[发明专利]一种基于“天-地-生”的城市群土地环境影响评价方法

说明书

技术领域

本发明属于地理信息系统（GIS）技术领域，特别涉及一种基于“天-地-生”的城市群土地环境影响评价方法。该方法从土地环境天、地、生方面，为土地环境质量评价提供一种结合地理信息系统（GIS）技术、代数学和几何学方法的基于“天-地-生”模式的城市群土地环境评价方法。

背景技术

随着城市化进程的加速推进，我国的城市空间形态开始由单体型城市向都市圈、城市带等组合城市形态转换，城市群概念被越来越广泛地加以使用。目前城市群土地环境的研究现状中，学者们的研究多围绕在城市群地域结构、空间格局、空间承载力、城市竞争力等方面开展应用型土地利用变化规律的研究，理论和方法常采用地理学中的景观论与区位论、社会学中的行为论以及相关经济学理论等；而随着数学与计算机技术的普及，定量化研究土地利用变化也形成热点，模型大多侧重于土地利用空间变化机制研究。由于土地环境具有几大基本特性：整体性、区域性、动态性和相对稳定性，其环境要素类型较多且较复杂，具有较强的时空连续拓扑性。

因此，如何从土地环境的连续时空拓扑特性出发，构建科学的土地环境时空演变影响因子体系，提出全面的土地环境影响评价方法，从而提高政府决策的科学化程度，是土地环境评价亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前对土地环境演变的自然、经济社会要素的时空单一性研究问题，克服缺少考虑土地环境的整体性、区域性、动态性和时空连续拓扑性的不足，提供一种基于“天-地-生”的城市群土地环境影响评价方法。

本发明的思路：从土地环境立体三维连续时空的角度出发，以定性与定量分析相结合的方法建立土地环境影响要素耦合系统的评价指标体系，从土地环境天、地、生3个方面，构建基于“天-地-生”模式的城市群土地环境要素交互作用的关联度模型和耦合度模型，定量揭示出城市群土地环境系统天、地、生要素的耦合特征，进行城市群土地环境影响评价。

本发明是这样实现的：耦合是指两个或两个以上体系通过相互作用从一个向另一个传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。而土地环境作为一个相对完整且联系紧密的生态和地理系统，是一个立体的三维空间连续实体。其立体空间构成物质可大致划分为：地上层气候、小气候、部分植物、微生物和动物等；地表层有陆地水文、土壤、浅层地下水、部分植物、动物和微生物、人类活动的结果等；地下层有土壤层之下的岩石和深层地下水等。土地环境是各种自然的物理、化学、生物过程及人类的社会经济活动的结果，并使之成为一个立体的三维连续空间。因此，可以把土地环境与其影响要素子系统通过各自的耦合要素产生相互作用关系而彼此影响的现象假定为土地环境影响要素耦合。基于土地环境天、地、生三个层面出发，其中“天”是指土地上层的大气环境、气候环境等天文气象条件；“地”是指土地地表层的地形、地貌、水环境、地质构造、植被、水文、土壤等地理条件；“生”是指土地环境中的人类经济发展模式、人口、社会经济、土地利用方式、交通状况和文化特征等人文社会条件，按照其相互作用的耦合程度，从而构建土地环境演变的“天-地-生”模式。

在土地环境系统中，天、地、生要素交互耦合关系为：土地要素变化作用于土地环境，而土地环境又产生反作用促使土地要素随时空发生变化。例如人类活动的主要方式就是土地利用，土地利用在改变土地环境因子、景观格局与物质能量循环的同时，影响了土壤的有机碳成分、土壤的养分循环和生态变化过程，也影响着区域土地环境系统服务功能；土壤水分时空变异是由多重尺度上的土地利用(植被)、气象(降雨)、地形、土壤、人为活动等诸因子综合作用的结果。在土地环境系统循环中，只有各要素相互作用才能驱动区域土地环境向良性的方向演化与发展，这种复杂作用关系由土地环境的多维影响要素来关联。“天-地-生”模式揭示出土地环境演变中人地相互作用的循环链接关系，构成模式的基本层面；天、地、生各链节点的概念内涵总和构成准则层，并通过基本层面达到土地环境的整体演变。因此，“天-地-生”模式框架强调人与自然环境系统的整体性、和谐性、永续性以及时空的连续性，是一个纵向时空3层面、横向成链式、彼此紧密联系的循环框架体系。

土地环境时空演变是由多重尺度上的土地环境多维要素（天、地、生）等多因子综合作用的结果，而“天、地、生”土地环境要素与土地环境时空演变同时存在内在关联性和规律性。将土地环境作为因变量Y，天、地、生综合要素分别作为A、E、L，则Y随时空变化的总量表达为：

Y＝f(A,E,L)+μ