专题二LUCC研究进展课件

土地利用/覆被变化〔LUCC〕

研究进展资源环境学院周清2021-1111、LUCC背景对土地利用/土地覆被变化〔LandUse/CoverChange,LUCC)的研究至少可以追溯至19世纪60年代。以美国为例，早在1864年，Marsh就指出在地中海和美国的大平原，由于人类土地利用方式的改变而导致的后果。进入20世纪以后，Sherlock在manasageologicalagent中，着重比较了地貌改造人为因素与自然剥蚀之间的关系。一、LUCC概念21956年，Thomas在其著作中详细描述了人类改变地貌的途径，总结了人类活动对地表过程所造成的改变，并提出了人类在地里环境中应遵循的种种行为标准。1990年，Billieturner和他的同事们为人类呈上了theearthastransformedbyhumanaction，又一次为全球变化研究尤其是LUCC研究明确了方向32、开展尽管人们对LUCC研究重要性的认识由来已久，但直到20世纪80年代中后期，面向解决全球环境变化和可持续开展领域的假设干重大问题，LUCC研究受到国际社会的重视。国际上有关土地利用变化的研究证实开始于1992年联合国制定了“21世纪议程〞。4国际地圈生物圈方案〔InternationalGeosphere-BiosphereProgramme,IGBP〕和国际全球环境变化人文方案〔TheInternationalHumanDimensionsProgrammeonGlobalEnvironmentalChange,IHDP〕两大国际组织积极筹划全球性综合研究方案，并于1995年共同拟定发表?土地利用/土地覆被变化科学研究方案?，从而有力地推动了全球的区域土地利用/土地覆被研究的纵深开展5?土地利用/土地覆被变化科学研究方案?提出针对人类活动和全球变化间的人和生物驱动影响土地利用与土地覆被及其对环境和社会的影响0的/土地利用/土地覆被变化(LUCC,Land-useandland-coverchange〕研究方案6SatelliteimageofdeforestationintheAmazonregion,takenfromtheBrazilianstateofParaonJuly15,1986.Thedarkareasareforest,thewhiteisdeforestedareas,andthegrayisre-growth.Thepatternofdeforestationspreadingalongroadsisobviousinthelowerhalfoftheimage.Scatteredlargerclearingscanbeseennearthecenteroftheimage.(Source:NASA)9土地利用变化指土地用途转移和土地利用集约度的变化。土地覆被变化指土地质量与类型的变化和土地属性的转变。10二、LUCC研究内容1、土地利用/覆被变化的格局及过程研究近三百年来人类利用〔humanuse〕导致的土地覆盖的变化2、土地利用/覆被变化的驱动力分析人类土地利用发生变化的主要原因3、土地利用/覆被变化的效应〔资源、环境、生态、经济和社会效应〕4、数据可靠性和质量研究5、尺度动力学研究11TheU.S.ClimateChangeScienceProgram：StrategicResearchQuestions

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Whattoolsormethodsareneededtobettercharacterizehistoricandcurrentland-useandland-coverattributesanddynamics?2

Whataretheprimarydriversofland-useandland-coverchange?3

Whatwillland-useandland-coverpatternsandcharacteristicsbe5to50yearsintothefuture?4

Howdoclimatevariabilityandchangeaffectlanduseandlandcover,andwhatarethepotentialfeedbacksofchangesinlanduseandlandcovertoclimate?5

Whataretheenvironmental,social,economic,andhumanhealthconsequencesofcurrentandpotentialland-useandland-coverchangeoverthenext5to50years?12三、LUCC涉及领域1、Biodiversityloss2、ClimateChange3、Pollution4、Otherenvironmentalimpacts5、Sustainablelandmanagement6、Landcoverchange13MapofRussianForestBiomass

14刘春雨,赵军,刘英英等对额济纳天然绿洲近25年的LUCC及景观格局时空变化进行了研究说明，绿洲各土地利用类型及景观格局指数均发生了重要变化，LUCC变化表现出草地和灌木大幅度减少，荒漠显著增加;景观类型多样性指数(H)及土地利用均匀度指数(E)减少，土地利用优势度指数(D)增加;反映额济纳天然绿洲生态环境逐渐恶化的趋势，绿洲主体景观类型的面积明显缩减，荒漠景观生态类型面积逐年递增，植被退化严重。〔干旱区资源与环境，Vol.25No.9Sep.2021)。151617TheresearchontheimpactofLUCConecosystemservicevaluesinHaDaQiindustrialcorridorshowedthatfutureland-usepolicyformulationshouldgiveprecedencetotheconservationoftheseecosystemsoveruncontrolledconstruction,reclamation,andwaterconsumptionandthatfurtherlanddevelopmentshouldbebasedonrigorousenvironmentalimpactnalyses.(XiaodongNa,ShuyingZang,NannanZhang,etc.2021)181920ShuqingZhaoÆShuguangLiuÆRunshengYin,etc.,202121四、LUCC研究方法1、Remotesensing22Thisworkshowsthevalueofusingdifferenttypesofsatellitedatatostudyclimateandland-useandland-coverchange.Coarse-resolutiontimeseries“survey〞dataareusedtoidentifyareaswherevariationsinphotosynthesishaveoccurred,thenLandsatandclimatedataareusedtounderstandpossibleland-usechangesand/orclimaticvariationinthespecific“survey〞areasidentified.23241989年1998年252、Geospatialanalysis26273、Drivingforces

目前,普遍认为导致土地利用与覆被变化的驱动力主要存在于自然和社会两个系统"28吴文婕,石培基,胡巍等对城市化背景下河西走廊LUCC的人文驱动力分析说明：〔1〕近20a,河西走廊耕地数量空间相对变化显著。〔2〕河西走廊经济增长与耕地非农化存在近似“kuznets〞曲线型关系,随着经济开展,耕地非农化速度先增大,而当经济开展到一定阶段时,随着经济增长耕地非农化速度逐渐减小,最终趋于平稳。(3)以城市化水平、社会经济以及农业技术开展为代表的人文驱动力因子在研究区近20a耕地的变化过程中起主导作用。〔水土保持研究，2021〕294、Modeling元胞自动机模型Agent-based模型系统动力学模型土地利用变化及其效应模型基于经验的统计模型变化测度模型30五、研究进展1、国际LUCC研究概况1995年IGBP和IHDP拟发?土地利用与土地覆被变化科学研究方案?1999，IGBP和IHDP又提出?LUCC研究实施策略?FAO、UNEP、IIASA相继确立与LUCC相关的研究工程美国、日本、欧共体分别建立不同层次的LUCC工程312、国内研究概况我国多年在土地利用调查、规划、根底理论研究、根底图件编制和资源环境数据库建设取得大量成果。3280年代出版?全1：100万土地利用图集?92年出版?中国土地利用?“八五〞期间中科院将“国家资源环境遥感宏观调查与动态分析〞工程列为院“八五〞重大工程1990年来，针对我国粮食平安、土地生态环境问题、典型地区土地利用变化与社会经济开展关系进行研究332021年2月26日,由北京师范大学和南京大学共同承担的全球变化研究重大科学方案工程“大尺度土地利用/覆盖变化对区域气候影响的研究〞〔2021CB952000；2021-2021〕〞第一课题“300年来我国土地利用状况和植被覆盖的时空演变特征及未来演化趋势〞正式启动。3435六、当前LUCC研究中的主要问题1、缺乏具有系统性及代表性的局部性研究2、LUCC研究中的跨学科问题3、LUCC研究中的数据问题4、尺度转换问题36实例：胶东半岛海岸带土地利用变化及其水文效应最终研究目的1、弄清陆地上人类——环境耦合系统变化的原因、结构和性质，并定量确定他们对人类——环境耦合系统的影响2、评估生态系统效劳的供给如何受人类——环境耦合系统变化的影响3、识别脆弱的和支撑性的人类——耦合系统对包括气候变化在内的相互作用的扰动的特征和动力学37研究所涉及的专题研究领域1、土地系统动力机制2、土地系统变化后果3、土地可持续性集成分析和模拟38技术路线DEM工作流模块流域边界和水系RS1980S2000S2021S1990SGIS解译土壤数据流域底层数据降雨数据空间差值基于LTM模型的土地利用变化模拟、预测基于CA-markov模型的土地利用变化模拟、预测对两个模型模拟结果比照、评价，选用精度高的模型2021sLUCC预测39LTM模型一个可以定量分析和预测土地利用变化的方法，该模型不仅能完美的集成多重传统的土地利用变化影响或者驱动因子，如，地形〔高程、坡度等〕、自然区位等，而且能集成多种社会经济信息，如，人口增长、可持续农业、交通、政策等。40LTM模型的核心功能之一，即，对土地利用分布和转换的相对概率分析，也采用BP神经网络算法。41CA-Markov模型此模型是基于Markov过程理论而形成的预测时间发生概率的一种方法，常用于具有无后效性特征地理事件的预测。在土地利用变化研究中，土地利用类型对Markov过程中的可能状态，而土地利用类型之间相互转换的面积数量或比重即为状态转移概率。42研究过程通过1979、1990、2000、2021年遥感数据进行解译，并绘制土地利用图通过DEM、土地利用现