元胞執(zhí)行多層次的轉換規(guī)則能改善模型在這方面的模擬能力。Agent-based模型可以從微觀尺度上解釋土地利用變化的細節(jié)，具有較好的發(fā)展前景。由于系統(tǒng)動力學模型缺乏對空間因素的處理能力，因此限制了其在具有空間概念的土地利用系統(tǒng)中的運用。將該模型與GIS系統(tǒng)結合使用，將是未來的發(fā)展方向（藺卿等，2005）。

4.結論

研究發(fā)現(xiàn)，CLUE模型系統(tǒng)在考慮土地利用系統(tǒng)中的社會經(jīng)濟和生物物理驅(qū)動因子基礎上，能在空間上反映土地利用變化的過程和結果，具有較高的可信度，解決社會經(jīng)濟因子的空間化問題將使該模型更加完善。（作者單位：1.成都理工大學地球科學學院；2.成都理工大學管理科學學院）

參考文獻：

[1] Lambin，EF and Geist，HJ，Global land-useiland-cover changes-What have we learned so far？-IGBP Global Change Newsletter.2001.46：27-30.

[2] LUCC驅(qū)動動力模型研究綜述

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[5] 史培軍，陳晉，潘耀忠.深圳土地利用變化機制分析.地理學報，2000，55（2）：151-160.

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