[发明专利]一种基于外部生态功能定位的“三生”空间优化方法

说明书

本发明属于生态功能区技术领域，具体涉及一种基于外部生态功能定位的“三生”空间优化方法，包括(1)“三生”空间数量结构模拟；“三生”空间数量结构按照国家重点生态功能区要求以生态系统服务价值最大为目标而构建，通过灰色线性规划模型求得；(2)“三生”空间格局配置；多层神经网络和元胞自动机结合构建了MLP‑CA模型；所述的模型包含两大模块，分别是训练模块和模拟模块；在训练模块中利用训练好的网络自动获取内部转换规则，同时叠加上外部转换规则，然后再将这些转换规则输入到模拟模块中，完成“三生”空间模拟运算过程。本发明突出了生态功能定位下的“三生”空间优化，实现了“三生”空间数量模拟与格局配置的同步。

技术领域

本发明属于生态功能区技术领域，具体涉及一种基于外部生态功能定位的“三生”空间优化方法。

背景技术

土地作为人类一切社会经济活动的重要载体，对其利用实质上是人类对地球表面的改造行为，决定着生态系统环境、经济和社会功能的状态，关系着人类福祉的提高和区域可持续发展，是土地科学研究的重要内容。从功能的角度而言，土地功能包括生产、生活和生态三种功能类型，涵盖生物物理过程、直接和间接生产以及精神、文化、休闲、美学的需求满足等，是自然系统和社会经济系统协同耦合的产物。每种功能都有其对应的空间，分别是生产、生活和生态空间，简称为“三生”空间。生产空间是进行农业、工业和商业活动获取产品和供给功能的区域，生活空间是提供承载和保障人居功能的区域，而生态空间则是以调节、维持和保障生态安全功能为主的区域。其中，生产空间是根本，决定着生活空间、生态空间的状况；生活空间是目的，空间优化的归宿是生活空间的更加美好；生态空间为生产空间、生活空间提供保障。三大空间的平衡与否是实现区域可持续发展的关键。21世纪以来，伴随着工业化进程的加速，城镇化进程的推进，“三生”空间相互挤占现象突出。据统计，1990年～2012年，全国城市建成区面积由1.29万平方公里增加到4.56万平方公里，12年间增长了2.5倍，年平均增长达到5.9％；城市建设用地面积由1.16万平方公里增加到4.58万平方公里，增长2.9倍，年平均增长6.4％。与此同时，城市人口则由3.03亿增加到7.12亿，增长了1.35倍，年平均增长4.0％。这种大规模的持续开发建设活动给土地资源开发带来了巨大压力，威胁着国家的粮食安全。同时，大规模的开发活动也影响着国家的生态安全。截止到2010年，中国的万元GDP能耗为4.88吨标准煤，分别是世界平均水平的2.3倍、欧盟的4.1倍、美国的3.8倍、日本的7.6倍，甚至比一些经济欠发达国家都要高，主要污染物的排放总量处于较高水平，甚至已经接近中国生态环境的最大容量。

目前，关于“三生”空间的研究仍集中于“三生”空间概念、类型识别等基础性研究，对“三生”空间模拟、格局配置等研究较少。少有的“三生”空间配置研究主要采用的是统计学方法，缺乏多种方法之间的融合，特别是遥感技术、GIS以及编程技术的结合。并且，“三生”空间优化研究的对象主要是经济发达城镇、城市群等，对具有特定生态功能的国家重点生态功能区研究较少。

国家重点生态功能区作为我国优化国土资源空间格局、坚定不移地实施主体功能区制度、推进生态文明制度建设所提划定的重点区域。其功能定位是维持内部和外界区域生态环境稳定，最大程度实现其生态系统服务价值。这类区域的生态环境一般都很脆弱，一旦受到不合理的冲击，就会给区域或者更大范围的自然生态环境造成极大威胁和损失。因此，为实现这类区域功能定位就必须要尽量减少开发，限制进行大规模高强度的工业化城镇化开发，对生态敏感区和脆弱区加强保护，以保持并提高生态产品的供给能力。同时，一般国家重点生态功能区的经济并不发达，甚至是落后的状态。因此，这类区域面临的一个很重要的任务就是发展经济，摆脱贫困。而其经济的发展很大程度上又来源于项目建设和资源开发，特别是城镇化、工业化进程的加快，加剧了生产空间对其它空间的侵占，生态环境的污染，生态景观的破碎化。外部功能定位和内部发展需求之间如何进行权衡，如何实现“三生”空间协调发展是国家重点生态功能区迫切需要解决的问题。

发明内容