土地利用/土地覆盖变化(LUCC)研究背景

地理国情监测

　　1、土地利用/土地覆盖变化研究的提出
　　进入90年代以来,在全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用/土地覆盖变化(LUCC)的研究工作.这主要与该领域具有全球影响的两大组织“国际地圈与生物圈计划”(IGBP)和“全球环境变化人文计划”(HDP)的推动有关.两组织积极推动这方面的工作原因有二.其一,土地利用/土地覆盖变化在全球环境变化和可持续发展中占有重要的地位.其二,地球系统科学、全球环境变化及可持续发展涉及到自然和人文多个方面的问题,在这方面加强自然与社会科学的综合研究,已成为两大学科领域的共识.
　　1991年,IGBP和HDP两大组织组建特别委员会,调查自然科学家和社会科学家联手进行LUCC研究的可行性.在特别委员会作出肯定的结论的基础上,IGBP和HDP决定建立联合“核心项目计划委员会”(CPPC),并于1993年发表了题为《联合土地利用和全球土地覆盖变化》的报告.该报告不仅介绍了特别委员会的主要研究成果,更强调指出了LUCC研究的下一步计划.该计划具体分三步实施,即(1)根据社会-经济驱动力的不同建立土地覆盖变化分类体系;(2)进行典型的实例研究,从而建立社会-经济形态和土地利用覆盖变化分类的基础;(3)在认清土地利用和土地变化的各种人类驱动力的基础上,建立LUCC模型,并且考虑LUCC模型与其它全球环境变化模型的整合.该报告还特别强调了研究土地利用/覆盖变化的人类驱动力所必须的数据资源.
　　1995年,IGBP和HDP委托研究土地利用/土地覆盖变化的“核心项目计划委员会”和“研究项目计划委员会”(CPPC/RPPC LUCC),发表了《土地利用/土地覆盖变化科学研究计划》.该计划提出了土地利用/土地覆盖变化的三个研究重点(见图1),即(1)土地利用变化机制的案例比较研究,旨在加深对地区土地利用动态变化的理解,在地区范围内建立经验模型;(2)土地覆盖变化机制的直接观测和诊断模型研究;(3)区域和全球模型研究,旨在通过改进现有模型和建立新模型,分析各种驱动因子,预测土地利用的变化.另外,该计划还强调了数据库建设和尺度研究的重要性.

　　1999年,IGBP和IHDP发表了《土地利用/土地覆盖变化研究实施策略》(以下简称《实施策略》).报告针对三个研究重点提出了一系列的任务,来引导各项研究,使之最终达到LUCC的长期目标(见表1).《实施策略》号召各个领域的科学家(人文生态学家、土地经济学家、遥感/地理信息系统专家、LUCC模型专家和致力于综合评价的专家)加强合作.这一系列任务的提出,无疑为各个领域的科学家在LUCC研究中提供了突破口,成为各个领域的科学家进行协作研究的纽带.

　　2、国内外主要土地利用/土地覆盖变化研究的项目和组织
　　在IGBP和IHDP两大国际组织的推动下,许多国家和其他有关的国际组织也纷纷跟进,相继在这一领域启动了一系列研究计划.
　　(1)IIASA-LUC
　　国际应用系统分析研究所(IIASA),为了推动土地利用/土地覆盖变化方面的创造性研究和交叉学科研究,对土地利用(LUC)进行立项.该项目的主要研究区域为欧洲和亚洲北部.研究的主要目标有二:其一是发展新方法,提出新概念,对复杂的人类-环境系统进行预测;其二是应用上述理论和概念,为土地利用和粮食政策的制订提供各种经济可行的方案,并对之进行科学的论证和评价.IIASA-LUC的各项研究均以经济为准则,认为土地利用的变化归根到底是经济决策的结果.因此,在该项目下的各项研究均建立在经济框架之中.目前该组织主要的研究方向为:在不同层次上,依据不同的准则建模,使土地利用实现动态经济福利最大化;开发和应用软件工具,对农业土地利用进行多层次模型分析(MCDA);应用诸如农业生态地带(AEZ)等土地评价技术;LUC运用该技术已经对前苏联、蒙古和中国的气候、土壤和地形的数字化数据库进行了编辑和整理;通过对水环境/资源的评价,为中国的土地利用和粮食生产提供必不可少的资料信息;分析中国土地利用变化的各种人类驱动力,如人口变化、城市化、生活方式转变;分析中国东部农业地区的人口高度集中和经济的快速增长.
　　上述研究中,针对中国的土地利用变化研究(LUC-China)有:粮食紧张和预期的土地利用变化,由IIASA和中国科学院地理研究所(CAS-IOG)、世界粮食研究中心(SOW-VU)合作研究;土地利用/水资源和农业发展的关系,由IIASA和美国科罗拉多大学、中国科学院地理研究所合作研究.
　　(2)CLUE
　　由Wageningen农业大学的Veldkamp、de Koning等科学家组成的“土地利用转化和影响模型”(CLUE)研究小组,近年来就CLUE模型的构造和CLUE模型的案例研究发表了一系列文章.该项目以案例研究为主,运用统计分析方法,在不同尺度上,对多种土地利用类型的变化,进行空间明晰的分配.由于该模型是建立在农业生态系统之上,因此各种驱动力(如人口、经济和社会因素)的变化都被转化为农业需求的变化.该模型的基本框架如图2所示.CLUE模型研究主要针对两大土地利用需求不断增加的地区:拉丁美洲(哥斯达黎加、厄瓜多尔和洪都拉斯,主要表现为农业用地扩张)和亚洲东部地区(爪哇和中国,主要表现为土地利用紧张甚至激化).该模型研究的主要目标为:建立土地利用变化的空间明晰的、多尺度的定量描述框架;在现实的土地利用结构的基础上,确定影响农业用地的主要生物物理和人文驱动力,并对之进行定量化研究;将模型结果嵌入动态模型之中,描述不同土地利用类型的变化;预测在不同的发展模式下土地利用的变化.

　　3)IMPEL
　　“欧洲土地利用预测整合模型”(IMPEL)旨在综合自然模型和社会-经济模型,评价气候变化对区域土地利用系统的影响,主要是对土壤、农作物生产和农业用地分配的影响,主要研究区域为欧洲.
　　除上述主要的研究项目以外,还有多个项目是针对世界上不同的热点地区和不同的研究目的,运用不同的方法和技术来分析和模拟土地利用/土地覆盖的变化.如“温带亚洲东部土地利用”项目(LUTEA)、“全球变化和南部非洲牧场保护”项目、“遥感在热带生态
　　系统、环境观测中的应用”(TREES.JRC)、“尤卡坦半岛南部地区土地利用/土地覆盖变化”(SYPR)等.尽管上述项目只是针对有限的热点地区进行了研究,但无疑为充分认识全球土地利用/土地覆盖变化的一般规律在数据和方法上做了准备.本文摘自《土地利用/土地覆盖变化研究进展》更多文献及空间地理信息数据请咨询地理国情监测云平台，电话：010-84896208转898。