一種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法。從土地環境立體三維連續時空的角度出發，建立了土地環境影響要素耦合系統的評價指標體系，再從土地環境天、地、生3個方面，采用改進的灰色關聯分析，構建基于“天－地－生”模式的城市群土地環境要素交互作用的關聯耦合模型，最后定量分析城市群土地環境系統天、地、生要素的耦合特征，進行城市群土地環境影響評價。本發明的優點是建立基于“天－地－生”模式的土地環境演變要素耦合關聯模型，充分考慮土地環境時空連續拓撲特性，評價結果更能客觀反映城市群土地環境的演化階段，為解決土地環境影響評價單一尺度研究導致的限制土地利用科學規劃與決策問題提供一種可行的方法。
【專利說明】—種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于地理信息系統(GIS)【技術領域】，特別涉及一種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法。該方法從土地環境天、地、生方面，為土地環境質量評價提供一種結合地理信息系統(GIS)技術、代數學和幾何學方法的基于“天-地-生”模式的城市群土地環境評價方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市化進程的加速推進，我國的城市空間形態開始由單體型城市向都市圈、城市帶等組合城市形態轉換，城市群概念被越來越廣泛地加以使用。目前城市群土地環境的研究現狀中，學者們的研究多圍繞在城市群地域結構、空間格局、空間承載力、城市競爭力等方面開展應用型土地利用變化規律的研究，理論和方法常采用地理學中的景觀論與區位論、社會學中的行為論以及相關經濟學理論等；而隨著數學與計算機技術的普及，定量化研究土地利用變化也形成熱點，模型大多側重于土地利用空間變化機制研究。由于土地環境具有幾大基本特性:整體性、區域性、動態性和相對穩定性，其環境要素類型較多且較復雜，具有較強的時空連續拓撲性。
[0003]因此，如何從土地環境的連續時空拓撲特性出發，構建科學的土地環境時空演變影響因子體系，提出全面的土地環境影響評價方法，從而提高政府決策的科學化程度，是土地環境評價亟待解決的問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是針對目前對土地環境演變的自然、經濟社會要素的時空單一性研究問題，克服缺少考慮土地環境的整體性、區域性、動態性和時空連續拓撲性的不足，提供一種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法。
[0005]本發明的思路:從土地環境立體三維連續時空的角度出發，以定性與定量分析相結合的方法建立土地環境影響要素耦合系統的評價指標體系，從土地環境天、地、生3個方面，構建基于“天-地-生”模式的城市群土地環境要素交互作用的關聯度模型和耦合度模型，定量揭示出城市群土地環境系統天、地、生要素的耦合特征，進行城市群土地環境影響評價。
[0006]本發明是這樣實現的:耦合是指兩個或兩個以上體系通過相互作用從一個向另一個傳輸能量的現象；概括的說耦合就是指兩個或兩個以上的實體相互依賴于對方的一個量度。而土地環境作為一個相對完整且聯系緊密的生態和地理系統，是一個立體的三維空間連續實體。其立體空間構成物質可大致劃分為:地上層氣候、小氣候、部分植物、微生物和動物等；地表層有陸地水文、土壤、淺層地下水、部分植物、動物和微生物、人類活動的結果等；地下層有土壤層之下的巖石和深層地下水等。土地環境是各種自然的物理、化學、生物過程及人類的社會經濟活動的結果，并使之成為一個立體的三維連續空間。因此，可以把土地環境與其影響要素子系統通過各自的耦合要素產生相互作用關系而彼此影響的現象假定為土地環境影響要素耦合。基于土地環境天、地、生三個層面出發，其中“天”是指土地上層的大氣環境、氣候環境等天文氣象條件；“地”是指土地地表層的地形、地貌、水環境、地質構造、植被、水文、土壤等地理條件；“生”是指土地環境中的人類經濟發展模式、人口、社會經濟、土地利用方式、交通狀況和文化特征等人文社會條件，按照其相互作用的耦合程度，從而構建土地環境演變的“天-地-生”模式。
[0007]在土地環境系統中，天、地、生要素交互耦合關系為:土地要素變化作用于土地環境，而土地環境又產生反作用促使土地要素隨時空發生變化。例如人類活動的主要方式就是土地利用，土地利用在改變土地環境因子、景觀格局與物質能量循環的同時，影響了土壤的有機碳成分、土壤的養分循環和生態變化過程，也影響著區域土地環境系統服務功能；土壤水分時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、人為活動等諸因子綜合作用的結果。在土地環境系統循環中，只有各要素相互作用才能驅動區域土地環境向良性的方向演化與發展，這種復雜作用關系由土地環境的多維影響要素來關聯。“天-地-生”模式揭示出土地環境演變中人地相互作用的循環鏈接關系，構成模式的基本層面；天、地、生各鏈節點的概念內涵總和構成準則層，并通過基本層面達到土地環境的整體演變。因此，“天-地-生”模式框架強調人與自然環境系統的整體性、和諧性、永續性以及時空的連續性，是一個縱向時空3層面、橫向成鏈式、彼此緊密聯系的循環框架體系。
[0008]土地環境時空演變是由多重尺度上的土地環境多維要素(天、地、生)等多因子綜合作用的結果，而“天、地、生”土地環境要素與土地環境時空演變同時存在內在關聯性和規律性。將土地環境作為因變量Y，天、地、生綜合要素分別作為A、E、L，則Y隨時空變化的總量表達為:
[0009]Y = f (A, E, L) + μ
[0010]其中，μ為隨機誤差項，A、E、L分別土地環境天、地、生影響綜合值，反映城市群土地環境各天、地、生要素總和對其環境演變的耦合作用。
[0011]本發明方法的具體步驟為:
[0012](I)在遵循科學性、綜合性、可操作性、完備性、動態性、定性及定量分析原則的基礎上，采用文獻統計綜合分析的方法，從人地關系理論出發，按照土地環境的連續立體三維空間特性，形成由天、地、生三個不同層面的一級指標，并將該子層面系統分別進行聚類分析與評價，確定土地環境演變的影響二級指標結構。
[0013](2)由于不同要素的數據具有不同的單位和量綱，因而其數值的差異會很大，對分類結果產生影響，因此對指標要素進行標準化處理，以消除指標之間變化趨勢、量綱的不一致及數量級的差異現象，通過比重法計算進行指標的標準化處理，設有η個定量評價指標
(Χι?Χ2?......，xn)，且已取得m個參評對象的指標的數據XijQ=U,......，m;j=l,2,......,
η)為原始數據。
【權利要求】
1.一種基于“天-地-生”的城市群土地環境影響評價方法，其特征在于具體步驟為: (1)在遵循科學性、綜合性、可操作性、完備性、動態性、定性及定量分析原則的基礎上，采用文獻統計綜合分析的方法，從人地關系理論出發，按照土地環境的連續立體三維空間特性，形成由天、地、生三個不同層面的一級指標，并將該子層面系統分別進行聚類分析與評價，確定土地環境演變的影響二級指標結構； (2)由于不同要素的數據具有不同的單位和量綱，因而其數值的差異會很大，對分類結果產生影響，因此對指標要素進行標準化處理，以消除指標之間變化趨勢、量綱的不一致及數量級的差異現象，通過比重法計算進行指標的標準化處理，設有η個定量評價指標(X1,X2?......，xn)，且已取得m個參評對象的指標的數據XijQ=U,......，m;j=l,2,......,η)為原始數據；

【文檔編號】G06F19/00GK103514377SQ201310478273
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】李景文, 陸妍玲, 黃志英 申請人:桂林理工大學