Urban-agricultural-ecological Space Zoning based on Scenario Simulation

Xinli KE; Bangyong XIAO; Weiwei ZHENG; Yanchun MA; Hongyan LI

doi:10.12082/dqxxkx.2020.190404

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Journal of Geo-information Science
Vol. 22, Issue 3, 580 (2020)

Urban-agricultural-ecological Space Zoning based on Scenario Simulation

Xinli KE^*, Bangyong XIAO, Weiwei ZHENG, Yanchun MA, and Hongyan LI

Author Affiliations

College of Public Administration, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China

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DOI: 10.12082/dqxxkx.2020.190404 Cite this Article

Xinli KE, Bangyong XIAO, Weiwei ZHENG, Yanchun MA, Hongyan LI. Urban-agricultural-ecological Space Zoning based on Scenario Simulation[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 580 Copy Citation Text

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Fig. 1. The location of Wuhan

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Fig. 2. Research scheme of Wuhan city under different scenarios

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Fig. 3. Spatial distribution of adjusted resistance values under different scenarios

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Fig. 4. The spatial distribution of the urban- agricultural-ecological space under four scenarios of Wuhan

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Fig. 5. Comparisons of urban-agricultural-ecological spatial distribution under each two scenarios in Wuhan City

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数据类型	数据内容	数据来源	数据描述
土地利用数据集	武汉市2010年土地利用现状	中国科学院资源环境数据中心	空间分辨率为30 m×30 m,根据研究需要将二级地类合并8大一级地类
	武汉市2015年土地利用现状	(http://www.resdc.cn/）	空间分辨率为30 m×30 m,根据研究需要将二级地类合并8大一级地类
气象数据集	武汉市2015年年降雨量	中国科学院资源环境数据中心	数据原始空间分辨率为1 km×1 km,年降雨量单位为0.1 mm,年均气温单位为0.1 ℃
	武汉市2015年年均气温	(http://www.resdc.cn/)	数据原始空间分辨率为1 km×1 km,年降雨量单位为0.1 mm,年均气温单位为0.1 ℃
耕地生产潜力数据集	武汉市2010年耕地生产潜力数据	中国科学院资源环境数据中心(http://www.resdc.cn/）	采用GAEZ模型测算所得,初始分辨率为1 km×1 km
地形数据集	武汉市高程数据	美国航空航天局航空雷达测绘数据（SRTM）(https://www.nasa.gov/)	数据原始分辨率为90 m×90 m
	武汉市坡度数据	美国航空航天局航空雷达测绘数据（SRTM）(https://www.nasa.gov/)	数据原始分辨率为90 m×90 m
土壤数据集	土壤有机质含量	中国土壤数据库(http://vdb3.soil.csdb.cn/)	采用克里金插值法获得研究区域不同空间位置的土壤特征
	土壤有效磷含量
	土壤耕作层厚度
交通数据集	武汉市省道	运用Python语言编写API接口,从百度地图获得	初始数据为矢量数据,采用克里金插值法反映研究区不同空间位置的交通区位特征
	武汉市高速公路
	武汉市国道
	武汉市铁路
	武汉市市区道路
规划等文本数据集	《TDT 1024-2010 市（地）级土地利用总体规划编制规程》	中华人民共和国自然资源部(http://www.mnr.gov.cn/)	用于了解不同国土主体空间类型之间的性质差异与用途管制规则差异
	《TDT 1024-2010 县级土地利用总体规划编制规程》	中华人民共和国自然资源部(http://www.mnr.gov.cn/)	用于了解不同国土主体空间类型之间的性质差异与用途管制规则差异
	《生态文明体制改革总体方案》	武汉市自然资源和规划局(http://gtghj.wuhan.gov.cn/)	用于了解不同主导功能区域的规划边界及划定原则
	《武汉市全域生态框架保护规划》
	《武汉市土地利用总体规划（2006—2020年）》
	《武汉市工业发展“十三五”规划》	武汉市人民政府(http://www.wuhan.gov.cn)
	《2016年城乡建设统计年鉴》	中华人民共和国住房和城乡建设部(http://www.mohurd.gov.cn/)	用于预测武汉市2035年城镇建设用地面积

Table 1. Data sources and descriptions

因素层	指标层	指标计算方法	指标描述
交通区位	到省道的距离/m	运用ArcGIS 10.2平台的欧氏距离工具进行提取	反映城镇发展条件
	到高速公路的距离/m
	到市区道路的距离/m
	到国道的距离/m
	城镇建设用地比重/%	城镇建设用地面积/研究单元面积
	农村建设用地比重/%	农村建设用地面积/研究单元面积
生态禀赋	年均降雨量/mm	研究单元内年均降雨量均值	反映生态资源基底特征
	年均气温/℃	研究单元内年均气温均值
	水系比重/%	(河流面积+湿地面积)/研究单元面积
	森林比重/%	林地面积/研究单元面积
	草地比重/%	草地面积/研究单元面积
	到最近水系的距离/m	运用ArcGIS 10.2平台的欧氏距离工具进行计算得到
土地利用条件	高程/m	源自美国航空航天局航空雷达测绘数据（SRTM）	反映土地生产条件
	坡度/°	运用ArcGIS 10.2平台的坡度提取工具,由DEM获得
	土壤有机质含量/(g/kg)	源自中国土壤数据库
	土壤有效磷含量/(mg/kg)
	土壤耕作层厚度/(cm)
	耕地比重/%	耕地面积/研究单元面积

Table 2. The indicator system of urban-agricultural-ecological space zoning

情景类别	阻抗类型	耕地	林地	草地	河流	湿地	城镇建设用地	农村建设用地
	初始阻抗	1.35	1.40	1.20	1.50	1.45	1.50	1.30
自然扩张	调整阻抗	—	—	—	—	—	—	—
耕地保护	调整阻抗	图3(a)	—	—	—	—	—	—
生态保护	调整阻抗	—	图3(b)	图3(b)	图3(b)	图3(b)	—	—
均衡发展	调整阻抗	图3(c)	图3(c)	图3(c)	图3(c)	图3(c)	—	—

Table 3. Resistance values of different land use types under four land use scenarios

地类	耕地	林地	草地	河流	湿地	城镇建设用地	农村建设用地	未利用地
Kappa simulation	0.176	0.110	0.008	1.000	0.094	0.274	0.072	0.070
K_TransLoc	0.328	0.228	0.249	1.000	0.178	0.321	0.169	0.242
K_Transition	0.537	0.483	0.322	1.000	0.531	0.853	0.428	0.287

Table 4. The accuracy verification of LANDSCAPE model

土地利用情景	耕地	林地	草地	河流	湖泊	城镇建设用地	农村建设用地	未利用地
耕地保护	4518.45	692.12	55.23	299.10	1160.20	1460.22	252.81	62.53
变化量	111.49	-43.35	-13.50	0	-62.16	0	6.54	0.98
生态保护	4341.11	748.80	72.46	299.10	1263.50	1460.22	251.16	64.38
变化量	-65.85	13.33	3.73	0	41.07	0	4.89	2.83
均衡发展	4412.56	726.03	64.67	299.10	1221.80	1460.22	251.69	64.63
变化量	5.60	-9.44	-4.06	0	-0.60	0	5.42	3.08
自然扩张	4406.96	735.47	68.73	299.10	1222.4	1460.22	246.27	61.55

Table 5. Land use structure and comparative analysis between each scenario and the Natural development scenario of Wuhan (km²)

情景类型	生态空间	农业空间	城镇空间
耕地保护/km²	4273.24	1725.39	2575.56
空间占比/%	49.84	20.12	30.04
生态保护/km²	4395.90	1723.09	2455.20
空间占比/%	51.27	20.10	28.63
均衡发展/km²	4162.15	1725.22	2686.82
空间占比/%	48.54	20.12	31.34
自然扩张/km²	4213.35	1723.55	2637.28
空间占比/%	49.14	20.10	30.76

Table 6. The area and proportion of the urban-agricultural-ecological space under four scenarios of Wuhan

Xinli KE, Bangyong XIAO, Weiwei ZHENG, Yanchun MA, Hongyan LI. Urban-agricultural-ecological Space Zoning based on Scenario Simulation[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(3): 580

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