CN115271373B 城市群弹性开发边界划定方法及系统 （华南理工大学）

本发明公开了一种城市群弹性开发边界划效率与权衡度筛选出最优情景的生态保护优先2S2：根据生态保护重要性评价指标空间数据库进行S5：选取土地利用变化的驱动因子，构建以自然因素和S6：根据历史土地利用数据，获得自然发展情景的目标年S7：根据土地利用变化驱动因子空间数据库和各S8：基于基期年土地利用数据和各土地利用选取生态保护重要性的评价指标，构建以生态保护重要性评价为目标层3min为指标所有像元值的最小值。使用QGIS软件的对栅格取样工具，将所有评价指标的栅格图层率的栅格转换而成的点图层，然后将点图层的属性表数据导入SPSS软件进行主成分分析，若主成分分析报告中的总方差解释结果显示：特征值大于1的主成分方差贡献率累积jj运用TerrSet软件的MCE模块的OWA算子机制，聚合不同情景下的主成分指标的位序权基于z种情景下的生态保护重要性评价模拟结果，进行降序排列下的累积生态保护重4在ArcGIS软件中使用聚合工具，将大于或等于生态保护重要性阈值为降低生态保护优先区的破碎化程度，利用情景z1的生态保护优先区图斑确定需要剔对比不同情景最终的生态保护优先区对于情景z1的生态保护重要性评价结果的保护效范围内情景z1的生态保护重要性平均值，瓦为整个研究区范围内情景z1的生态保护重要性选取土地利用变化的驱动因子，构建以自然因素和人文因素为准则层基于两期历史土地利用数据，运用PLUS模型的MarkovChain模基于两期历史土地利用数据，运用PLUS模型的提取土地利用扩张模块提类型的扩张斑块数据，以此为基础计算城镇建设用地扩张斑块面积中各非建设用地的占然发展情景的土地利用转移概率矩阵计算生态保护情景的土基于MarkovChain原理和生态保护情景的土地利用转移概率矩阵计算生态保护情景5基于土地利用变化驱动因子空间数据库和各土地利用类型的扩张斑块数据用PLUS模型ConfusionMatrixandFom模块进行模拟精基于各土地利用类型的扩张斑块数据计算各土地利用类型的扩张斑块面积在总扩张若Kappa系数大于0.8且Fom系数大于0.2，则PLUS模型的模拟结果和真实结果基本一PLUS模型的CARS模块模拟自然发展情景目标年土地利型的CARS模块模拟生态保护情景目标年土地利用空间将自然发展情景和生态保护情景目标年土地利用空间结构数据中城镇建设用地边界，情景筛选模块，用于提取各情景的生态保护优先区并筛选边界划定模块，用于模拟自然发展情景和生态保护情景的目标年土地利6生态系统服务和生态脆弱性所得的生态保护重要性，判定各地域生态约束强度的技术实[0004]另一方面，许多数学模型，如CA_Markov模型、约束性CA模型、神经网络模型、及多种土地利用斑块同步演化能力较弱。斑块生成土地利用变化模拟(Patch_generating[0005]本发明的目的在于解决现有技术忽略在城市群尺度上基于生态保护重要性评价7不同情景的生态保护优先区对于各情景的生态保护重要性评价结果的保护效率和权衡度，[0014]S7：根据土地利用变化驱动因子空间数据库和各土地利性评价为目标层、生态系统服务和生态脆弱性为准则层的生态保护重要性评价指标体系；8min为指标所有像元值的最小值。入SPSS软件进行主成分分析，生成主成分指标数据和主成分分析报告；进行KMO和[0027]若主成分分析报告中的总方差解释结果显示：特征值大于1的主成分方差贡献率[0034]运用TerrSet软件的MCE模块的OWA算子机制，聚合不同情景下的主成分指标的位值为50％对应的生态保护重要性像元值作为各情景生态保护9[0038]对比不同情景最终的生态保护优先区对于情景z1的生态保护重要性评价结果的Chain模块获得自然发展情景的目标年土地利用数量结[0046]基于MarkovChain原理和生态保护情景的土地利用转移概率矩阵计算生态保护为土地利用需求数据，基于第一期历史土地利用数据和各土地利用类型的发展概率数据，[0050]基于各土地利用类型的扩张斑块数据计算各土地利用类型的扩张斑块面积在总Kappa系数和Fom系数检验要求才能继续进先区为限制发展区，基于基期年土地利用数据和各土地利用类型的发展概率数据，运用PLUS模型的CARS模块模拟生态保护情景目标年土地利用空[0055]将自然发展情景和生态保护情景目标年土地利用空间结构数据中城镇建设用地[0058]主成分分析模块，用于根据生态保护重要性评价指标空间数据库进行主成分分[0066](1)本发明通过耦合生态系统服务指标和生态脆弱性指标的生态保护重要性评[0067](2)本发明运用PLUS模型进行土地利用模拟进而划定城市群开发边界，提供了将术在城市群等宏观尺度的开发边界划定技术研究方[0068](3)本发明提供了自然发展情景和生态保护情景的开发边界划定方法，满足了不用的ArcGIS等软件即可实现，适用于任何地区特定时间框架下研究区城市群开发边界划[0070]图2为实施例中情景5的生态保护优先区中面积小于阈值的图斑与所有图斑的数[0071]下面结合附图和具体实施例对本发明城市群弹性开发边界划定方法及系统作进不同情景的生态保护优先区对于各情景的生态保护重要性评价结果的保护效率和权衡度，[0079]S7：根据土地利用变化驱动因子空间数据库和各土地利[0082]对于正向指标和负向指标分别采用公式(1)和公式(2)进min为指标所有像元值的最小值。样工具，将所有评价指标的栅格图层取样至由研究所需分辨率的栅格转换而成的点图层，成分方差贡献率累积值检验。最终确定了基于生态保护重要性评价指标的主成分指标数[0089]若主成分分析报告中的总方差解释结果显示：特征值大于1的主成分方差贡献率[0093]权衡度(trade_off)表示为不同决策风险系数下主成分指标间的补偿程度，具体[0096]运用TerrSet软件的MCE模块的OWA算子机制，聚合不同情景下的主成分指标的位始值和2km2为步长，统计分析情景z1的生态保护优先区中面积小于阈值的图斑与所有图斑的土地利用变化驱动因子体系。从属于自然因素的地形和水域以及从属于人文因素的人发展情景的目标年土地利用数量结构和土地构。最后基于两期历史土地利用数据和模拟所得的基期年土地利用空间结构数据，运用PLUS模型ConfusionMatrixandFom模块进行模拟精Kappa系数和Fom系数检验要求才能继续进[0110]最后将自然发展情景和生态保护情景目标年土地利用空间结构数据中城镇建设此基础上基于OWA算子进行多情景的生态保护重要性评价模拟。根据生态保护重要性评价模拟结果提取各种情景下的生态保护优先区，并计算各情景的生态保护优先区的保护效min为指标所有像元值的最小值。验，适宜进行主成分提取。同时特征值大于1的5个主成分指标的方差贡献率累积值超过60因此本实施例数据通过主成分方差贡献率累积值检验，生成的主成分指标数据较为使用单调规则递增方法计算基于5个主成分指标的位序权重，具体计算方法如公式3、4所[0144]权衡度(trade_off)表示为不同决策风险系数下主成分指标间的补偿程度，具体[0150]运用TerrSet软件的MCE模块的OWA算子机制，聚合不同情景下的主成分指标的位[0152]基于9种情景下的生态保护重要性评价模拟结果，进行降序排列下的累积生态保于或等于生态保护重要性阈值的区域中相对聚集或邻近的图斑聚合为相对完整连片图斑，[0153]为降低生态保护优先区的破碎化程度，利用情景5的生态保护优先区图斑确定需始值和2km2为步长，统计分析情景5的生态保护优先区中面积小于阈值的图斑与所有图斑出现增长率为0的转折点)对应的最小面积阈值26km2作为最终的图斑面积阈值将拐点，并地图。对比不同情景最终的生态保护优先区对于情景5的生态保护重要性评价结果的保护[0156]表6不同情景的生态保护优先区范围内情景5的生态保护重要性平均值以及保护[0168]评价结果统一运用公式进行归一化处理，以消除不同驱动因子之间的量纲影发展情景的2050年土地利用数量结构(如表12中所示)和土地利用转移概率矩阵(如表9所PLUS模型的LEAS模块输出各土地利用类型的发展概限制任何土地利用类型之间的转移。递减阈值的衰减系数(0.9)、随机斑块种子的概率地利用空间结构数据，运用PLUS模型ConfusionMatrixandFom模块进行模拟精度验证。据，运用PLUS模型的CARS模块模拟生态保护情景2050年土地利用空间结构空间分布地图。最后将自然发展情景和生态保护情景2050年土地利用空间结构空间分布地图中城镇建设[0192](1)本发明通过耦合生态系统服务指标和生态脆弱性指标的生态保护重要性评[0193](2)本发明运用PLUS模型进行土地利用模拟进而划