当前位置: >首页 >测绘智库 >论文摘选
中国地质大学(武汉)教师高静、龚健等CEUS新研究!
发布时间:2025-10-31     来源:生态遥感前沿     浏览:26次

近日,中国地质大学(武汉)教师高静、龚健和University of Twente教师Nina Schwarz,Richard Sliuzas联合在中科院一区top期刊《Computers, Environment and Urban Systems》(IF=8.3)发表了题为“A hierarchical cross-departmental agent-based approach to explore the impacts of policy interplay on land use dynamics”的研究论文。该研究通过创新多层次ABM建模方法,量化了不同土地政策在实施过程中的相互作用,并探讨了多项政策交互如何影响产生差异化的土地利用格局。

图片

01 摘要

本研究构建了一个分层跨部门的多智能体模型(Agent-Based Model, ABM),以武汉市为例,探讨不同层级和政府部门之间的政策交叉实施时土地利用格局如何发生。本文构建的分层跨部门ABM中土地利用变化源于中央层面、包含三个部门的地方层面和村集体层面的五大主体之间在土地征用、转换和复垦决策中的相互作用。4个参数表征了相关政策的执行水平,并通过遗传算法进行多目标优化校准。结果表明:(1)本文构建的分层跨部门ABM模拟的FoM值在城市层面为0.3,在主城区为0.58,表明其能够模拟真实的土地利用动态。(2)政策执行差距导致土地转换率高,耕地复垦率低。(3)政策动态执行情景为协商治理提供了一条可行路径,实现了需求响应的动态调整和冲突缓解,这与其他情景下观察到的土地利用冲突加剧不同。(4) 土地利用相关政策的执行应纳入适应性机制,以在相互竞争的土地需求之间保持有效平衡,而不是简单的二元约束。

图片

图1分层治理的概念模型框架

02 研究背景

随着全球人口和经济增长,对土地资源的需求日益增加,形成了加速且不可阻挡的土地利用变化过程。不同土地用途的需求往往超过可用土地资源,制定政策调控土地利用活动已成为支持可持续管理的关键措施。然而,即使实施了促进可持续土地管理的政策,土地利用变化有时也会偏离预期目标。这主要源于两个原因:一是不同土地政策可能涉及相关但面向不同的目标问题,并且经常同时执行,针对一个特定问题的政策可能会无意中对解决其他问题的努力产生不利影响;二是政策实施涉及多个政府层级和部门,导致政策解释或执行方式存在差异。了解不同政策之间的相互关系至关重要。这些政策决定如何在不同部分和层级之间结合起来、它们对土地利用格局共同产生什么影响以及影响有多大?大多数现有研究侧重于定性分析不同土地利用政策的实施过程或效果,定量研究则通常提供关于特定政策成败的结果,但缺乏对政策过程的因果分析。

03 科学问题与创新点

本研究采用分层跨部门 ABM 来探讨如何根据现实世界的土地利用格局推断、评估产生该种格局的多项土地政策如何以及在多大程度上执行?具体来说,本文尝试解决以下两个问题:1.如何将现实世界中的政策互动抽象为模型中分层跨部门的政府管理行为?2.如何在多项政策之间的交互作用中量化每项政策的执行水平?

创新点在于:

1.提出了一个分层跨部门ABM框架,区分了中央层面、地方层面(包含三个部门)和村庄集体层面的决策行为;

2.将政策执行水平量化为四个关键参数,并通过多目标遗传优化算法进行校准;

3.研究设计了七种政策情景进行模拟分析,包括基线情景、三个单一政策约束情景和三个动态执行情景。重点模拟分析了动态适应性调整情景下的土地利用格局。

图片

图2 分层跨部门ABM的技术路线图(模型流程图)

04 核心结果结论

1.模型验证结果表明,该分层跨部门ABM在城市层面的FoM值为0.3,在主城区达到0.58,表明其能够有效模拟真实土地利用动态。

图片

图3 分层跨部门ABM模型的历史模拟与验证

2.政策执行差距分析发现:规划中建设用地规模限制和永久基本农田保护政策执行存在较为显著的执行偏差,农田面积仅达到计划配额的79%,永久基本农田仅达到75.2%。相比之下,生态红线保护执行较好,达到95.2%的计划目标。

图片

图4多目标遗传优化算法校准四个政策执行水平参数

3.情景模拟结果显示:极端优先情景下,政策刚性加剧了土地利用冲突,而对任何单一类别的单边保护不可避免会增加对其他类型土地保护的压力。动态执行情景(包含三个情景)提供了一条可行的协商治理路径。

图片

图5 基于分层跨部门ABM模型的未来政策情景模拟

4.土地政策的执行应纳入适应性机制,以在相互竞争的土地需求之间保持相对平衡,例如逐步加强接近规划指标的审批限制,而不是简单的二元“是”或“否”策略场景。此外,随着土地压力加剧,应加强对永久基本农田和生态红线区的动态管控,这种空间适应性方法可以利用空间洞察力(如图6所示的农田转换热点)来优化保护效率,同时避免不加区分的开发限制。

图片

图6 不同政策情景下的土地利用转换格局

5.严格的土地政策优先顺序(即单一维度的极端政策执行)通过重新分配而不是解决可持续性权衡,会加剧政策之间的冲突。我们建议将适度动态执法作为一种适应性治理框架,其特征是批准率的衰减,以动态平衡城市扩张、农田保护和生态完整性之间的冲突。虽然本文以武汉为研究区,但本文构建的理论框架和相关概念方法为可持续土地治理提供了有效的政策干预,特别是对于面临类似发展和保护紧张局势的快速城市化地区有重要参考价值。

图片

图7 政策情景对比排序

主管部门:
自然资源部
民政部
中国科协
京ICP备14037318号-1 京公网安备 11010802031220号
主办:中国测绘学会    技术支持 :江苏润溪时空智能科技股份有限公司
联系电话:010-63881345      邮箱地址:zgchxh1401@163.com
联系地址:北京市海淀区莲花池西路28号西裙楼四层