中国北方农牧交错带土地利用变化驱动力的尺度效应分析

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1、第20卷　第3期地理与地理信息科学Vol.20No.32004年5月GeographyandGeo-InformationScienceMay2004中国北方农牧交错带土地利用变化驱动力的尺度效应分析1,22邓祥征,战金艳(1.中国科学院农业政策研究中心,北京100101;2.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101)摘要“可塑性面积单元问题”是对面积数据进行空间统计分析时不可回避的问题。该文以我国北方农牧交错带土:地利用变化驱动力研究为契机,探讨了由于“可塑性面积单元问题”的存在而导致的土地利用变化驱动力研究中的尺度效应问题。通过构建土地利用变化驱动力模型,探究了20世纪80年代

2、以来我国北方农牧交错带土地利用变化的驱动机制。研究表明,反映驱动因子与土地利用变化(耕地扩张与草地收缩)关系的ExponentBeta系数随研究尺度的变化而发生显著变化,反映了在研究土地利用驱动力时进行多尺度分析的必要性。关键词:可塑性面积单元;尺度效应;土地利用;驱动力;农牧交错带中图分类号:F301文献标识码:A文章编号:1672-0504(2004)03-0064-05据离散到空间上,通过构建土地利用变化及其驱动0　引言因子的逻辑斯蒂回归模型,解释了我国北方农牧交在利用面积数据进行空间统计与分析时,常常错带区(Farming-PasturingInterlockedAreas,FPI

3、2出现分析结果随面积单元(基本分析单元)的不同而A)土地利用变化(以耕地扩张与草地收缩为例)的原变化的情形,这就是所谓的“可塑性面积单元”问题因,尤其是发现了表征土地利用变化(耕地扩张与草(theModifiableArealUnitProblem,MAUP)[1]。一地收缩)与其驱动因子之间关系的ExponentBeta系数些空间分析方法及其分析结论常常在不同程度上受随研究尺度不同而发生变化的规律,揭示了多尺度分到MAUP的影响。析进行土地利用变化驱动力研究的必要性。可塑性面积单元问题是由于基本面积单元在选我国北方农牧交错带介于北纬31°42′～51°4′和择上的任意性造成的。具体而言,

4、它是空间分析结果东经102°10′～126°40′之间,包括内蒙古东部和中南对资料收集和分析所基于的面积单元的敏感性所致。部、黑龙江中西部、吉林省西部、辽宁省西部、河北省可塑性面积单元问题包括两个方面,即尺度效应(scale西北部、山西省西北部、陕西省北部和南部、宁夏回effect)和区划效应(zoningeffect)。尺度效应是指当空族自治区大部、甘肃省南部、河南省西部的部分县市[5-7]间数据经聚合(aggregation)而改变其粒度或栅格单元和四川省北部、青海省西部。自然环境与社会大小时,分析结果也随之变化的现象;区划效应则是经济条件表现出明显的过渡性特点,是农业和牧业[6-13

5、]指在同一粒度或聚合水平上,由于不同聚合方式而引相互渗透、交错分布的过渡区。[1-3]起的分析结果的变化。反映土地利用类型及其1　模型与方法面积变化的数据必然涉及“可塑性面积单元”问题。研究发现,20世纪80年代中期到90年代末期,目前,土地利用变化及其驱动力研究已经成为[4]农牧交错带土地利用变化的典型特征是耕地的大幅地理学综合研究的国际性前沿课题,在分析土地[5]扩张和草地的大面积减少。基于逻辑斯蒂回归模利用变化及其驱动因子之间的关系时,大多学者采型,得出耕地扩张与草地收缩的驱动模型:用线性回归模型或者简单的相关分析方法。实际mSSSexp(ɑ0+∑ɑi×Xi)上,采用线性回归模型限制

6、因素较多,比如当因变量Si=1p1,2=mSSS是一个分类变量(categoricalvariable)而不是一个连1+exp(ɑ0+∑ɑi×Xi)i=1续变量(continuousvariable)时,线性回归就不再适式中:p1与p2分别表示耕地扩张与草地收缩的概率;用了。本文建立了基于不同栅格尺度的土地利用变ɑ0为常数项;Xi为土地利用变化驱动因子组成的一维化(耕地扩张与草地收缩)探测模型,将社会经济数向量;ɑi为一维系数矩阵;S标识了研究的尺度,其取　　收稿日期:2003-11-19;修订日期:2004-03-25　　基金项目:科技部国际合作重大专项(2001DFDF0004);国家

7、自然科学基金优势群体项目(70021001)　　作者简介:邓祥征(1971-),男,博士,从事土地利用变化、资源环境时空信息分析及GIS技术应用等研究。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第3期　　　　　　　邓祥征等:中国北方农牧交错带土地利用变化驱动力的尺度效应分析第65页值依次为5km、10km、15km、20km、25km和5