一種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法。從土地環(huán)境立體三維連續(xù)時(shí)空的角度出發(fā)，建立了土地環(huán)境影響要素耦合系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，再?gòu)耐恋丨h(huán)境天、地、生3個(gè)方面，采用改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建基于“天－地－生”模式的城市群土地環(huán)境要素交互作用的關(guān)聯(lián)耦合模型，最后定量分析城市群土地環(huán)境系統(tǒng)天、地、生要素的耦合特征，進(jìn)行城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是建立基于“天－地－生”模式的土地環(huán)境演變要素耦合關(guān)聯(lián)模型，充分考慮土地環(huán)境時(shí)空連續(xù)拓?fù)涮匦?，評(píng)價(jià)結(jié)果更能客觀反映城市群土地環(huán)境的演化階段，為解決土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)單一尺度研究導(dǎo)致的限制土地利用科學(xué)規(guī)劃與決策問(wèn)題提供一種可行的方法。
【專利說(shuō)明】—種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地理信息系統(tǒng)(GIS)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法。該方法從土地環(huán)境天、地、生方面，為土地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供一種結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、代數(shù)學(xué)和幾何學(xué)方法的基于“天-地-生”模式的城市群土地環(huán)境評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，我國(guó)的城市空間形態(tài)開始由單體型城市向都市圈、城市帶等組合城市形態(tài)轉(zhuǎn)換，城市群概念被越來(lái)越廣泛地加以使用。目前城市群土地環(huán)境的研究現(xiàn)狀中，學(xué)者們的研究多圍繞在城市群地域結(jié)構(gòu)、空間格局、空間承載力、城市競(jìng)爭(zhēng)力等方面開展應(yīng)用型土地利用變化規(guī)律的研究，理論和方法常采用地理學(xué)中的景觀論與區(qū)位論、社會(huì)學(xué)中的行為論以及相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論等；而隨著數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，定量化研究土地利用變化也形成熱點(diǎn)，模型大多側(cè)重于土地利用空間變化機(jī)制研究。由于土地環(huán)境具有幾大基本特性:整體性、區(qū)域性、動(dòng)態(tài)性和相對(duì)穩(wěn)定性，其環(huán)境要素類型較多且較復(fù)雜，具有較強(qiáng)的時(shí)空連續(xù)拓?fù)湫浴?br> [0003]因此，如何從土地環(huán)境的連續(xù)時(shí)空拓?fù)涮匦猿霭l(fā)，構(gòu)建科學(xué)的土地環(huán)境時(shí)空演變影響因子體系，提出全面的土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，從而提高政府決策的科學(xué)化程度，是土地環(huán)境評(píng)價(jià)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前對(duì)土地環(huán)境演變的自然、經(jīng)濟(jì)社會(huì)要素的時(shí)空單一性研究問(wèn)題，克服缺少考慮土地環(huán)境的整體性、區(qū)域性、動(dòng)態(tài)性和時(shí)空連續(xù)拓?fù)湫缘牟蛔?，提供一種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法。
[0005]本發(fā)明的思路:從土地環(huán)境立體三維連續(xù)時(shí)空的角度出發(fā)，以定性與定量分析相結(jié)合的方法建立土地環(huán)境影響要素耦合系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從土地環(huán)境天、地、生3個(gè)方面，構(gòu)建基于“天-地-生”模式的城市群土地環(huán)境要素交互作用的關(guān)聯(lián)度模型和耦合度模型，定量揭示出城市群土地環(huán)境系統(tǒng)天、地、生要素的耦合特征，進(jìn)行城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上體系通過(guò)相互作用從一個(gè)向另一個(gè)傳輸能量的現(xiàn)象；概括的說(shuō)耦合就是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體相互依賴于對(duì)方的一個(gè)量度。而土地環(huán)境作為一個(gè)相對(duì)完整且聯(lián)系緊密的生態(tài)和地理系統(tǒng)，是一個(gè)立體的三維空間連續(xù)實(shí)體。其立體空間構(gòu)成物質(zhì)可大致劃分為:地上層氣候、小氣候、部分植物、微生物和動(dòng)物等；地表層有陸地水文、土壤、淺層地下水、部分植物、動(dòng)物和微生物、人類活動(dòng)的結(jié)果等；地下層有土壤層之下的巖石和深層地下水等。土地環(huán)境是各種自然的物理、化學(xué)、生物過(guò)程及人類的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的結(jié)果，并使之成為一個(gè)立體的三維連續(xù)空間。因此，可以把土地環(huán)境與其影響要素子系統(tǒng)通過(guò)各自的耦合要素產(chǎn)生相互作用關(guān)系而彼此影響的現(xiàn)象假定為土地環(huán)境影響要素耦合?；谕恋丨h(huán)境天、地、生三個(gè)層面出發(fā)，其中“天”是指土地上層的大氣環(huán)境、氣候環(huán)境等天文氣象條件；“地”是指土地地表層的地形、地貌、水環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、植被、水文、土壤等地理?xiàng)l件；“生”是指土地環(huán)境中的人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、土地利用方式、交通狀況和文化特征等人文社會(huì)條件，按照其相互作用的耦合程度，從而構(gòu)建土地環(huán)境演變的“天-地-生”模式。
[0007]在土地環(huán)境系統(tǒng)中，天、地、生要素交互耦合關(guān)系為:土地要素變化作用于土地環(huán)境，而土地環(huán)境又產(chǎn)生反作用促使土地要素隨時(shí)空發(fā)生變化。例如人類活動(dòng)的主要方式就是土地利用，土地利用在改變土地環(huán)境因子、景觀格局與物質(zhì)能量循環(huán)的同時(shí)，影響了土壤的有機(jī)碳成分、土壤的養(yǎng)分循環(huán)和生態(tài)變化過(guò)程，也影響著區(qū)域土地環(huán)境系統(tǒng)服務(wù)功能；土壤水分時(shí)空變異是由多重尺度上的土地利用(植被)、氣象(降雨)、地形、土壤、人為活動(dòng)等諸因子綜合作用的結(jié)果。在土地環(huán)境系統(tǒng)循環(huán)中，只有各要素相互作用才能驅(qū)動(dòng)區(qū)域土地環(huán)境向良性的方向演化與發(fā)展，這種復(fù)雜作用關(guān)系由土地環(huán)境的多維影響要素來(lái)關(guān)聯(lián)。“天-地-生”模式揭示出土地環(huán)境演變中人地相互作用的循環(huán)鏈接關(guān)系，構(gòu)成模式的基本層面；天、地、生各鏈節(jié)點(diǎn)的概念內(nèi)涵總和構(gòu)成準(zhǔn)則層，并通過(guò)基本層面達(dá)到土地環(huán)境的整體演變。因此，“天-地-生”模式框架強(qiáng)調(diào)人與自然環(huán)境系統(tǒng)的整體性、和諧性、永續(xù)性以及時(shí)空的連續(xù)性，是一個(gè)縱向時(shí)空3層面、橫向成鏈?zhǔn)?、彼此緊密聯(lián)系的循環(huán)框架體系。
[0008]土地環(huán)境時(shí)空演變是由多重尺度上的土地環(huán)境多維要素(天、地、生)等多因子綜合作用的結(jié)果，而“天、地、生”土地環(huán)境要素與土地環(huán)境時(shí)空演變同時(shí)存在內(nèi)在關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性。將土地環(huán)境作為因變量Y，天、地、生綜合要素分別作為A、E、L，則Y隨時(shí)空變化的總量表達(dá)為:
[0009]Y = f (A, E, L) + μ
[0010]其中，μ為隨機(jī)誤差項(xiàng)，A、E、L分別土地環(huán)境天、地、生影響綜合值，反映城市群土地環(huán)境各天、地、生要素總和對(duì)其環(huán)境演變的耦合作用。
[0011]本發(fā)明方法的具體步驟為:
[0012](I)在遵循科學(xué)性、綜合性、可操作性、完備性、動(dòng)態(tài)性、定性及定量分析原則的基礎(chǔ)上，采用文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)綜合分析的方法，從人地關(guān)系理論出發(fā)，按照土地環(huán)境的連續(xù)立體三維空間特性，形成由天、地、生三個(gè)不同層面的一級(jí)指標(biāo)，并將該子層面系統(tǒng)分別進(jìn)行聚類分析與評(píng)價(jià)，確定土地環(huán)境演變的影響二級(jí)指標(biāo)結(jié)構(gòu)。
[0013](2)由于不同要素的數(shù)據(jù)具有不同的單位和量綱，因而其數(shù)值的差異會(huì)很大，對(duì)分類結(jié)果產(chǎn)生影響，因此對(duì)指標(biāo)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除指標(biāo)之間變化趨勢(shì)、量綱的不一致及數(shù)量級(jí)的差異現(xiàn)象，通過(guò)比重法計(jì)算進(jìn)行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，設(shè)有η個(gè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)
(Χι?Χ2?......，xn)，且已取得m個(gè)參評(píng)對(duì)象的指標(biāo)的數(shù)據(jù)XijQ=U,......，m;j=l,2,......,
η)為原始數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于“天-地-生”的城市群土地環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，其特征在于具體步驟為: (1)在遵循科學(xué)性、綜合性、可操作性、完備性、動(dòng)態(tài)性、定性及定量分析原則的基礎(chǔ)上，采用文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)綜合分析的方法，從人地關(guān)系理論出發(fā)，按照土地環(huán)境的連續(xù)立體三維空間特性，形成由天、地、生三個(gè)不同層面的一級(jí)指標(biāo)，并將該子層面系統(tǒng)分別進(jìn)行聚類分析與評(píng)價(jià)，確定土地環(huán)境演變的影響二級(jí)指標(biāo)結(jié)構(gòu)； (2)由于不同要素的數(shù)據(jù)具有不同的單位和量綱，因而其數(shù)值的差異會(huì)很大，對(duì)分類結(jié)果產(chǎn)生影響，因此對(duì)指標(biāo)要素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除指標(biāo)之間變化趨勢(shì)、量綱的不一致及數(shù)量級(jí)的差異現(xiàn)象，通過(guò)比重法計(jì)算進(jìn)行指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，設(shè)有η個(gè)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)(X1,X2?......，xn)，且已取得m個(gè)參評(píng)對(duì)象的指標(biāo)的數(shù)據(jù)XijQ=U,......，m;j=l,2,......,η)為原始數(shù)據(jù)；

【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103514377SQ201310478273
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】李景文, 陸妍玲, 黃志英 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)