吳 爽

(貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)公共管理學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

引言

土地利用變化反映著人-地關(guān)系，開展和實(shí)現(xiàn)“人-地”耦合的土地利用變化模擬及應(yīng)用，是揭示土地利用/土地覆蓋變化驅(qū)動(dòng)因素、演變過程及趨勢(shì)的有效手段。在全球環(huán)境變化的背景下，準(zhǔn)確地模擬未來土地利用/土地覆蓋變化的分布和趨勢(shì)已經(jīng)成為全球變化研究的重大需求。美國、加拿大等國家利用遙感技術(shù)和多尺度陸面生態(tài)過程模型研究了全球和區(qū)域森林及草地等生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對(duì)全球變化的響應(yīng)，并發(fā)現(xiàn)人-地交互過程是塑造自然生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的重要驅(qū)動(dòng)力。土地利用變化對(duì)生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境都造成了很大的影響，如水土流失嚴(yán)重、沙漠化迅速發(fā)展、水體污染加重、生物物種加速滅絕和環(huán)境污染向農(nóng)村蔓延等。因此，研究土地利用變化是可持續(xù)發(fā)展的必然要求，同時(shí)在地理國情監(jiān)測(cè)、國土空間規(guī)劃方面也有著重要意義。在此背景下，借鑒地理模擬和優(yōu)化，結(jié)合大數(shù)據(jù)在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃及城鄉(xiāng)規(guī)劃等研究上的優(yōu)勢(shì)，使新形勢(shì)下土地利用變化模擬更加科學(xué)化。本文根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)成果，采用文獻(xiàn)綜合法和歸納總結(jié)法，基于國內(nèi)學(xué)者的研究成果，針對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和常用土地利用變化模型及產(chǎn)品等進(jìn)行了分析，進(jìn)而指出當(dāng)前研究存在的不足，為未來的研究重點(diǎn)指明方向。

1 研究現(xiàn)狀

本研究以中國知網(wǎng)為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源，對(duì)我國近30年來土地利用變化模擬研究主題進(jìn)行簡(jiǎn)要統(tǒng)計(jì)分析。在學(xué)術(shù)期刊范圍內(nèi)，設(shè)置檢索規(guī)則為(SU=土地利用變化)AND(SU=模擬OR SU=預(yù)測(cè))。截止時(shí)間為2022年。以使用模型方法對(duì)土地利用變化進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)為依據(jù)，共檢索出1812篇學(xué)術(shù)期刊文章，并對(duì)檢索出的文章做了可視化分析。從圖1可以看出，1996—2022年土地利用變化模擬研究的發(fā)文量總體呈上升趨勢(shì)，2002年以前處于一個(gè)緩慢發(fā)展的階段，2002—2008年處于快速發(fā)展時(shí)期，2012—2019年間的發(fā)展速度逐漸放緩，2019—2022年間發(fā)文量再次快速上升，發(fā)文量有較大突破。近幾年來土地利用變化年度發(fā)文量逐步穩(wěn)企在100篇以上，這說明土地利用變化依然是學(xué)者們研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。1996—2022年發(fā)表文章的主要主題分布情況見圖2。從圖2可以看出，主題主要集中圍繞在土地利用變化以及土地利用研究上，其次集中在情景模擬、預(yù)測(cè)分析、土地利用/覆被變化、水文響應(yīng)、驅(qū)動(dòng)力和氣候變化等主題上。主要主題分布中出現(xiàn)的地理信息技術(shù)以及模擬模型有GIS、CLUE-S模型、CA-Markov模型、馬爾可夫模型、元胞自動(dòng)機(jī)、SWAT模型及InVEST模型。不同機(jī)構(gòu)發(fā)文量排在前列的分別是中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、南京大學(xué)、河海大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)和北京師范大學(xué)，不同基金發(fā)文量靠前的分別是國家自然科學(xué)基金、國家科技支撐計(jì)劃和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(973計(jì)劃)。

圖1 發(fā)表年度趨勢(shì)

圖2 研究主題分布

2 土地利用變化模擬模型及成果

目前研究中常用的土地利用變化模擬模型主要有CA-Markov模型、多智能體模型(MAS)、多主體模型(ABM)、CLUE-S模型、地理模擬優(yōu)化系統(tǒng)(GeoSOS)和FLUS模型。絕大多數(shù)模型都是在CA模型和CLUE-S模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展優(yōu)化而形成的。土地利用變化模擬數(shù)據(jù)處理過程大致分為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)處理、選擇驅(qū)動(dòng)因素和實(shí)施模擬，研究范式如圖3所示。

圖3 土地利用變化模擬研究范式圖

2.1 CA-Markov模型

元胞自動(dòng)機(jī)(CA)是一種通過局部運(yùn)算模擬空間和時(shí)間上離散的復(fù)雜性現(xiàn)象的模型[1]。CA通常由4部分組成，分別是元胞、狀態(tài)、鄰域和轉(zhuǎn)換規(guī)則。定義轉(zhuǎn)換規(guī)則是CA的核心，過去的研究中學(xué)者為了滿足不同的應(yīng)用需求建立了各種CA模型。一些用來定義轉(zhuǎn)換規(guī)則的方式包括多準(zhǔn)則判斷法(multi-criteria evaluation，MCE)、邏輯回歸法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和數(shù)據(jù)挖掘法。Markov模型具有能夠進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、量化土地利用類型的轉(zhuǎn)換狀態(tài)和轉(zhuǎn)換速率的優(yōu)點(diǎn)，但無法描述空間尺度上的變化。CA-Markov模型將CA的空間模擬運(yùn)算能力和Markov模型的長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)能力進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，并在土地利用變化模擬研究中得到廣泛的應(yīng)用。楊國清等[2]基于該模型預(yù)測(cè)了廣州市2010年的土地利用格局變化，研究表明破碎度、多樣性指數(shù)、形狀指數(shù)、分維數(shù)等呈現(xiàn)規(guī)律性變化。直至今日，CA-Markov模型依然被使用于景觀格局演變的研究中。趙冠偉等[3]針對(duì)CA-Markov模型的空間尺度敏感性特征進(jìn)行研究，得出元胞尺度對(duì)模擬結(jié)果存在顯著影響的結(jié)論，在進(jìn)行模擬時(shí)，元胞尺度的選擇必須慎重。近2年CA-Markov模型主要與InVEST模型進(jìn)行耦合以探究景觀格局變化和人類活動(dòng)之間的關(guān)系，揭示土地利用變化對(duì)區(qū)域生境質(zhì)量時(shí)空演變的影響[4]。

2.2 CLUE-S模型

CLUE-S模型是由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)Peter Verburg[5]團(tuán)隊(duì)在 CLUE模型的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，是一個(gè)較好的模擬全局土地利用變化的模型。CLUE-S包括4個(gè)主要模塊：統(tǒng)計(jì)分析模塊、人口模塊、需求模塊與空間布局模塊。此模型不僅考慮到土地利用系統(tǒng)中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因子，同時(shí)還兼顧了生物物理驅(qū)動(dòng)因子。CLUE-S模型在國內(nèi)土地利用變化模擬研究中的運(yùn)用最早在2000年以后，并且多數(shù)是單獨(dú)使用，很少與其他模型進(jìn)行耦合，主要運(yùn)用于土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化的預(yù)測(cè)、景觀格局變化、三生空間變化等方面。在模型耦合方面主要與InVEST模型、Markov模型進(jìn)行耦合，唐嬌嬌等[6]基于CLUE-S模型和InVEST模型對(duì)蘇州市生境質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估和預(yù)測(cè)，陸汝成等[7]耦合CLUE-S模型和Markov模型進(jìn)行了土地利用情景模擬研究，這表明在較早前就有了CLUE-S模型與其他模型耦合的研究。多種模型的耦合是未來研究的發(fā)展趨勢(shì)，目前的研究中CLUE-S模型與其他模型的耦合還不常見，這是一個(gè)未來可發(fā)展的空間。

2.3 GeoSOS

地理模擬優(yōu)化系統(tǒng)(GeoSOS)是GIS的重要拓展，與GIS能夠進(jìn)行很好的耦合，并且這種耦合能使各自的缺陷相互彌補(bǔ)。GeoSOS系統(tǒng)平臺(tái)邏輯設(shè)計(jì)中的邏輯層系統(tǒng)是最重要的層次。GeoSOS主要包括CA模擬、多智能體模擬和地理優(yōu)化3個(gè)部分。GeoSOS主要應(yīng)用于地理國情分析方面，其創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠模擬、預(yù)測(cè)、優(yōu)化及顯示地理格局和空間過程。相較于GeoSOS，在其基礎(chǔ)上發(fā)展的GeoSOS-FLUS在近幾年的研究中被應(yīng)用得更多，GeoSOS及GeoSOS-FLUS從開發(fā)以來主要應(yīng)用于城市擴(kuò)張、土地利用變化、景觀演變等研究中。另外，侯劍坤等[8]在最近發(fā)表的文章中將GeoSOS-FLUS模型與InVEST模型耦合對(duì)碳儲(chǔ)量時(shí)空變化特征進(jìn)行了研究。從此可見，土地利用變化模擬近幾年與碳排放方面的模型耦合研究比較多。

2.4 FLUS模型

未來土地利用模擬(Future Land Use Simulation，F(xiàn)LUS)模型是用于模擬人類活動(dòng)與自然影響下的土地利用變化以及未來土地利用情景的模型。劉小平等[9]在GeoSOS理論的基礎(chǔ)上提出FLUS模型，該模型基于ANN、SD模型和CA模型，引入自適應(yīng)慣性系數(shù)和輪盤賭競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，確定最終用地類型。FLUS模型的模擬精度較以往的模型有所提高并且能夠獲得與現(xiàn)實(shí)土地利用分布相似的結(jié)果。近幾年的研究中其主要集中于多情景模擬預(yù)測(cè)、流域土地利用變化預(yù)測(cè)、國土空間開發(fā)等方面。在于其他模型的耦合方面，主要是與Markov模型、GeoSOS模型進(jìn)行耦合，也有學(xué)者近2年將其與InVEST等模型進(jìn)行耦合。

2.5 SWAT模型

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)是一個(gè)具有物理基礎(chǔ)的半分布式水文模型，能預(yù)測(cè)不同情況(如氣候變化、下墊面變化)對(duì)水文現(xiàn)象的影響。在土地利用變化模擬研究中主要運(yùn)用于水文徑流對(duì)土地利用變化的響應(yīng)，湯嶺等[10]基于SWAT模型對(duì)湘江流域內(nèi)湘潭、衡陽站的月徑流進(jìn)行模擬，王磊等[11]基于SWAT模型對(duì)張家口清水河流域土地利用情景變化對(duì)徑流影響進(jìn)行了模擬研究?，F(xiàn)有的研究表明，土地利用變化對(duì)水文要素發(fā)生改變有著重要的影響，研究水文對(duì)土地利用變化的響應(yīng)有利于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善，這也是未來的一個(gè)研究重點(diǎn)。

2.6 PLUS模型

PLUS模型是由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地理與信息工程學(xué)院&國家GIS工程技術(shù)研究中心的高性能空間計(jì)算智能實(shí)驗(yàn)室(HPSCIL)所開發(fā)的。PLUS模型是基于柵格數(shù)據(jù)，提出的一種斑塊生成土地利用變化模擬模型(Patch-generating Land Use Simulation，PLUS)，其能夠靈活的處理多類土地利用斑塊變化。此模型是2021年在已有的土地利用變化模擬模型基礎(chǔ)上進(jìn)行改造和傳承提出的，目前的研究中利用此模型發(fā)表的文章還較少。李琛等[12]基于PLUS模型模擬預(yù)測(cè)了山地重點(diǎn)開發(fā)區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)。已有的研究?jī)A向于將PLUS模型用于生態(tài)環(huán)境方面的研究，如土地利用及生境質(zhì)量時(shí)空變化及預(yù)測(cè)、土地利用模擬及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值評(píng)估。PLUS模型在土地利用變化模擬方面處于起步階段，未來的研究中PLUS模型運(yùn)用的頻率將會(huì)有所增加，另外就是將其與其他模型進(jìn)行耦合，這樣才能在多學(xué)科領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)研究的多元化。

2.7 土地利用變化模型開發(fā)產(chǎn)品

不同的學(xué)者和團(tuán)隊(duì)在研發(fā)土地利用變化模型的基礎(chǔ)上通過設(shè)置不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景研發(fā)了未來土地利用變化預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集，黎夏[13]團(tuán)隊(duì)開發(fā)了高精度的全球未來100年土地利用模擬產(chǎn)品，時(shí)間跨度為2050—2100年，根據(jù)IPCC排放情景特別報(bào)告設(shè)置了4種情景；宮鵬[14]團(tuán)隊(duì)開發(fā)了全球未來土地利用預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集系列Finer Resolution Observation and Monitoring of Global Land Cover，時(shí)間跨度為2050—2100年，4種RCP情景包括RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5。除以上的成果之外還有一些其他的土地利用變化預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)集。這些模擬成果可以直接獲取并用于其他研究中，為土地利用預(yù)測(cè)模擬提供數(shù)據(jù)支撐。

3 研究挑戰(zhàn)

3.1 研究尺度問題

土地利用變化模擬模型的研發(fā)一直都在不斷的更新和完善，國內(nèi)已有的土地利用模型基本都是區(qū)域模型。當(dāng)前的集成模型往往只是通過耦合CA模型與模擬終止年份的土地需求進(jìn)行集成，而忽略了其之間的相互作用與反饋。這樣模擬的結(jié)果可能會(huì)脫離現(xiàn)實(shí)社會(huì)的發(fā)展，存在過于理想化的問題。大多數(shù)多類別土地利用模型常常忽略各土地利用類型之間的聯(lián)系，不能很好地體現(xiàn)土地間的競(jìng)爭(zhēng)和相互作用，土地之間的相互競(jìng)爭(zhēng)和作用也是影響土地利用變化的重要因素。國內(nèi)當(dāng)前研發(fā)的土地利用模型都只適用于區(qū)域尺度，并不能適用于全球尺度，我國土地利用模型研發(fā)至今，已有20多年的歷史，學(xué)術(shù)界的研究方向也逐漸趨向于全球尺度的土地利用變化模擬預(yù)測(cè)。同樣，土地利用格局在不同時(shí)空尺度上也表現(xiàn)出不同變化規(guī)律[3]。無論是研究區(qū)域的空間尺度還是研究時(shí)序的時(shí)間尺度都與模擬預(yù)測(cè)結(jié)果有著聯(lián)系，尺度過大，容易忽略細(xì)節(jié)變化，尺度過小，難以掌握全局變化規(guī)律。當(dāng)前研究中，學(xué)者研究區(qū)域的空間尺度選擇更傾向于小尺度，以省、市為研究區(qū)的研究較多。當(dāng)前時(shí)空尺度的選擇主要取決于研究者的主觀偏好和數(shù)據(jù)的可獲取性，因此時(shí)空尺度的選擇還沒有形成客觀的系統(tǒng)體系。

3.2 驅(qū)動(dòng)因子選擇問題

土地利用變化驅(qū)動(dòng)力是指導(dǎo)致土地利用方式和目的發(fā)生變化的因素。驅(qū)動(dòng)因子的選擇對(duì)土地利用變化模擬結(jié)果有著重要的影響，如何科學(xué)合理地選擇驅(qū)動(dòng)因素也是當(dāng)前研究討論的重點(diǎn)，模擬精度的提高也與驅(qū)動(dòng)因子有著很大的聯(lián)系。目前常用的土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子類型主要有自然因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素以及政策、觀念因素。這些年的研究中也逐漸細(xì)化出不同的驅(qū)動(dòng)因子，驅(qū)動(dòng)因子的選擇也越來越具有多樣性，但是驅(qū)動(dòng)因子的選擇一直由研究者的主觀偏好及研究目的所決定，當(dāng)前研究中驅(qū)動(dòng)因子的選擇主要集中于氣溫、降水、土壤質(zhì)地、人口、GDP以及到交通道路的距離等。驅(qū)動(dòng)因子選擇應(yīng)該隨著研究時(shí)空尺度的變化存在差異性，但由于受到土地利用模型以及數(shù)據(jù)要求的限制，土地利用變化驅(qū)動(dòng)因子的選擇并沒有明顯的異質(zhì)性。而且部分常用的驅(qū)動(dòng)因子并沒有當(dāng)前最新的數(shù)據(jù)，這也是導(dǎo)致模擬結(jié)果實(shí)用性不強(qiáng)的原因之一。這樣的模擬結(jié)果可能并不能為永久基本農(nóng)田保護(hù)與城市發(fā)展的協(xié)調(diào)、城市擴(kuò)張和生態(tài)敏感區(qū)保護(hù)等方面起到借鑒作用。

3.3 數(shù)據(jù)誤差問題

數(shù)據(jù)誤差問題一直都是土地利用變化模擬中存在的重點(diǎn)問題。土地利用模型需要的2大類數(shù)據(jù)是土地利用數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)因子數(shù)據(jù)，因此在進(jìn)行模擬之前有一個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的階段，數(shù)據(jù)的獲取和處理需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中也存在不確定性和數(shù)據(jù)的失真性，從而影響土地利用變化模擬精度。另外，大部分土地利用模型對(duì)數(shù)據(jù)的要求比較高，數(shù)據(jù)的空間化、數(shù)據(jù)的分辨率以及輸入數(shù)據(jù)的行列號(hào)要求統(tǒng)一，每個(gè)過程可能都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)造成損壞，研究進(jìn)展遭到中斷。隨著研究的不斷發(fā)展，越來越多難以量化的因素也被考慮到土地利用變化模擬預(yù)測(cè)中，如政策實(shí)施、技術(shù)發(fā)展程度以及價(jià)值觀念等，這些影響因素以不同的形式在土地利用變化模擬中起著作用，但是驅(qū)動(dòng)因子的選擇還沒有形成系統(tǒng)的理論體系，這是當(dāng)前研究中存在的問題，驅(qū)動(dòng)因子的選擇和量化是影響數(shù)據(jù)誤差問題產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。

4 研究展望

4.1 強(qiáng)化多種模型的耦合

多種模型的耦合是學(xué)術(shù)界的研究趨勢(shì)，在全球環(huán)境變化的同時(shí)各種系統(tǒng)要素的協(xié)同關(guān)系逐漸增強(qiáng)，通過模型的耦合可以探究和細(xì)化生態(tài)環(huán)境中各要素之間相互的影響及作用。近2年的研究中，土地利用模型與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值、水文響應(yīng)(SWAT模型)、碳儲(chǔ)量以及碳排放(InVEST模型)等模型耦合的研究較多。未來的研究中要強(qiáng)化這種多種模型耦合的方式，挖掘更多土地利用變化模擬與其他研究領(lǐng)域的互饋?zhàn)饔谩－h(huán)境要素或指標(biāo)不僅是對(duì)土地利用變化的響應(yīng)，同時(shí)又成為土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)。多種模型的耦合可以更深層次的探討土地利用變化與環(huán)境效應(yīng)的關(guān)系，這對(duì)于未來城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃、國土空間開發(fā)等的合理規(guī)劃提供了理論支撐。土地利用變化模擬研究的目的就是在土地資源稀缺的情況下為更合理的利用土地提供理論支撐，如何在已有研究的基礎(chǔ)上細(xì)化環(huán)境要素之間存在的復(fù)雜關(guān)系是未來土地利用變化模擬預(yù)測(cè)研究的重點(diǎn)。

4.2 數(shù)據(jù)的高分辨率及模型改進(jìn)

未來土地利用變化模擬要不斷提高模擬精度，模擬精度對(duì)數(shù)據(jù)的要求極高，土地利用數(shù)據(jù)分辨率越高，模擬精確度越高。當(dāng)前社會(huì)是信息技術(shù)時(shí)代，3S技術(shù)、GPS、地理探測(cè)技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)等處于飛速發(fā)展時(shí)期，這些技術(shù)對(duì)于土地利用變化模擬預(yù)測(cè)來說是一個(gè)機(jī)遇，將這些技術(shù)應(yīng)用到提高土地利用探測(cè)的分辨率上，使地理探測(cè)朝著精細(xì)化方向發(fā)展，未來的研究對(duì)高時(shí)空分辨率的土地利用數(shù)據(jù)有著更高的要求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)土地利用變化模型，使其能夠處理更加復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)，目前的模型存在數(shù)據(jù)太大而崩潰的情況，能夠處理大容量、多尺度、高精度的土地利用模型是未來土地利用變化模擬模型的研發(fā)方向。

4.3 建立多情景模擬的理論體系

已有研究中情景模擬主要采用SSPs情景、IPCC排放情景及RCPs情景。為了使模擬結(jié)果更具可借鑒性，已有研究在土地利用變化模擬中大量運(yùn)用多情景模擬分析的方法，多情景模擬考慮到了研究區(qū)域及研究目的的差異性，這種模擬方法也成為了當(dāng)前研究的主流方法。但在研究中對(duì)于情景參數(shù)的設(shè)置是基于經(jīng)驗(yàn)判斷以及研究區(qū)域的特殊性而設(shè)置的，一定程度上對(duì)于情景參數(shù)的設(shè)置存在主觀偏好性。多情景模擬分析的發(fā)展需要建立系統(tǒng)的理論體系，不同情景的設(shè)置要具有可推導(dǎo)性，情景設(shè)置參數(shù)越客觀，模擬結(jié)果更具有實(shí)用性。多情景模擬設(shè)置要在已有的自然發(fā)展情景、城鎮(zhèn)發(fā)展情景、耕地保護(hù)情景、生態(tài)保護(hù)情景等方面有所突破，多情景模擬在未來幾年的研究中依然是研究方法采用的重點(diǎn)。

5 結(jié)語

土地利用變化一直是學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)，在信息技術(shù)發(fā)展的背景下建立的土地利用模型不斷深化和走向成熟。土地利用變化模擬預(yù)測(cè)對(duì)土地系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)起著積極的作用，能夠很好地協(xié)調(diào)人與地、人與環(huán)境、人與社會(huì)的關(guān)系，協(xié)調(diào)人地關(guān)系是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。已有研究從單一學(xué)科轉(zhuǎn)向多學(xué)科的綜合，不再局限于單一的土地利用格局變化模擬，而是注重水文徑流、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等生態(tài)環(huán)境對(duì)土地利用變化的響應(yīng)。同時(shí)，土地利用變化模擬預(yù)測(cè)也活躍在城鎮(zhèn)擴(kuò)張、國土空間開發(fā)、地理空間優(yōu)化等研究中。當(dāng)前土地利用模型向多模型耦合方向發(fā)展，不僅有內(nèi)部模型的耦合，還有學(xué)科與學(xué)科之間模型的耦合，使得土地利用變化模擬成果更具全面性和可參考性。驅(qū)動(dòng)因子的選取也隨著研究的發(fā)展不斷得到細(xì)化，存在著受主觀偏好影響較大的問題，未來的研究要側(cè)重于建立選取驅(qū)動(dòng)因子系統(tǒng)理論體系。多情景模擬分析中情景設(shè)置參數(shù)也存在同樣的問題，客觀系統(tǒng)的理論體系亟需建立。另外，還要在研究中不斷提高土地利用變化模擬所需數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率，減少數(shù)據(jù)誤差問題的發(fā)生，未來土地利用變化模擬研究要利用多元數(shù)據(jù)、多尺度數(shù)據(jù)的融合提高模擬精度。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展強(qiáng)化了對(duì)規(guī)劃調(diào)研、空間分析、公眾參與及空間協(xié)調(diào)規(guī)劃、空間預(yù)測(cè)和可視化過程的科學(xué)把握，結(jié)合大數(shù)據(jù)在土地利用轉(zhuǎn)型、國土空間開發(fā)、土地利用總體規(guī)劃及城鄉(xiāng)規(guī)劃等研究上的優(yōu)勢(shì)，能夠使土地利用變化模擬更加科學(xué)化。