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基于GWR模型的耕地利用时空演变及驱动因素研究-以武汉城市圈为例

作　者: 茆三芹
导　师: 董捷
学　校: 华中农业大学
专　业: 土地资源管理
关键词: 武汉城市圈耕地利用变化时空演变驱动因素 GWR模型
分类号: F301.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

耕地是很特殊和宝贵的资源,是人类的衣食来源,对人类的生存和发展都具有非常重要的意义。在我国,随着经济发展、人口增加,人均耕地占有量急剧下降,耕地已然成为十分短缺的资源,耕地资源变化也受到国内外的广泛关注。武汉城市圈是湖北省乃至整个中部地区经济崛起的焦点和核心。该区域人口密集、工业分布集中,目前正处于工业化的中期阶段,其经济的快速发展、人口的迅速增加必然会对该区域的土地利用尤其是耕地利用产生巨大影响,同时也将导致武汉城市圈逐渐面临耕地利用紧张、环境资源制约等问题。合理规划土地资源和保护耕地必然成为实现区域可持续发展的迫切要求。而城市圈的区域复杂性使得城市圈的耕地利用兼具特殊性和复杂性。因此,从县级尺度来研究耕地利用的时空演变规律,不仅可以为该区域各县(市、区)耕地资源的因时、因地的有效管理提供指导,促进区域耕地保护工作的开展,而且可为实现武汉城市圈及其它城市圈耕地可持续利用提供参考。地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression Model,简称GWR模型)与一般的回归方法相比,能更好地描述空间差异性。通过建立GWR模型,并以县(市、区)为研究视角,得出各县(市、区)的耕地利用变化趋势及驱动因素的空间差异,可以更好地研究和理解武汉城市圈的耕地利用变化的过程及机制,这将为各地区切实做到因地制宜保护耕地提供理论支持。本文以GWR模型为主要研究方法,借助ArcGIS9.3、SPSS17.0等软件实现数据分析、模型运行,以期更好地分析武汉城市圈耕地利用的时空演变规律。本文首先对当前耕地利用变化、驱动因素研究及预测的相关概念、方法和国内外研究成果进行了梳理和回顾,并阐述了可持续利用理论、集聚效应理论等基础理论及方法原理。其次,在理论指导下,运用定性和定量相结合的方法,从数量、空间、程度等方面分析以县(市、区)为单位的小尺度下的武汉城市圈耕地利用的时空变化特征。然后在验证GWR预测模型精度的基础上,预测耕地利用数量的未来变化趋势。再次,在耕地利用时空演变的分析基础上,应用主成分分析法筛选出主导驱动因子,结合GWR模型,探讨主导因子对耕地利用变化的时空影响机制,寻找出耕地利用变化与主导因子间的内在联系。最后,结合实证分析提出相关政策建议。

全文目录

图表目录  7-9
摘要  9-10
Abstract  10-12
1 绪论  12-22
  1.1 研究背景、目的及意义  12-14
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究目的  13
    1.1.3 研究意义  13-14
  1.2 国内外研究综述  14-18
    1.2.1 土地利用变化研究进展  14-15
    1.2.2 耕地利用变化研究进展  15-16
    1.2.3 GWR模型研究进展  16-18
    1.2.4 文献综述小结  18
  1.3 研究内容、研究方法和技术路线  18-20
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 研究方法  19
    1.3.3 技术路线  19-20
  1.4 论文的可能创新点  20-22
2 相关概念、理论和方法  22-27
  2.1 相关概念  22
    2.1.1 城市圈  22
    2.1.2 土地利用  22
  2.2 基础理论  22-24
    2.2.1 集聚效应理论  22-23
    2.2.2 可持续利用理论  23-24
  2.3 GWR模型  24-27
    2.3.1 模型原理  24
    2.3.2 空间权函数的选择  24-25
    2.3.3 带宽的确定和优化  25-27
3 研究区域、数据来源与处理  27-33
  3.1 研究区域概况  27-32
    3.1.1 地理位置  27-28
    3.1.2 自然条件  28-29
    3.1.3 社会经济概况  29-30
    3.1.4 各县(市、区)土地利用现状分析  30-32
  3.2 数据来源与处理  32-33
4 武汉城市圈耕地利用时空变化及趋势分析  33-46
  4.1 武汉城市圈耕地利用现状分析  33
  4.2 武汉城市圈耕地利用数量变化分析  33-36
    4.2.1 武汉城市圈耕地利用数量的总体变化分析  33-34
    4.2.2 武汉城市圈耕地利用变化的空间差异分析  34-36
  4.3 武汉城市圈耕地利用空间动态变化分析  36-38
  4.4 武汉城市圈耕地利用程度变化分析  38-40
  4.5 武汉城市圈耕地利用变化的趋势预测  40-44
    4.5.1 预测因素的选择  40-41
    4.5.2 GWR预测模型的建立及验证  41-43
    4.5.3 预测结果分析  43-44
    4.5.4 武汉城市圈耕地利用变化的趋势分析  44
  4.6 小结  44-46
5 武汉城市圈耕地利用变化的驱动因素及空间差异变化  46-70
  5.1 社会经济驱动因素的综合评价  47-58
    5.1.1 主成分分析过程  47-52
    5.1.2 主成分分析结果的定性分析  52-55
    5.1.3 驱动因素影响作用的综合得分  55-58
  5.2 GWR模型的构建、运行与检验  58-62
    5.2.1 耕地利用的空间自相关检验  58-59
    5.2.2 GWR模型公式及模型计算  59-60
    5.2.3 模型检验  60-62
  5.3 GWR模型的输出结果  62-63
  5.4 各主导因子对耕地利用影响程度的空间差异变化分析  63-69
    5.4.1 GDP因子对耕地利用影响的空间差异变化分析  63-65
    5.4.2 人口因子对耕地利用影响的空间差异变化分析  65
    5.4.3 产业结构因子对耕地利用影响的空间差异变化分析  65-67
    5.4.4 人民生活水平因子对耕地利用影响的空间差异变化分析  67-68
    5.4.5 粮食单产因子对耕地利用影响的空间差异变化分析  68-69
  5.5 小结  69-70
6 结论与建议  70-75
  6.1 研究结论  70-71
  6.2 政策建议  71-73
  6.3 研究不足与展望  73-75
参考文献  75-80
附录  80-88
致谢  88

基于GWR模型的耕地利用时空演变及驱动因素研究-以武汉城市圈为例

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