[发明专利]应对海平面上升的土地利用动态演化模拟方法及系统

说明书

本发明公开了一种应对海平面上升的土地利用动态演化模拟方法及系统，应用于城市规划中土地利用模拟预测领域，其中，该方法包括：通过构建暴露度、敏感性和适应性的综合指标识别海平面上升影响下的各区域的脆弱程度；通过用地空间物理属性、空间可达性指标、邻域属性和社会经济要素识别各区域的用地适宜性；根据各区域的脆弱程度以及各区域的用地适宜性，确定每个用地区域的未来用地规则为：最佳的土地利用开发空间所在的目标区域，须满足具有最高的用地适宜性，同时所述目标区域的脆弱性程度最低。为沿海城市空间规划决策提供直观科学依据，增强规划方案合理性和科学性，从而促使城市规划由传统的定性、经验规划向定量、科学规划转型。

技术领域

本发明属于城市规划中土地利用模拟预测领域，更具体地，涉及一种应对海平面上升的土地利用动态演化模拟方法及系统。

背景技术

全球气候变化逐渐成为人类关注和研究的热点，联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)的报告表明，近百年来全球气候系统正经历着以全球变暖为主要特征的显著变化。以温室效应为主的气候变化所引起的海温升高、大面积冰川融化、海平面上升(Sea Level Rise，SLR)等现象将会对沿海地区造成巨大影响。

海平面上升是一种缓发性的自然灾害，使沿海地区风暴潮灾害发生更为频繁、洪涝灾害加剧、低洼地带和海岸受侵蚀愈加严重。而沿海区域处于水陆自然单元的过渡地带，往往是人口集聚区，也是人类活动区与自然带的交互影响下积蓄着严重灾害隐患的载体。同时，研究显示沿海地区人口与经济将持续增长，且人类活动在很大程度上导致环境破坏、海岸及河岸的淤积和侵蚀。这些现象将使海岸带系统脆弱性、恢复力、自组织能力发生动态变化，从而加剧海平面上升对沿海地区的影响。因此，应对海平面上升的适应性规划方法，对沿海地区可持续发展具有重要意义。

目前，应对海平面上升的规划实践正处于起步阶段，主要应对策略可以分为三类：保护、撤离和适应调整。其中，保护措施的目标是减少灾害影响，因此被认为是最受欢迎的策略，但通常会导致被保护的低洼沿海地区在未来的灾害发生下成为更脆弱、风险更大的区域。适应调整策略目标是加强沿海社区的适应性能力，通过提高社区规划及建设标准以应对灾害影响。而撤离策略是对高风险灾害地区进行限制性开发。这三类方法主要是针对灾害发生前后短期内可适用的措施，而无法从长期规划战略意义上，难以为城市发展制定长期的、抗风险的可持续发展。

因此，为辅助沿海城市的可持续规划决策与管理，考虑海平面上升影响下的土地利用时空动态演化方法，以科学地制定未来城市发展策略，是应对气候变化的适应性规划方法的核心内容。该方法需要整合海平面影响下的沿海地区脆弱性风险评估和土地利用空间分配，以有效地根据风险评估结果最优化资源配置，最大程度减少气候变化对沿海地区城市基础设施、人口和财产的影响，引导并促进城市可持续发展。

从技术上来看，发明一套关于应对气候变化的土地利用适应性规划决策辅助工具，已成为沿海地区规划管理部门的紧迫需求。现有研究已将一些方法对这方面内容展开研究，包括元胞自动机、空间建模和基于地理信息系统(Geographic Information System，GIS)的水文分析技术等。例如：Hansen提出了带约束的元胞自动机土地利用模拟，与未来的海平面上升的洪水淹没模型相结合，分析海平面上升对未来土地利用的影响。Canters,etal.提出基于仿真的元胞自动机土地利用模型与洪水灾害模型分析风暴对现状和未来用地的影响。Inouye,et al.开发了一个基于空间动态模型，以预测未来土地利用增长，并将未来用地开发模型与洪水淹没的脆弱性进行对比，以识别风险区域。

尽管现有的技术方式试图分析海平面上升对未来用地开发的影响，但其研究始终将二者进行分开考虑，即：预测的未来用地开发结果，并未真正考虑了海平面上升的影响因素，而是通过对比未来预测用地结果和潜在洪水淹没地图，以识别判定风险区域。这类方法，仅适用于评估，但无法直接得出应对气候影响的用地适应性策略，难以直观地引导沿海地区的城市规划实践。

发明内容