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土地生态安全预警系统设计与实现

中国生态农业学报（中英文） 2020年第6期28卷 931-944页

作者：张成黄芳芳尚国琲浙江广厦建设职业技术学院(本科) 东阳322100 河北地质大学石家庄050031

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安... 详细信息

土地生态安全问题是区域生态安全的核心问题之一。定量化、可视化、自动化的评价和预测土地生态安全状况并进行实时预警,对土地资源的可持续利用具有重要意义。本文以河北省为研究实例,基于PSR(压力、状态、响应)模型构建了土地生态安全评价指标体系,采用投影寻踪模型对土地生态安全状况进行评价,采用主成分相关分析法诊断土地生态安全的主要影响因子,采用空间差异系数模型分析了土地生态安全的时空格局,采用马尔科夫预测模型对土地生态安全水平进行预测,通过划分土地生态安全预警等级建立了预警机制,并利用MATLAB的图形用户界面(GUI)开发了土地生态安全预警系统。结果表明:1)2010-2018年,河北省土地生态安全指数呈不断增长态势,由0.300上升到0.611,年均增长率为12.92%,土地生态安全状态由"恶化级"转变为"敏感级",预警等级由"巨警"转变为"中警",土地生态安全总体水平仍然较低。2)土地生态安全主要限制因子是人口密度、工业化率、单位播种面积农药负荷、单位土地工业三废负荷、城市建设用地比重、工业用地比重和GDP能耗等。3)河北省各地级市土地生态安全区域差异性不断缩小,近年趋于平稳,至2018年,空间差异系数为32.54%,各市之间的差异性仍然不容忽视,大部分地级市土地生态安全状态处于"敏感级",预警等级为"中警",土地生态安全水平有待进一步提高。4)2019-2025年,河北省土地生态安全指数呈稳步上升趋势,到2025年为0.834,达到"较安全级",预警等级为"轻警",土地生态朝着良性方向发展的潜力较大。

关键词：土地生态安全 PSR模型图形用户界面(GUI) 预警系统河北省

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土地生态安全二维预警模型的构建及应用

土地生态安全二维预警模型的构建及应用

作者：曹刚武汉科技大学

学位级别：硕士

土地具有自然资源和自然资源载体的双重属性,土地生态安全在生态安全领域占据重要地位。然而,在社会经济建设取得显著成效的同时,土地开发活动愈发频繁、开发强度不断提高、不科学的开发利用方式日益增加,破坏了土地生态安全并对可持续... 详细信息

土地具有自然资源和自然资源载体的双重属性,土地生态安全在生态安全领域占据重要地位。然而,在社会经济建设取得显著成效的同时,土地开发活动愈发频繁、开发强度不断提高、不科学的开发利用方式日益增加,破坏了土地生态安全并对可持续发展和国家总体安全构成严重威胁。如何对土地生态安全状况进行科学、准确地预警,据此提供调控措施减轻或消灭警情,成为维护可持续发展和国家总体安全的关键问题。目前,我国土地生态安全预警研究简单套用土地生态安全评价模型,忽视了土地生态系统对社会经济支撑能力的可持续性,导致预警结果片面,难以体现预警本质。本文首先从土地生态安全概念内涵出发,将生态可持续性指数引入土地生态安全预警,在风险矩阵框架下将该指数与传统土地生态安全预警采用的土地生态安全指数相结合,构建了土地生态安全二维预警模型;然后将该模型应用于临湘市2005-2019年土地生态安全警情评估和2020-2025年土地生态安全预警,揭示了临湘市历史警情变化状况和未来警情演变趋势;最后通过对比二维预警模型与传统预警模型的预警结果,检验了模型的合理性和适用性。研究表明:（1）临湘市土地生态安全指数持续提高,土地生态系统自身结构功能愈发稳定,能为社会经济发展提供更强力的支撑;（2）临湘市生态可持续性指数逐渐降低,土地生态系统为社会经济发展持续提供强力支撑的能力不断减弱,已处于不可持续的威胁之下;（3）2005-2019年土地生态安全警情呈“中警-轻警中警-轻警”的波折变化,最终稳定为轻警,预测2020-2025年将延续轻警,但仍存在跌回中警的风险;（4）二维预警模型能有效地规避传统预警模型失真的不足,预警结果更具全面性、前瞻性和准确性。研究认为,临湘市可采取以下措施改善警情:调整产业结构,淘汰污染严重的落后产能,发展环境友好型产业;加大环保投入,稳步提高环保治理投资额,强化污染防治,推进环保技术创新;合理开发利用土地,控制建设用地有序扩张,强化存量开发,开展土地修复工程。

关键词：土地生态安全二维预警生态可持续性指数风险矩阵

土地生态安全负面影响因子的识别研究 ——以广西壮族自治区为例

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土地生态安全负面影响因子的识别研究 ...

作者：张理南宁师范大学

学位级别：硕士

研究广西土地生态安全的负面影响因子,有助于提高广西土地生态安全水平,促进广西生态文明建设。本研究利用社会经济数据、土地利用数据,从数量安全、质量安全、结构安全、安全保障四个维度构建广西土地生态安全评价指标体系,运用综合评... 详细信息

研究广西土地生态安全的负面影响因子,有助于提高广西土地生态安全水平,促进广西生态文明建设。本研究利用社会经济数据、土地利用数据,从数量安全、质量安全、结构安全、安全保障四个维度构建广西土地生态安全评价指标体系,运用综合评价法及空间自相关模型对广西2005年、2010年、2015年、2018年的土地生态安全状况以县级为单位进行评价及分析空间布局特征,接着从自然、经济、社会三个方面选取土地生态安全影响因子,采用pearson相关性分析法对影响因子进行筛选,分别运用OLS模型、GWR模型、MGWR模型分析影响因子对广西土地生态安全水平的影响类型及影响程度,识别出广西土地生态安全的负面影响因子,并分析负面影响因子的影响机制,以研究不同的负面影响因子对广西不同区县的影响差异,最后根据广西土地生态安全负面影响因子对不同区县的影响差异,提出具有针对性的广西土地生态安全水平提升建议。研究结果表明:（1）2005年-2018年间,广西土地生态安全水平呈现先降低后升高再降低的特点,但总体呈上升趋势,土地生态安全水平的空间差异性较大,土地生态安全的高水平集聚区主要分布在北海市的合浦县、银海区、柳州市的柳南区、柳北区、城中区,桂林市的叠彩区、七星区。（2）运用OLS模型、GWR模型、MGWR模型识别出的负面影响因子大部分相同,其中识别出的共同负面影响因子有平均坡度、水土流失率、石漠化率、耕地破碎度、单位耕地化肥施用量、工业二氧化硫排放量。通过对比模型优异度,发现MGWR模型的模型性能及拟合度优于其它两个模型,因此该模型更适合于土地生态安全负面影响因子的识别研究。（3）负面影响因子对广西土地生态安全的影响差异较大,不同的区县,负面影响因子对土地生态安全的影响程度不同。（4）根据负面影响因子对广西土地生态安全的影响机制,提出具有针对性的对策建议,主要有加大水土流失的治理、加大石漠化的防治、减少单位耕地化肥施用量、推动经济绿色发展、调整优化产业结构、推进农田整理工程。

关键词：土地生态安全负面影响因子最小二乘法线性回归分析模型（OLS）地理加权回归模型（GWR）混合地理加权回归模型（MGWR）

红河流域(云南段)土地生态安全的时空演变及驱动因素分析

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环境科学学报 2024年第4期44卷 463-473页

作者：包广静姬超刘仪马庆超曹宁一吴锋侯大伟云南财经大学物流与管理工程学院昆明650221 云南财经大学财政与公共管理学院昆明650221 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 东北农业大学公共管理与法学院哈尔滨150030

土地生态安全分析是维护区域生态安全和保障土地资源可持续利用的关键,对于区域生态环境保护和生态文明建设具有重要的意义.基于DPSIR基础框架构建了红河流域(云南段)土地生态安全评价体系,在明晰其在2010—2020年间土地利用类型时空变... 详细信息

土地生态安全分析是维护区域生态安全和保障土地资源可持续利用的关键,对于区域生态环境保护和生态文明建设具有重要的意义.基于DPSIR基础框架构建了红河流域(云南段)土地生态安全评价体系,在明晰其在2010—2020年间土地利用类型时空变化特征的基础上,利用突变理论、空间自相关分析和地理探测器等方法,揭示了其土地生态安全时空演变规律和驱动因素,并在此基础上提出了对应的措施.结果表明:2010—2020年,红河流域(云南段)以耕地、林地和草地为主,占据了研究区总面积的98%以上,其中,耕地和林地年均增长率分别为167.11 km^(2)·a^(-1)和758.19 km^(2)·a^(-1),而草地面积缩减了9445.54 km^(2);土地生态安全综合值在2010—2020年期间呈现出波动减小的趋势,且呈现出持续上升、持续降低、先升后降和先降后升态势的县区所占比例分别为6.98%、25.58%、34.88%和32.56%;土地生态安全热点区域的面积比例在研究期间(2010、2015、2020年)不断增加,其占比分别为13.73%、20.95%和22.01%,且呈现出由北部区域向南部区域迁移的空间态势,对应的冷点区域的面积比例持续提升,其占比分别为11.58%、19.50%和20.66%,并呈现出由北部向南部迁移并逐步零散分布在研究区域的空间变化特征;人口密度(X5)、年均温度(X10)、年降水量(X11)和景观破碎度(X14)是影响土地生态安全的主要因素,其对应的q值均高于0.4.研究结果可为提升红河流域(云南段)土地生态安全水平、完善流域生态环境保护政策、维护土地资源可持续利用等提供理论和现实依据.

关键词： DPSIR模型突变理论土地生态安全地理探测器红河流域(云南段)

土地生态安全评价与经济发展耦合协调研究——以辽阳市为例

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环境保护与循环经济 2023年第1期43卷 55-63页

作者：李楠郝喆夏琪辽宁大学环境学院辽宁沈阳110036

随着经济高速发展,探究经济发展与土地生态安全的耦合协调关系,有利于建设生态文明,协调经济发展。以辽阳市及各县区为例,选取土地生态安全及经济发展评估指标,构建耦合协调模型,剖析二者耦合协调度的时空演变特征及土地生态安全与影响... 详细信息

随着经济高速发展,探究经济发展与土地生态安全的耦合协调关系,有利于建设生态文明,协调经济发展。以辽阳市及各县区为例,选取土地生态安全及经济发展评估指标,构建耦合协调模型,剖析二者耦合协调度的时空演变特征及土地生态安全与影响经济进程各因素间的耦合协调情况。研究表明:辽阳市土地生态安全从较不安全等级上升到临界安全等级,指数均值整体呈现上升趋势,经济发展水平整体趋势向好,仅灯塔市出现经济发展逐年下降趋势。两系统耦合度均值呈明显的波动趋势,整体均达到中度耦合水平。相较于2016年,2019年高水平耦合等级占比增加,基本耦合等级占比减小,各县区中辽阳县整体耦合等级最高。两系统协调度均值起伏上升,始终处于基本协调等级。相较于2016年,2019年的中度协调等级覆盖区域有所增加,濒临失调区域有所降低,从经济发展领先型转变为土地生态安全领先型,灯塔市和辽阳县的整体耦合协调水平要好于市区。2016—2019年土地生态安全与经济发展各子系统耦合度及协调度均值排序为经济整体实力>人民生活>经济结构。在此期间,两系统为良性耦合。建立的研究思路和得出的结论可为辽阳市及其他地区协调经济发展提供决策依据及借鉴。

关键词：土地生态安全耦合协调经济发展辽阳市

黄河“几字弯”都市圈土地利用效率与土地生态安全耦合协调研究

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沈阳农业大学学报 2024年第3期55卷 363-372页

作者：薛建春曹凌辰内蒙古科技大学经济与管理学院内蒙古包头014010

通过分析黄河“几字弯”都市圈土地利用效率与土地生态安全的时空演变特征,探索黄河流域土地利用与生态安全协同发展路径。利用Super-SBM模型、投影寻踪模型和耦合协调模型,以2002-2021年黄河“几字弯”都市圈15个城市作为研究对象,分... 详细信息

通过分析黄河“几字弯”都市圈土地利用效率与土地生态安全的时空演变特征,探索黄河流域土地利用与生态安全协同发展路径。利用Super-SBM模型、投影寻踪模型和耦合协调模型,以2002-2021年黄河“几字弯”都市圈15个城市作为研究对象,分别评估其土地利用效率、土地生态安全水平和二者之间的耦合协调度。结果表明:研究期内土地利用效率良好,平均值0.991,整体呈现逐年下降趋势,空间上以鄂尔多斯为高水平集聚中心;土地生态安全整体水平稳定,平均值为2.012,空间上以鄂尔多斯、榆林为高水平集聚中心;二者耦合协调均值为0.616,整体处于低度协调水平,大部分城市处于濒临失调状态,呈现“中心高,四周低”的空间分布特征。土地利用效率与土地生态安全存在较为明显的矛盾,因此,“几字弯”都市圈内各城市间应优化土地配置,提高土地利用效率,加强城市之间的经验共享与联动发展,共建差异化产业格局,协同推进黄河“几字弯”高质量发展。

关键词：黄河“几字弯” 耦合协调土地利用效率土地生态安全

粮食主产区土地生态与粮食安全耦合协调性分析

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中国农业资源与区划 2022年第9期43卷 1-11页

作者：薛选登马路河南科技大学经济学院洛阳471000

[目的]分析粮食主产区土地生态安全和粮食安全耦合协调状况及时空演变,为提升粮食主产区土地生态与粮食安全协调发展水平及农业绿色发展提供决策参考。[方法]文章以粮食主产区为研究对象,基于土地生态与粮食安全相关数据,构建土地生态... 详细信息

[目的]分析粮食主产区土地生态安全和粮食安全耦合协调状况及时空演变,为提升粮食主产区土地生态与粮食安全协调发展水平及农业绿色发展提供决策参考。[方法]文章以粮食主产区为研究对象,基于土地生态与粮食安全相关数据,构建土地生态安全与粮食安全的评价体系,采用熵权法、耦合协调模型和相对发展度模型定量分析了二者的综合评价值、耦合协调水平及耦合协调发展类型。[结果](1) 2009—2018年粮食主产区土地生态安全与粮食安全耦合协调度从0.369增至0.433,呈“缓慢上升”态势,协调类型由轻度失调跃升至濒临失调,空间布局呈现“北高南低”的分布特征。(2)各省区耦合协调发展类型分为3类:低度磨合土地生态滞后、高度磨合同步发展及低度磨和粮食安全滞后。[结论]针对土地生态与粮食安全的耦合协调发展类型采取差异化措施,实现粮食安全与土地生态安全协同发展。

关键词：粮食主产区土地生态安全粮食安全耦合协调差异化措施

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农地流转对土地生态安全的影响研究进展

河南农业大学学报 2024年第3期58卷 365-373页

作者：栗滢超王慧姣孟庆香李青松廉中康申家宇河南农业大学资源与环境学院河南郑州450046

综述了土地生态安全领域研究进展及农地流转对土地生态安全的影响,总结了农地流转领域的相关研究,分析了新时代农业经营主体多元化背景下,土地利用中出现的新情况、新问题。针对当前农地流转生态风险认知不足、土地生态安全系统性评估... 详细信息

综述了土地生态安全领域研究进展及农地流转对土地生态安全的影响,总结了农地流转领域的相关研究,分析了新时代农业经营主体多元化背景下,土地利用中出现的新情况、新问题。针对当前农地流转生态风险认知不足、土地生态安全系统性评估方法体系有待完善、适应经营权流转的土地生态安全调控机制尚不健全等现实问题,提出进一步探索农业经营主体多元化对土地生态安全的影响机制,发展土地生态安全评估方法,建立从源头调控的土地生态安全调控机制,以满足新形势下乡村振兴中生态振兴对农地持续利用的精细化管理需求。

关键词：农地流转土地生态健康土地生态风险土地生态安全农业经营主体多元化

基于“压力-状态-响应”模型的土地生态安全评价及预测——以沈阳市为例

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土壤通报 2022年第1期53卷 28-35页

作者：张楠楠石水莲李博李红丹李双异沈阳农业大学土地与环境学院辽宁沈阳110866 辽宁省自然资源事务服务中心辽宁沈阳110032 沈阳天力土地科技有限公司辽宁沈阳110000

【目的】土地生态安全评价是土地高效利用的基础和核心,是进行土地生态安全预测与预警、区域国土空间规划的重要依据。沈阳市作为东北地区政治、经济、文化中心和交通枢纽中心,测算其土地生态安全价值,可为该区域生态文明建设提供理论... 详细信息

【目的】土地生态安全评价是土地高效利用的基础和核心,是进行土地生态安全预测与预警、区域国土空间规划的重要依据。沈阳市作为东北地区政治、经济、文化中心和交通枢纽中心,测算其土地生态安全价值,可为该区域生态文明建设提供理论依据。【方法】基于"压力-状态-响应"模型(P-S-R模型),从压力、状态和响应三个层次选取了15个评价指标构建沈阳市土地生态安全评价指标体系,结合熵值法计算各项指标权重,依据最终的综合指数来判定沈阳市2011~2018年的土地生态安全等级,并运用灰色系统GM(1, 1)模型来预测2019~2022年沈阳市土地生态安全态势。【结果】研究表明,沈阳市土地生态安全综合指数整体呈现波动上升的趋势,安全等级由临界安全水平上升到较安全水平;预测2019~2022年沈阳市土地生态安全态势,亦呈现逐步上升的趋势,但安全等级仍为较安全状态。【结论】本研究基于P-S-R评价模型构建的沈阳市土地生态安全评价指标体系,较好的反映了近10年来沈阳市土地生态安全状态,研究结果可为沈阳市土地资源可持续利用及区域可持续发展提供参考。

关键词：土地生态安全 P-S-R模型熵值法沈阳市