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维普资讯 第 21卷 第 4期 农 业 工 程 学 报 Vo1．21 NO．4 56 2005年 4月 TransactionsoftheCSAE Apr． 2005 国家尺度耕地变化驱动力的定量分析方法 刘旭华 ，王劲峰 ，刘纪远 ，刘 明亮 ，孟 斌h’。 (1．中国科学院地理科学与资源研究所 ，北京 100101； 2．中国科学院 研究生院，北京 100039； 3．北京联合大学应用文理学院，北京 100083) 摘 要 ：该文使用中国1987～1989年和 2000年两期土地利用遥感调查数据 ，探索了国家尺度土地利用变化驱动力分析的 定量研究方法。以全国耕地变化为例 ，首先通过GIS和遥感技术对全国耕地变化与 自然 、社会经济状况进行综合分 区，然后 利用人工神经网络对各类型区的耕地变化的主导因素进行了分析。研究发现，东部沿海地区及 四川盆地 自1987年到 2000 年发生的耕地流失严重，城市化导致的城镇人 口增长进而导致城镇扩张、市场经济条件下区域经济之间的相互作用、第二、 三产业的迅速发展是其主导原因。在变量选取中大样本的神经网络训练得到较好结果 ，表明神经网络在土地利用变化驱动 力研究中具有强大能力，并说 明了先分区后筛选变量的研究思路的合理性。该研究方法对其他类型的土地利用变化驱动力 研究以及全球变化研究具有借鉴作用。 关键词 ：耕地利用变化 ；驱动力 ；定量研究 中图分类号 ：F301．24 文献标识码 ：A 文章编号 ：1002—6819(2005)04—0056—05 刘旭华，王劲峰，刘纪远 ，等．国家尺度耕地变化驱动力的定量分析方法[J]．农业工程学报，2005，21(4)：56—6O． LiuXuhua，WangJinfeng，LiuJiyuan，eta1．QuantitativeanalysisapproachestOthedrivingforcesofcultivatedland changesonanationalsq~le-[J~．TransactionsoftheCSAE，2005，21(4)：56—6O．(inChinesewithEnglishabstract) 量过多而掩盖或削弱了主要变量的作用。在处理这个 问 0 引 言 题时，通常是应用专家咨询或经验判断选择重要变量， 随着人 口、资源和环境问题的 日益突出，土地利用 ／ 带有较强的主观性；或假定其满足线性关系，采用因子 土地覆盖变化 (LUCC)研究 日益成为全球环境变化研 分析法、逐步回归法等对变量进行贡献分析 ，以剔除影 究 的前沿和热点领域[1]。其 中，土地利用变化机制是 响较弱的变量。然而 ，土地利用变化与其影响因子之间 LUCC研究的三大核心问题之一。 往往存在着强烈的局域非线性的关系，且各影响因子之 中国相对短缺的资源尤其是耕地的不足 ，是中国生 间的关系也是错综复杂的，采用线性 回归方法的各指标 存和发展的制约因素。中国国土资源部近 日公布 的 来选取变量存在很大的局限性。人工神经网络在解决局 《2003年度全 国土地利用变更调查结果 》显示，2003年 域非线性的问题时具有强大的能力。 因建设用地规模扩大、生态退耕和农业结构调整等因 本文在土地利用变化驱动力研究中，选取与国家粮 素 ，全国耕地净减少 253．74万hm。，耕地面积 由上年末 食安全密切相关的耕地变化进行研究，首先从系统动力 的 I2593．33万 hm。下降到去年末的 I2340万 hm 。 学的角度对耕地变化驱动力要素集进行分区，然后选择 日益增长的人 口、粮食安全和经济发展压力都要求我