马尔柯夫法在土地利用结构趋势预测中的应用
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土地利用覆被变化时空信息分析方法及应用
第
4章
土地利用/覆被变化模型模拟方法
第4章
土地利用/覆被变化模型模拟方法
4.1 马尔可夫模型 4.1.1 模型介绍
马尔可夫（Markov）法是以俄国数学家 A.A.Markov 名字命名的一种方法，他是基于马 尔可夫过程， 通过对事物不同状态的初步概率和状态之间转移概率的研究， 确定状态变化趋 势，以预测事物的未来(吕效国，2009)。 马尔可夫过程是一种具有“无后效性”的特殊随机过程。所谓“无后效性”是指过程（或系 统）在时刻 t0 所处的状态为已知的条件下，过程在时刻 t > t0 所处状态的条件分布与过程在 时刻 t0 之前所处的状态无关，即过程“将来”的情况与“过去”的情况是无关的。这对于研究土 地利用的动态变化较为适宜，因为在一定条件下，土地利用的动态演变具有马尔可夫过程 性质： （1）在一定区域内，不同土地利用类型之间具有相互可转化性。 （2）土地利用类型之间的相互转化过程包含着较多尚难用函数关系准确描述的事件。 运用马尔可夫模型关键在于确定土地利用类型之间相互转化的初始转移概率矩阵 P， 是由一步转移概率 p ij 所组成的矩阵，状态空间 I {1, 2,}，称
4.1.2 模型应用
（1）数据准备与处理 本应用以京津冀为例， 开展基于马尔可夫模型的土地利用模拟预测。 京津冀即京津冀都 市圈，是国家“十一五”规划中的一个重要的区域规划，包括北京市、天津市以及河北省的 8 个地级市（秦皇岛、唐山、廊坊、保定、石家庄、沧州、张家口、承德），涉及到河北省 8 个设区市的 80 多个县（市），土地面积约为 18 万平方公里。 模型模拟预测的主要数据源为土地利用数据。2000 年和 2005 年土地利用数据来自中国 科学院资源环境科学数据中心，参照《土地利用现状调查技术规程》和《中国资源环境遥感 宏观调查与动态研究》，土地利用类型共分为 6 个一级类型，分别为耕地、林地、草地、工 矿居民用地、未利用土地。 （2）土地利用变化过程分析 京津冀地区土地利用类型主要以耕地为主，占该区域土地总面积的 50%左右，但是在 2000~2005 年有所减少；林地、草地、未利用地也有所减少，但减少幅度不大，水域所占比 例不大，但是减少明显，仅有居民工矿用地显著增加，如图 4-1、表 4-1 所示。
4章
土地利用/覆被变化模型模拟方法
第4章
土地利用/覆被变化模型模拟方法
4.1 马尔可夫模型 4.1.1 模型介绍
马尔可夫（Markov）法是以俄国数学家 A.A.Markov 名字命名的一种方法，他是基于马 尔可夫过程， 通过对事物不同状态的初步概率和状态之间转移概率的研究， 确定状态变化趋 势，以预测事物的未来(吕效国，2009)。 马尔可夫过程是一种具有“无后效性”的特殊随机过程。所谓“无后效性”是指过程（或系 统）在时刻 t0 所处的状态为已知的条件下，过程在时刻 t > t0 所处状态的条件分布与过程在 时刻 t0 之前所处的状态无关，即过程“将来”的情况与“过去”的情况是无关的。这对于研究土 地利用的动态变化较为适宜，因为在一定条件下，土地利用的动态演变具有马尔可夫过程 性质： （1）在一定区域内，不同土地利用类型之间具有相互可转化性。 （2）土地利用类型之间的相互转化过程包含着较多尚难用函数关系准确描述的事件。 运用马尔可夫模型关键在于确定土地利用类型之间相互转化的初始转移概率矩阵 P， 是由一步转移概率 p ij 所组成的矩阵，状态空间 I {1, 2,}，称
4.1.2 模型应用
（1）数据准备与处理 本应用以京津冀为例， 开展基于马尔可夫模型的土地利用模拟预测。 京津冀即京津冀都 市圈，是国家“十一五”规划中的一个重要的区域规划，包括北京市、天津市以及河北省的 8 个地级市（秦皇岛、唐山、廊坊、保定、石家庄、沧州、张家口、承德），涉及到河北省 8 个设区市的 80 多个县（市），土地面积约为 18 万平方公里。 模型模拟预测的主要数据源为土地利用数据。2000 年和 2005 年土地利用数据来自中国 科学院资源环境科学数据中心，参照《土地利用现状调查技术规程》和《中国资源环境遥感 宏观调查与动态研究》，土地利用类型共分为 6 个一级类型，分别为耕地、林地、草地、工 矿居民用地、未利用土地。 （2）土地利用变化过程分析 京津冀地区土地利用类型主要以耕地为主，占该区域土地总面积的 50%左右，但是在 2000~2005 年有所减少；林地、草地、未利用地也有所减少，但减少幅度不大，水域所占比 例不大，但是减少明显，仅有居民工矿用地显著增加，如图 4-1、表 4-1 所示。
基于马尔柯夫模型的土地利用变化趋势预测
表 １ １９ ９ ０年 一 １９ ９ ５年 湘 潭 各 土 地 利 用 类 型 面 积转 化状 况 ｋ ｍ２
类型 耕地
林地
草 地
测未来土地利用结 构 的情况 ， 助于指 导我 们合 理 、 有 高效 地利 用
土地 ， 为政府决策及土地管理部 门制定 管理 政策和落 实各项 管理
基 于 马 尔柯 夫模 型 的土 地 利 用变 化 趋 势预 测 ＊
杨 命 青
摘 要 ： 结合 土地 利用 的动态演 变特征和 马尔柯 夫模 型性质 ， 利用 马 尔柯 夫模 型对湘 潭市土地 利用 变化类 型进 行 了预 测， 通过 将实 际利用数 据与预测结果 对 比， 结果表 明与实际用地情况相 符 ， 而验证 了利用马 尔柯 夫过程预测城 市土 地 从 变化趋势 的可行 性。 关键词 ： 马尔柯夫模 型 ， 预测 ， 土地利用
耕地
１８ ９ ５ ３．５
林地
２８ １ ３ ９ ３
草地
３ ．１ ９ ４
水域
１ ７ ２ ２ ．５
城镇 用地
１３ ５ １ ．７
概 率 便 可 以预 测 将 来 。它 具 有 “ 后 效 性 ” 特 殊 随 机 过 程 ， 无 的 即某
随机过程在 ｔ 时刻 的状 态 只有 与 ｔ 刻 的状态 有关 ， 与 以 ＋１ 时 而 前各 时刻的状 态无关的性质 ； 一种状态 出现 的概率 只与历史 上 出
１９ ９ ５年 ４
１８ １９ ３．３
２９ １ ８ ０ １
３ ８ ８ ９
１ ２ ３ ２ ．３
１６ ６ １．７
增减量／ ｍ ｋ２ 变化幅度／ ％
—７ ６ ．２ 一０ ４ ．１
９ ８ ．５ ０Ｏ ．３
类型 耕地
林地
草 地
测未来土地利用结 构 的情况 ， 助于指 导我 们合 理 、 有 高效 地利 用
土地 ， 为政府决策及土地管理部 门制定 管理 政策和落 实各项 管理
基 于 马 尔柯 夫模 型 的土 地 利 用变 化 趋 势预 测 ＊
杨 命 青
摘 要 ： 结合 土地 利用 的动态演 变特征和 马尔柯 夫模 型性质 ， 利用 马 尔柯 夫模 型对湘 潭市土地 利用 变化类 型进 行 了预 测， 通过 将实 际利用数 据与预测结果 对 比， 结果表 明与实际用地情况相 符 ， 而验证 了利用马 尔柯 夫过程预测城 市土 地 从 变化趋势 的可行 性。 关键词 ： 马尔柯夫模 型 ， 预测 ， 土地利用
耕地
１８ ９ ５ ３．５
林地
２８ １ ３ ９ ３
草地
３ ．１ ９ ４
水域
１ ７ ２ ２ ．５
城镇 用地
１３ ５ １ ．７
概 率 便 可 以预 测 将 来 。它 具 有 “ 后 效 性 ” 特 殊 随 机 过 程 ， 无 的 即某
随机过程在 ｔ 时刻 的状 态 只有 与 ｔ 刻 的状态 有关 ， 与 以 ＋１ 时 而 前各 时刻的状 态无关的性质 ； 一种状态 出现 的概率 只与历史 上 出
１９ ９ ５年 ４
１８ １９ ３．３
２９ １ ８ ０ １
３ ８ ８ ９
１ ２ ３ ２ ．３
１６ ６ １．７
增减量／ ｍ ｋ２ 变化幅度／ ％
—７ ６ ．２ 一０ ４ ．１
９ ８ ．５ ０Ｏ ．３
基于马尔可夫链的鸡西市土地利用结构预测
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第２ ３卷 第 ５期 ２２ ｏ ５ ０ ． ３ Ｎ ． Ｓ ｐ． ２ ０ ｅ ， ０７
Ｆ ＲＥ Ｔ Ｅ Ｉ Ｅ Ｉ Ｇ ０ Ｓ ＮＧ Ｎ ＥＲ Ｎ
基 于 马 尔可 夫 链 的鸡 西 市 土 地 利 用 结构 预 测
关 键 词 ：马 尔可 夫 链 ；土 地 ；预 测 ：利 用 结 构 中图 分 类 号 ：Ｔ ８ Ｄ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ０ Ｘ （０ ７ ５ ０ １ ３ ０ １ ０ ５ ２０ ）０ —０ ３ —０
Ｆ ｒｃ ｓ ｆＬ ｎ ｏ ｅａｔｏ ａ ｄ—ｕ ｅＳｒ ｃｕ ｅｉ ｉｉ ｔ ａ ｅ ｎ ｔｅＭ ａ ｋ ｖＣｈ ｉ／ ａｇＭｉ （ ． Ｎ ｒ ｅｓ Ｆ ｒｓ ｙＵｎｖｒｉ ｓ ｔｕ ｔｒ Ｊｘ ｙＢ ｓｄｏ ＿ｒ ｏ ａｎ Ｙ ｎ １ ｎ Ｃｉ ｈ ｎ ｏｔ ａｔ ｏｅｔ ｉｅｓｙ． ｈ ｒ ｔ
Ｈ ｒｉ １０４ ；２ ｉ ｎｖｒｔ，Ｊ ｉ１８０ ，Ｈ ｉｎｊ ｎ ｒｖ ｃ） ｈｕＣｌ （ ｏｈａｔ ｏｅｔ ｎｖｒｔ，Ｈ ｒｉ ａ ｎ ５００ ．Ｊ ｉ ｉ ｅ ｉ ｂ ｘ Ｕ ｓ ｙ ｉ ５００ ｅ ｏｇａｇＰｏｉ ｅ ，Ｚｏ ｉｎ Ｎ ｒ ｅｓ Ｆｒ ｒ Ｕ ｅ ｉ ｘ ｌ ｉ ｎ ｉ ｔ ｓｙ ｉ ｓ ｙ ａ ｎ ｂ
杨 敏 ，周 次 林 王 立海 ２ ， ，安 立 华
（ ．东 北 林 业 大 学 ，哈 尔 滨 １ １０ ４ ；２ 鸡 西 大学 ，黑 龙 江 鸡 西 ５００ １８０ ） ５００
摘
要 ：鸡西市是黑龙江省的第一大煤炭城市 ，对鸡 西市土地 利 用结构进行 分析和预 测有助 于在煤炭 资源
１０４ ） ５ ０ ０ ，ＷａｇＬｈ ｉ ｎ Ｌｈａ （ ｏ ｈａｔ ｏ ｓ ｎｖｒ ｔ，Ｈ ｂｎ１０ ４ ） ｎ ｉ ，Ａ ｉｕ Ｎ ｒ ｅ ｒ ｔ Ｕ ｅ ｉ ａ ｔ ｓ Ｆ ｅ ｒ ｉ ｓ ｙ ａ ｉ ５００ ｙ ｒ Ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｉ ｅｂ ｇ ｓ ｃ ｆ ｏ ｌ ｎ ｕｔ ｎＨ ｉ ｎ ｊ ｇＰｏ ｉ ｅ ｎ ｅ ｔ ｏ ｄ ｉｎｏ ｃ ａ ｒｓ ｒ ｓ ｅ ｂｔ ｃ ：Ｊ ｉ ｔ ｉ ｔ ｉ ｅｔ ｉ ｏ ａ ｉ ｓ ｉ ｅ ｏ ｇ ａ ｒ ｎ ．Ｕ ｄ ｒ ｈ ｃ ｎ ｉｏ ｏ ｏ ｃ — ｒ ｘ ｃ ｙ ｓｈ ｇ ｔ ｃ ｄ ｒ ｙ ｙ ｌ ｉ ｎ ｖｃ ｅ ｔ ｆ ｌｅ ｕ ｅ ｄ ｃｅ ｉ ，ｉｉ ｕ ｆ ｎ ｌ ｅａ ｄｆ ｃ ｔａ ｄ ｓ ｒ ｔ ｅｉ Ｊ ｉ ｉ ｒ ｈ ａ ａｅ ｅ ｔ ｅ ａ ｍ ｎ ｗ ｅ ｅ ｄｕｔ ｈ ｒ ｎ ｔｓ ｓ ｕ ｔ ａａ ｚ ｎ ｒ ａ ｓ ａ ｇ ｅ ｌｏ ｙ ｏ ｓ ｌ —ｕｅｓ ｕ ｕ ｉ ｔ ｆ ｍ ｎ ｇ ｍ ｎ ｄ ｐｒ ｅ ｔ ｈｎ ｔ ｙａｊ ｅ ｅ ｎ ｔ ｃ ｒ ｎ ｘ ｃｙ ｏ ｔ ｅ ｔ ｈ ｓｔ
第２ ３卷 第 ５期 ２２ ｏ ５ ０ ． ３ Ｎ ． Ｓ ｐ． ２ ０ ｅ ， ０７
Ｆ ＲＥ Ｔ Ｅ Ｉ Ｅ Ｉ Ｇ ０ Ｓ ＮＧ Ｎ ＥＲ Ｎ
基 于 马 尔可 夫 链 的鸡 西 市 土 地 利 用 结构 预 测
关 键 词 ：马 尔可 夫 链 ；土 地 ；预 测 ：利 用 结 构 中图 分 类 号 ：Ｔ ８ Ｄ８ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ０ Ｘ （０ ７ ５ ０ １ ３ ０ １ ０ ５ ２０ ）０ —０ ３ —０
Ｆ ｒｃ ｓ ｆＬ ｎ ｏ ｅａｔｏ ａ ｄ—ｕ ｅＳｒ ｃｕ ｅｉ ｉｉ ｔ ａ ｅ ｎ ｔｅＭ ａ ｋ ｖＣｈ ｉ／ ａｇＭｉ （ ． Ｎ ｒ ｅｓ Ｆ ｒｓ ｙＵｎｖｒｉ ｓ ｔｕ ｔｒ Ｊｘ ｙＢ ｓｄｏ ＿ｒ ｏ ａｎ Ｙ ｎ １ ｎ Ｃｉ ｈ ｎ ｏｔ ａｔ ｏｅｔ ｉｅｓｙ． ｈ ｒ ｔ
Ｈ ｒｉ １０４ ；２ ｉ ｎｖｒｔ，Ｊ ｉ１８０ ，Ｈ ｉｎｊ ｎ ｒｖ ｃ） ｈｕＣｌ （ ｏｈａｔ ｏｅｔ ｎｖｒｔ，Ｈ ｒｉ ａ ｎ ５００ ．Ｊ ｉ ｉ ｅ ｉ ｂ ｘ Ｕ ｓ ｙ ｉ ５００ ｅ ｏｇａｇＰｏｉ ｅ ，Ｚｏ ｉｎ Ｎ ｒ ｅｓ Ｆｒ ｒ Ｕ ｅ ｉ ｘ ｌ ｉ ｎ ｉ ｔ ｓｙ ｉ ｓ ｙ ａ ｎ ｂ
杨 敏 ，周 次 林 王 立海 ２ ， ，安 立 华
（ ．东 北 林 业 大 学 ，哈 尔 滨 １ １０ ４ ；２ 鸡 西 大学 ，黑 龙 江 鸡 西 ５００ １８０ ） ５００
摘
要 ：鸡西市是黑龙江省的第一大煤炭城市 ，对鸡 西市土地 利 用结构进行 分析和预 测有助 于在煤炭 资源
１０４ ） ５ ０ ０ ，ＷａｇＬｈ ｉ ｎ Ｌｈａ （ ｏ ｈａｔ ｏ ｓ ｎｖｒ ｔ，Ｈ ｂｎ１０ ４ ） ｎ ｉ ，Ａ ｉｕ Ｎ ｒ ｅ ｒ ｔ Ｕ ｅ ｉ ａ ｔ ｓ Ｆ ｅ ｒ ｉ ｓ ｙ ａ ｉ ５００ ｙ ｒ Ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｉ ｅｂ ｇ ｓ ｃ ｆ ｏ ｌ ｎ ｕｔ ｎＨ ｉ ｎ ｊ ｇＰｏ ｉ ｅ ｎ ｅ ｔ ｏ ｄ ｉｎｏ ｃ ａ ｒｓ ｒ ｓ ｅ ｂｔ ｃ ：Ｊ ｉ ｔ ｉ ｔ ｉ ｅｔ ｉ ｏ ａ ｉ ｓ ｉ ｅ ｏ ｇ ａ ｒ ｎ ．Ｕ ｄ ｒ ｈ ｃ ｎ ｉｏ ｏ ｏ ｃ — ｒ ｘ ｃ ｙ ｓｈ ｇ ｔ ｃ ｄ ｒ ｙ ｙ ｌ ｉ ｎ ｖｃ ｅ ｔ ｆ ｌｅ ｕ ｅ ｄ ｃｅ ｉ ，ｉｉ ｕ ｆ ｎ ｌ ｅａ ｄｆ ｃ ｔａ ｄ ｓ ｒ ｔ ｅｉ Ｊ ｉ ｉ ｒ ｈ ａ ａｅ ｅ ｔ ｅ ａ ｍ ｎ ｗ ｅ ｅ ｄｕｔ ｈ ｒ ｎ ｔｓ ｓ ｕ ｔ ａａ ｚ ｎ ｒ ａ ｓ ａ ｇ ｅ ｌｏ ｙ ｏ ｓ ｌ —ｕｅｓ ｕ ｕ ｉ ｔ ｆ ｍ ｎ ｇ ｍ ｎ ｄ ｐｒ ｅ ｔ ｈｎ ｔ ｙａｊ ｅ ｅ ｎ ｔ ｃ ｒ ｎ ｘ ｃｙ ｏ ｔ ｅ ｔ ｈ ｓｔ
Markov土地利用结构预测
Markov（马尔柯夫）预测法：预测土地利用结构详细过程
（1992年的土地利用结构来预测2002年的土地利用结构）
1.计算的转移概率矩阵
土地结构转移矩阵（P）
2.初始状态矩阵是有1992年各个土地利用类型占总土地面积比重计算得到。
1992年初始状态矩阵( B )
3.出十步转移后的矩阵P10
方法如下：
将矩阵输入到excel中
再选择一个与计算后矩阵数相同的空白区域，选中的情况下在公式榄里输入=MMULT（）：
然后在点击提示中的array1.array2,分别点击选择以上两个矩
阵区域，（不要按enter）按F2，再按ctrl+shift+enter,此时相乘矩阵结果P2就会出现。
依次求出P10
4.求2002年状态矩阵=1992年状态矩阵B×P10，矩阵相乘同样应用MMULT公式求得。
5.用土地的总面积分别乘上面的状态数就可以计算出2002年的各土地利用类型的面积。
马尔柯夫模型在区域土地利用结构预测中的应用—以湖南省常德市为例
数 据 。 用 马 尔柯 夫 模 型 。 建 土 地 利 用 结 构 转 移 的 概 率 矩 阵 。 运 构
该 矩阵满 足两个 条件 ： ①
＝， ＝ｄ ， ， 阵每行元 Ｊｉ ｏ … 矩 （ ｄ
预 测 常德 市 ２ １ 和 ２２ ０ ０年 ０ ０年 土 地 利 用 结 构 ．并 分 析 其 变化 特 征 。 拟 结 果表 明 ， 来 ｌ 模 未 ５年 ， 市域 土地 利 用 结 构 将保 持 建 设 用
展 ，产 业 结 构 的 调 整 。９ ６年 以 来 常 德 市 土 地 利 用 结 构 发 生 了 １９ 较 大 的 变 化 ： 是 农 地 面 积 特 别是 耕 地 的面 积 不 断 减 少 ， 一 二是 非
性质 ： 一定区域内，不 同土地利用类型之间具有相互可转化 ①
性 ：② 土地利用类型之间的相互转化过程包含着 较多尚难用 函
后效性和齐次两个特征 。 足以下基本方程 ：（＝ （ Ｏ ｅ ）￣ 满 Ｘｎ Ｘｎ Ｐ ＸＯＰ ） －
据 此 即 可 预 测 在 给 定 转 移 概 率 条 件 下 的未 来 某 个 时 期 的土 地 利
用 结 构
２ 实 证 分 析
２１ 研 究 区域 概 况 。 常 德 市 位 于 湖 南 省 西 北 部 。 处 长 江 中游 ． 地 南岸 ， Ｉ 庭 ， 达黔 、 ， 接益阳 、 沙， 连湖北荆 州 ， 东 临洞 西 渝 南 长 北 东 西 跨 度 １７ ｍ， 北 总 长 １ １ｍ。 域 区位 优 越 ， 通 便 利 。 ０ ５ ７ｋ 南 ９ｋ 市 交 ２０ 年 末 ， 市 总 人 口 ６ ２４ 全 ０． ２万人 ， 现 地 方 生 产 总 值 ６４２亿 元 。 实 ３． 占全 省 总 量 的 ９７ ％ 。 全 省 第 ３位 。 ． ９ 列 随着 人 口的增 加 ， 济 的 发 经
利用马尔科夫过程预测郑州市土地利用的动态演变
为 郑州 市未 来几 年发 展规 划 提供科 学依 据 ．
的转 移 概 率 ． 矩 阵 的每 一 项 元 素 需 满 足 ２个 该
条件 ：
１ 研 究 区 概 况
郑 州 市 介 于 东 经 １ ２ ４ ～１ ４ １ 北 纬 １。２ １ 。 ，， ４
３ 。 ６ ３ 。８ ， 西 长 １ ６ ｋ 南 北 宽 ７ ｍ， ４ １ ～ ４ ５ 东 ６ ｍ， ５ ｋ 现
∑Ｐ １（ ， …， ； ≤Ｐ ≤１ ＝ ， ，＝１ ， ｎ ０ ２ ）
Ｊ １
（） ２ （） ２ 假定 土 地利用 系 统 中 ｎ＝０时所 处 的初 始
辖 ６区 ５市 １县 ． 势西 高 东低 ， 地 西部 多 山地 丘 陵 ， 占总面 积 的 ２ ３ 东 部平原 占总面 积 的 １３ 本 研究 ／， ／． 以郑 州 市 的 ６区 ５市 １ （ 县 包括 中原 区 、 二七 区 、 管 城 回族 区 、 水 区 、 街 区 、 金 上 惠济 区 ； 郑 市 、 封 新 登 市 、 密 市 、 义市 、 阳市 ； 新 巩 荥 中牟 县 ） 为研 究 区域 ．
关 键 词 ： 地 利 用 ； 态演 变预 测 ； 尔科 夫 过 程 ； 州 市 土 动 马 郑 中 图分 类 号 ： １ ９ Ｓ５ 文 献 标 志 码 ： Ａ
Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｄ ｕ ｅ ｄ ｎａ ｉ ｈ ｎ ｅ ｉ ｅ ｉｔｏ ｆ ｌ ｎ ｓ ｙ ｍ ｃ ｃ ａ ｇ ｎ Ｚｈｅ ｇ ｈ ｕ ｕ ｉ ａ ｋｏ ｒ ｃ ｓ ｎ ｚ ｏ ｓｎｇ Ｍ ｒ ｖ ｐ ｏ ｅ ｓ
但 并 未对 土 地 利 用 变 化 进 行 预 测 ． 轩 等 利 用 宋 元胞 自动 机预测 了郑 州 市土 地利 用 变化 ， 由于影 但 响元胞 自动机 的 因素较 多 ， 预测 结果 的变 化 幅度 其 较大． 目前 ， 马尔 科 夫 过 程 与 地 理 信 息 系统 和遥 感 技 术相 结合 广泛 应 用 于 土 地 利 用 变化 动 态 监 测 和 分 析 中， 本研 究 运用 该 方 法 和 技 术 从 新 的 角
灰色马尔可夫模型在济南市耕地预测中的应用
低 。回归分 析和 灰 色预 测 方 法 比较 简 单 ， 但 对 数据
２ ． １ 数 据 来 源
２ 数据 来 源 与 研 究 方 法
研究数 据 主要参考 济南 市 国土部 门土地 调查 统
规 律性 要求 较高 ， 对波 动较 大 的数 据拟 合 比较 困难 。 该 文在 分析 济南 市耕 地 历 史 变 化趋 势 的基 础上 ， 结 合 灰色 系统 和马 尔可夫 两者 的优势 ， 利 用灰 色一 马 尔 可 夫模 型预测 了济南市 ２ Ｏ ２ ｏ年耕 地面 积 ， 以期对 土 地 利用 规划 的修 编 、 耕地 资 源 的管 理有 一 定 的指导
关键词 ： 耕地预测 ； 灰色一 马尔 可 夫 ； 济南 市
中 图分 类号 ： Ｆ ３ ０ １ ． ２ １ 文献标识码 ： Ｂ
耕 地是 最基 本 的 自然 资 源 ， 是 人类 生 存 发 展 的 基 础［ １ ］ 。我 国人 口众多 ， 耕地后 备 资源有 限 ， 人 均耕 地少 ， 因此 耕 地 面 积 直 接 关 系 到 我 国的 粮 食 安 全 。 在 新一 轮 的土地 利用 总体 规 划 中 ， 也将 耕地保 护 、 实 现耕地 的动 态平衡 放在 了特 别突 出 的位 置 。 目前 国 内研 究耕 地 数 量 变化 主 要集 中在 耕地 变 化 速率 ］ 、
耕 地变 化 区 域 差 异 ［ ２ ・ ３ ３ 和耕地变化驱动力Ｅ ｚ － ４ ］ 三方
为黄 河平原 带 ， 中部 为山前 平原 带 ， 南部 为低 山丘 陵 带， 耕 地资 源 主 要 分 布 在 北 部 和 中 部 的平 原 地 区 。
济南 地处 中纬度 地 带 ， 属 于 暖温 带 半 湿润 季 风 型 气 候， 其 特点 是季 风 明显 ， 四季 分 明 。独特 的地 形地 质 构造 ， 使济 南 形 成 了众 多 泉 脉 ， 因此有“ 泉城 ” 的 美 称 。济南 市作 为山东 省省会 ， 是 全省 的政 治 、 文化 和
２ ． １ 数 据 来 源
２ 数据 来 源 与 研 究 方 法
研究数 据 主要参考 济南 市 国土部 门土地 调查 统
规 律性 要求 较高 ， 对波 动较 大 的数 据拟 合 比较 困难 。 该 文在 分析 济南 市耕 地 历 史 变 化趋 势 的基 础上 ， 结 合 灰色 系统 和马 尔可夫 两者 的优势 ， 利 用灰 色一 马 尔 可 夫模 型预测 了济南市 ２ Ｏ ２ ｏ年耕 地面 积 ， 以期对 土 地 利用 规划 的修 编 、 耕地 资 源 的管 理有 一 定 的指导
关键词 ： 耕地预测 ； 灰色一 马尔 可 夫 ； 济南 市
中 图分 类号 ： Ｆ ３ ０ １ ． ２ １ 文献标识码 ： Ｂ
耕 地是 最基 本 的 自然 资 源 ， 是 人类 生 存 发 展 的 基 础［ １ ］ 。我 国人 口众多 ， 耕地后 备 资源有 限 ， 人 均耕 地少 ， 因此 耕 地 面 积 直 接 关 系 到 我 国的 粮 食 安 全 。 在 新一 轮 的土地 利用 总体 规 划 中 ， 也将 耕地保 护 、 实 现耕地 的动 态平衡 放在 了特 别突 出 的位 置 。 目前 国 内研 究耕 地 数 量 变化 主 要集 中在 耕地 变 化 速率 ］ 、
耕 地变 化 区 域 差 异 ［ ２ ・ ３ ３ 和耕地变化驱动力Ｅ ｚ － ４ ］ 三方
为黄 河平原 带 ， 中部 为山前 平原 带 ， 南部 为低 山丘 陵 带， 耕 地资 源 主 要 分 布 在 北 部 和 中 部 的平 原 地 区 。
济南 地处 中纬度 地 带 ， 属 于 暖温 带 半 湿润 季 风 型 气 候， 其 特点 是季 风 明显 ， 四季 分 明 。独特 的地 形地 质 构造 ， 使济 南 形 成 了众 多 泉 脉 ， 因此有“ 泉城 ” 的 美 称 。济南 市作 为山东 省省会 ， 是 全省 的政 治 、 文化 和
如何利用马尔科夫链进行城市规划模拟(七)
城市规划是一门复杂而又重要的学科，它涉及到人口数量、交通流量、土地利用等诸多因素。
为了更好地进行城市规划模拟，人们常常使用马尔科夫链来进行分析和预测。
马尔科夫链是一个数学模型，能够描述一系列随机事件之间的转移关系。
在城市规划中，利用马尔科夫链可以对人口流动、土地利用等情况进行模拟和预测，帮助规划者更好地制定城市未来发展的方向和政策。
首先，我们可以利用马尔科夫链来模拟城市的人口流动。
人口流动是城市规划中一个至关重要的因素，而且受到诸多因素的影响，如就业机会、生活成本、城市环境等。
利用马尔科夫链，可以对不同区域的人口流动情况进行模拟和预测。
例如，我们可以根据历史数据建立一个马尔科夫链模型，来预测未来几年内不同区域的人口流动趋势。
这样一来，规划者就可以根据模拟结果，制定更科学、更合理的人口调控政策，以适应城市未来的发展需求。
其次，利用马尔科夫链还可以模拟城市的土地利用情况。
城市土地的利用对城市的发展至关重要，而且也受到人口流动、经济发展等因素的影响。
通过建立土地利用的马尔科夫链模型，可以对未来几年内不同区域的土地利用情况进行模拟和预测。
这样一来，规划者可以根据模拟结果，制定更科学、更合理的土地利用政策，以适应城市未来的发展需求。
比如，如果模拟结果显示某一区域将成为人口聚集区，规划者就可以相应地调整这一区域的土地利用政策，以确保城市在未来的发展中能够更好地满足人们的生活需求。
除了人口流动和土地利用外，利用马尔科夫链还可以对城市的交通流量进行模拟。
交通流量是城市规划中另一个关键的因素，而且也受到人口流动、土地利用等因素的影响。
通过建立交通流量的马尔科夫链模型，可以对未来几年内不同区域的交通流量进行模拟和预测。
这样一来，规划者可以根据模拟结果，制定更科学、更合理的交通规划政策，以确保城市在未来的发展中能够更好地解决交通拥堵等问题。
综上所述，利用马尔科夫链进行城市规划模拟，可以帮助规划者更好地了解城市未来的发展趋势，从而制定更科学、更合理的规划政策。
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构 演 变进 行 了模 拟 ． 对 未 来 ９ 其 土地 利 用 结 构 的 演 变趋 势进 行 了预 测 。 结果 表 明 ， 用 马 尔柯 夫 过 并 年 利 程 对 土地 利 用结 构 进 行 定 量预 测 是 一 种 可 行 的 方法 ：未 来 ９年 东坡 区 的土 地 利 用 结 构 将 保 持 建 设 用 地 持 续增 加 、 地持 续减 少的 趋 势 ， 此 基 础 上 ， 东坡 区的 土地 利 用动 态结 构进 行 了评 价 。 耕 在 对
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（ ． 川农 业 大 学 经 济 管理 学 院 ， １四 四川 雅 安 ６ ５ １ ；． ２ ０ ４ ２ 四川 农 业 大 学资 源 环 境 学 院 ， 四川 雅 安 ６５ ｌ） ２ ０ ４
摘 要 ： 据 四 川 省眉 山 市 东坡 区 ２ ０ ～ Ｏ ６年 土 地 利 用 变 更调 查数 据 ， 用马 尔柯 夫 法 对 其 土地 利 用 结 依 Ｏ ２２０ 采
关 键 词 ： 地 利 用 结 构 ： 尔柯 夫 ： 测 土 马 预
中 图分 类号 ： １＋ Ｓ１ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： ４ ９ ８ １ （０ ９ ０ — ８ ６ ０ ０ ３ — ｌ ４ ２ ０ ）４ ０ ４ — ５
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第４ ８卷 第 ４期 ２０ ０ ９年 ４月
湖 北 农 业 科 学
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马尔柯夫法在土地利用结构趋势预测中的应用
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