土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣是俄國(guó)數(shù)學(xué)家馬爾科夫提出的控制理論中的矩陣，是時(shí)間和初始時(shí)間的函數(shù)，可以將時(shí)間的狀態(tài)向量和此矩陣相乘，得到時(shí)間時(shí)的狀態(tài)向量。

他在20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)：一個(gè)系統(tǒng)的某些因素在轉(zhuǎn)移過程中，第n次結(jié)果只受第n-1的結(jié)果影響，即只與上一時(shí)刻所處狀態(tài)有關(guān)，而與過去狀態(tài)無關(guān)。 在馬爾科夫分析中，引入狀態(tài)轉(zhuǎn)移這個(gè)概念。所謂狀態(tài)是指客觀事物可能出現(xiàn)或存在的狀態(tài)；狀態(tài)轉(zhuǎn)移是指客觀事物由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)。2100433B

流域土地利用模型分類

土地利用變化的研究方法一建立土地利用變化模型。從土地利用土地覆蓋變化的涵義及研究?jī)?nèi)容出發(fā)構(gòu)建土地利用變化模型，是深入了解土地利用變化成因、過程，預(yù)測(cè)未來發(fā)展變化趨勢(shì)及環(huán)境影響的重要途徑，也是土地利用變化研究的主要方法。土地利用變化研究中的模型可概括為以下三種類型：

(1)系統(tǒng)診斷模型

系統(tǒng)診斷模型是深入了解土地利用變化機(jī)制的主要手段，可分為兩種類型的模型：

①基于經(jīng)驗(yàn)的概念化邏輯診斷模型，如土地利用變化驅(qū)動(dòng)力概念診斷模型。

概念化診斷模型是一種基于經(jīng)驗(yàn)的定性分析模型，它是建立定量分析模型的基礎(chǔ)。概念性機(jī)理模型方面，一類是以經(jīng)濟(jì)學(xué)理論為基礎(chǔ)的，如一般概念性屠能-李嘉圖模型(GTR)就是建立在地租理論基礎(chǔ)上的。GTR模型對(duì)傳統(tǒng)的Thunen模型進(jìn)行了擴(kuò)展在模型中運(yùn)用了兩種解釋變量：一種變量反映了土地利用的區(qū)位差異，稱為屠能成分，另一種變量反映立地質(zhì)量(通常是土地的自然條件)，稱為李嘉圖變量。國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所(ⅡASA)建立的農(nóng)業(yè)土地利用變化模型則是以經(jīng)濟(jì)學(xué)中的一般均衡原理為基礎(chǔ)的。模型從基本競(jìng)爭(zhēng)模型出發(fā)，將某一區(qū)域的土地利用格局看作是每個(gè)土地經(jīng)營(yíng)者個(gè)體決策的結(jié)果。決策者基于土地自然條件為其提供的幾種用途選擇(由土地的多宜性決定)和體制因素(法律，政策，文化，習(xí)俗)對(duì)用途的限制，根據(jù)各種用途的投入產(chǎn)出函數(shù)，挑選獲利最大的用途。土地利用的變化可能源自各種用途的可能性發(fā)生變化，也可能源于各種用途比較效益的變化。前者可能由于土地政策的放松或收緊，技術(shù)進(jìn)步改變了各種用途的生產(chǎn)函數(shù)，或者土地經(jīng)營(yíng)者所面對(duì)的資源約束(勞動(dòng)力，資本)發(fā)生了變化，后者往往源自各種投入和產(chǎn)出的價(jià)格波動(dòng)。

②基于經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)診斷模型，如土地利用變化機(jī)制統(tǒng)計(jì)診斷模型。

由于土地資源是一個(gè)自然．人文綜合體，土地利用及土地覆蓋變化不僅受自然因素的影響，而且受社會(huì)、人文因素的綜合影響，僅僅通過直接測(cè)量無法充分分析土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力。因此需要將在一系列時(shí)空尺度下的觀測(cè)結(jié)果同經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗦?lián)系，用一組觀察變量(如地貌、氣候、土壤、地表質(zhì)地、地勢(shì)等自然因素)，結(jié)合一組輔助性變量(如統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這樣既能提供一個(gè)綜合的方法來認(rèn)識(shí)土地利用變化，同時(shí)也為政策的制定提供了依據(jù)。統(tǒng)計(jì)診斷模型的建立為地理相關(guān)性預(yù)測(cè)及土地利用環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。如中國(guó)農(nóng)科院與荷蘭瓦赫寧根大學(xué)共同開發(fā)的中國(guó)土地利用變化模型(CLUE．CH)，在不同的規(guī)模尺度，通過相關(guān)和回歸分析，找出影響土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)因子，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來土地利用的變化情景；經(jīng)驗(yàn)性診斷模型往往能將模擬結(jié)果直觀地反映在地圖上，為未來土地利用管理決策提供參考。但該類模型缺乏相應(yīng)的理論背景，更多地依賴以往的數(shù)據(jù)來推測(cè)未來土地利用變化的規(guī)律，而且在數(shù)據(jù)選取時(shí)常常受數(shù)據(jù)可得性的制約和模型開發(fā)者主觀意志的影響。

(2)土地利用動(dòng)態(tài)變化模型

土地利用動(dòng)態(tài)變化包括土地資源的數(shù)量、質(zhì)量隨時(shí)間的變化，也包括土地利用的空間變化及土地利用類型組合方式的變化，同時(shí)也包括未來土地資源需求量的變化。因此，土地利用動(dòng)態(tài)變化模型包括土地資源數(shù)量變化模型、土地資源生態(tài)背景質(zhì)量變化模型、土地利用空間變化模型、土地利用變化區(qū)域差異模型、土地利用程度變化模型、土地需求量預(yù)測(cè)模型，此外還包括土地利用變化驅(qū)動(dòng)力模型。建立土地利用動(dòng)態(tài)變化模型是研究土地利用變化過程、土地利用變化程度及未來發(fā)展變化趨勢(shì)的主要手段。

土地利用變化，由于影響到了人類生存與發(fā)展的自然基礎(chǔ)，如氣候、土壤、植被、水資源與生物多樣性等，影響到地球生物化學(xué)圈層的結(jié)構(gòu)、功能以及地球系統(tǒng)能量與物質(zhì)循環(huán)等方面，與全球的氣候變化、生物多樣性的減少、生態(tài)環(huán)境演變以及人類與環(huán)境之間相互作用的可持續(xù)性等密切相關(guān)。至今為止，有不少類似的研究著力于通過建立模型來探討土地利用的變化，但真正將土地利用變化與其空間分布相結(jié)合，探討不同尺度上土地利用的時(shí)空演變規(guī)律的動(dòng)態(tài)模型并不多見。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源區(qū)劃所與荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，建立的中國(guó)土地利用變化及其影響模型(CLUS-CH)，屬于一種動(dòng)態(tài)的土地利用時(shí)空變化模擬模型，可以說是在LUCC研究領(lǐng)域的一項(xiàng)有益探索。

(3)土地利用變化綜合評(píng)價(jià)模型

由于各類模型所具有的功能不同，因此，將多種模型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來構(gòu)建綜合模型用于研究LUcC的驅(qū)動(dòng)機(jī)制并進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬是一個(gè)重要方向。這方面，近年來出現(xiàn)的CLUE-S模型是一個(gè)較好的代表，它具備同時(shí)預(yù)測(cè)土地利用及土地覆被數(shù)量和空間位置變化的能力。

建立模型，還應(yīng)落實(shí)到空間上，即與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合。目前，這樣的模型還處在探索之中。像資源環(huán)境研究領(lǐng)域的其它問題一樣，最大的挑戰(zhàn)來自于問題的復(fù)雜性。土地利用及土地覆被變化的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子間在不同的空間和時(shí)間尺度上錯(cuò)綜復(fù)雜的相互關(guān)系，使這種變化具有較大的不確定性。顯然，驅(qū)動(dòng)因子一土地利用一土地覆被系統(tǒng)的變化機(jī)制不是單一的模型所能刻畫的。因此，需要采取多種手段進(jìn)行綜合研究。

流域土地利用驅(qū)動(dòng)力分析

土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力主要來自三個(gè)方面：(1)自然因素，由于自然因素導(dǎo)致土地的屬性發(fā)生變化，迫使人們改變土地利用的方式，可認(rèn)為是被動(dòng)性的變化，而且變化速度相對(duì)比較緩慢；(2)社會(huì)因素，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同時(shí)期，人們觀念和政府政策的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致人們對(duì)土地產(chǎn)出的種類和數(shù)量的需求發(fā)生變化，導(dǎo)致土地利用發(fā)生變化，可認(rèn)為是主動(dòng)性的變化；(3)科技進(jìn)步，使得人們從科學(xué)的角度合理規(guī)劃使用土地，導(dǎo)致土地利用的變化，可稱之為技術(shù)性變化，可稱之為技術(shù)性變化。