滇中城市群国土空间格局多尺度演化模拟及优化配置

The evolution of different level land spatial pattern formation affected by many factors, such as natural, economic, ecological, social etc. , and has a high degree of scale dependence and scale coupling effect. On the basis of multi-source, multi-scale, multi-temporal spatial data resources and environment data of Yunnan Central urban agglomeration area, the spatial pattern of multi-scale evolution is revealed, by use of the methods of statistics, landscape index and information sequence mapping, and applying the improved CLUE-S model and cellular genetic model (CAGA) approaches to simulate and optimize the allocation of land and space pattern. The main research contents include: construction of multi-scale land and space resources and environment information database; analysis of the spatial pattern of land spatial dynamic change from multi-scale perspective, analysis of evolution law, establishment of the temporal spatial pattern evolution of land; the construction of land spatial pattern of multi-scale coupling model between structure and quantity with the spatial pattern of scale dependence; implementation of the optimization model of multi scale cellular genetic urban construction, ecological protection, basic farmland protection constraints and the accuracy of the model to be verified; to issue a new model and a compliance paradigm of land planning, land use planning and etc. based on the multi-scale land spatial pattern optimization allocation.

不同层级国土空间格局的演化形成受自然、经济、生态、社会等多种复杂因素的影响，并具有高度的尺度依赖性和尺度耦合效应，本研究以滇中城市群多源、多尺度、多时态国土空间数据和资源环境数据为基础，运用地统计、景观指数和信息图谱分析等方法揭示国土空间格局多尺度演化规律，运用改进的CLUE-S模型和元胞遗传模型（CAGA）探讨国土空间格局模拟和优化配置的方法。主要研究内容包括：（1）多尺度国土空间和资源环境信息数据库的构建；（2）从多尺度视角分析国土空间格局时空动态变化，探析演化规律，建立国土空间格局时空演化图谱；（3）构建国土空间格局多尺度耦合模型，揭示数量结构与空间格局之间的尺度依赖性；（4）建立基于城镇建设、生态保护、基本农田保护等约束条件下的多尺度元胞遗传优化配置模型，并验证模型精度；（5）研究基于多尺度国土空间格局优化配置为导向的国土规划、土地利用总体规划、多规合一的新模式和范式。

三生空间作为国土空间宏观尺度认知的基本范式，其形态和状态可在多种时空尺度上变化。若要正确理解格局与过程的关系就必须弄清尺度依赖问题，量化描述国土空间在各种时空尺度上的格局和过程。因此，本项目从多尺度视角出发，分析国土空间格局的演变规律及尺度依赖性，在此基础上探究在各功能空间协调下的优化配置方案，识别尺度间国土空间数量结构优化与空间布局优化的耦合性，提出多尺度多目标协同优化方法。.针对上述问题，课题以滇中城市群为基础，主要围绕以下内容开展了研究：（1）多尺度多源数据的综合集成及尺度转换研究，构建多源多尺度国土空间和资源环境信息数据库（2）分析多尺度国土空间格局时空演化规律，建立时空格局演化图谱；（3）研究国土空间格局多尺度演化规律、分异特征及空间自相关性，揭示尺度依赖性；（4）建立国土空间格局多尺度模拟模型，并验证模型精度；（5）建立多目标多尺度元胞遗传优化配置模型；（6）研究基于多尺度国土空间格局优化配置为导向的新模式和范式。.主要研究结果如下：（1）采用地理信息空间数据整合与组织的相关算法，实现矢量与栅格、空间与非空间、静态与动态的多源、多尺度国土空间信息数据综合集成，构建多尺度国土空间和资源环境信息数据库，形成一套高质量成果数据。（2）运用转移矩阵、信息图谱、分维数、方向分布等方法，从数量、结构及格局剖析国土空间时空演变规律及尺度效应，多种方法相互验证、优势互补，提高了实验结果的可靠性。建立国土空间格局时空演化图谱，定量化、定位化揭示了国土空间类型相互转化的空间来源和去向关联关系。（3）采用空间自相关方法，探究国土空间结构尺度规律特征；并运用空间自相关多个指标分析多尺度国土空间格局及驱动因子空间分布的空间自相关性，更进一步探析了尺度效应。（4）运用二元Logistic回归模型构建多尺度国土空间格局模拟模型，利用ROC值和分维数确定最佳栅格尺度。在此基础上，运用CLUE-S模型和FLUS模型模拟国土空间分布格局，为格局优化配置研究提供实验模型。（5）建立MCR-FLUS-Markov模型，提出一种多目标协同优化的国土空间格局配置方法，丰富了国土空间格局优化配置的新方案，深化了国土空间资源优化的新方法。（6）构建城市群生态安全格局，并将其与国土空间优化相结合，为城市群国土空间格局优化配置提供一种新的方法和范式。