專利名稱：基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種區(qū)域土地利用中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)方法，尤指應(yīng)用于區(qū)域土地利用的基于模型簇的土里利用供需預(yù)測(cè)方法，屬于土地利用規(guī)劃領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
土地利用供需預(yù)測(cè)是土地利用規(guī)劃的基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)內(nèi)容包括人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平以及為進(jìn)行耕地和建設(shè)用地需求預(yù)測(cè)而進(jìn)行的糧食單產(chǎn)、復(fù)種指數(shù)、糧食消費(fèi)結(jié)構(gòu)、人均建設(shè)用地需求量、地均建設(shè)用地預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)模型有基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸分析模型、智能計(jì)算模型、專家系統(tǒng)模型等模型方法，如指數(shù)平滑法、一元回歸分析法、多元回歸分析法、自適應(yīng)過濾法、專家預(yù)測(cè)法、馬爾可夫分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)等模型方法。早期的土地利用預(yù)測(cè)研究是建立在需求決定性基礎(chǔ)上的，如耕地需求預(yù)測(cè)是通過人口對(duì)糧食等作物的需求，建設(shè)用地需求以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求決定土地開發(fā)的規(guī)模及利用方式，控制耕地總量。隨著耕地的減少和人地矛盾的加劇，根據(jù)耕地保護(hù)和土地資源持續(xù)利用的要求，耕地開發(fā)利用方式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥恋毓┙o制約及引導(dǎo)需求，保證耕地?cái)?shù)量。基于這種思想一般采用的是線性回歸模型、指數(shù)平滑法和模糊預(yù)測(cè)法等預(yù)測(cè)方法，前兩者只是就時(shí)間序列的數(shù)據(jù)進(jìn)行純數(shù)學(xué)的處理，而沒有考慮到自然因素和社會(huì)因素對(duì)耕地總量影響的后效性，因此具有一定的局限性；后者將眾多耕地的影響因素綜合起來，通過各因素對(duì)耕地總量的影響權(quán)重進(jìn)行模糊預(yù)測(cè)，這種方法的局限性在于影響耕地的因素在不斷的發(fā)生變化，權(quán)重大小也是不斷改變的，因此這種方法不適合作長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，也顯示不出耕地總量的變化趨勢(shì)。同時(shí)預(yù)測(cè)本身對(duì)原始數(shù)據(jù)精度要求較高，所以這給選用正確的、適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型增加了一定的難度。馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)方法對(duì)解決無后效性的預(yù)測(cè)，具有較好的預(yù)測(cè)效果?；疑到y(tǒng)理論在概念上改變了隨機(jī)性問題的處理方法，使它可用于信息不明或信息不全的灰色系統(tǒng)，其要點(diǎn)在于不是把系統(tǒng)中的隨機(jī)性看作一個(gè)隨機(jī)信號(hào)而是看作一個(gè)灰數(shù)，而將隨機(jī)量當(dāng)成在一定區(qū)間上變化的灰色量，將灰色過程當(dāng)作在一定幅區(qū)間、一定時(shí)區(qū)間變化的隨機(jī)過程。灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)適用于時(shí)間短、數(shù)據(jù)資料少、波動(dòng)不大的預(yù)測(cè)問題。然而由于土地利用問題的復(fù)雜性，單一的預(yù)測(cè)模型方法往往難以取得較好的預(yù)測(cè)結(jié)果，探索如何綜合利用多種預(yù)測(cè)模型方法優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行土地利用供需預(yù)測(cè)，獲取更加科學(xué)、合理的預(yù)測(cè)結(jié)果是當(dāng)前土地提高土地利用優(yōu)化決策科學(xué)水平的技術(shù)需求。


發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)的土地利用供需預(yù)測(cè)僅利用單一模型方法進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)測(cè)，難以滿足區(qū)域土地利用優(yōu)化決策對(duì)土地利用系統(tǒng)綜合預(yù)測(cè)的需求，本發(fā)明提出一種基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，綜合利用不同模型對(duì)不同類型指標(biāo)預(yù)測(cè)的適用性，一方面根據(jù)預(yù)測(cè)指標(biāo)性質(zhì)和特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合適模型的自動(dòng)選擇，同時(shí)選取多模型對(duì)同一指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并綜合獲取預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)模型的集成，以解決土地利用系統(tǒng)預(yù)測(cè)需求。
該基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法包括以下步驟 (1)根據(jù)區(qū)域土地類型、應(yīng)用需求，建立區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，按建立的指標(biāo)體系導(dǎo)入指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)合理性判斷數(shù)據(jù)是否異常，并刪除異常數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)利用土地利用現(xiàn)狀分析模型簇對(duì)區(qū)域土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)，現(xiàn)狀分析包括區(qū)域土地利用現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)、利用效果、空間布局以及存在問題； (3)構(gòu)建區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)，模型簇庫(kù)至少包括基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇； (4)根據(jù)步驟(2)的區(qū)域土地利用現(xiàn)狀分析結(jié)果和區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，并利用選定的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇進(jìn)行區(qū)域土地基礎(chǔ)指標(biāo)綜合預(yù)測(cè)，基礎(chǔ)指標(biāo)至少包括人口、GDP、復(fù)種指數(shù)、糧食消費(fèi)結(jié)構(gòu)和作物單產(chǎn)； (5)根據(jù)步驟(4)的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇，利用選定的中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇分別預(yù)測(cè)區(qū)域土地中長(zhǎng)期和區(qū)域土地年度用地類型、數(shù)量結(jié)構(gòu)變化，并綜合預(yù)測(cè)結(jié)果； (6)根據(jù)步驟(5)的綜合預(yù)測(cè)結(jié)果選擇供需平衡分析模型，并利用選定的供需平衡分析模型進(jìn)行區(qū)域土地利用供給潛力和需求平衡分析，并根據(jù)供需平衡分析結(jié)果對(duì)區(qū)域土地利用預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整確定。
步驟(2)所述的土地利用現(xiàn)狀分析模型簇至少包括土地利用結(jié)構(gòu)分析模型、土地利用景觀格局分析模型和/或土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型。
所述的土地利用結(jié)構(gòu)分析模型包括地類結(jié)構(gòu)分析模型、地域結(jié)構(gòu)分析模型、生態(tài)結(jié)構(gòu)分析模型。
所述的土地利用景觀格局分析模型包含形狀指數(shù)、斑塊密度、分離度指數(shù)、面積比例、豐富度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、多樣性指數(shù)、集中化程度和/或組合類型。
所述的土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型有時(shí)間序列分析模型、變化檢測(cè)模型和/或動(dòng)態(tài)模擬模型。
所述的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括宋健人口預(yù)測(cè)模型、馬爾薩斯人口模型、邏輯斯蒂克模型、生態(tài)學(xué)模型、時(shí)間序列分析模型、單因素回歸模型、多因素回歸模型、道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)、定額指標(biāo)模型、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型、馬爾可夫預(yù)測(cè)模型、灰色馬爾可夫模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、部門用地預(yù)測(cè)模型、差分-平滑預(yù)測(cè)模型、模糊預(yù)測(cè)模型和/或基于熵預(yù)測(cè)模型。
所述的供需平衡分析模型簇至少包括目標(biāo)規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、SD規(guī)劃、灰色局勢(shì)決策、多準(zhǔn)則決策分析、動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。
所述的中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括回歸分析模型、馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)模型和/或灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型。
所述的年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括趨勢(shì)外推模型和典型相關(guān)性分析模型。
該方法的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在 (1)建立了區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，為區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)提供了基礎(chǔ)； (2)為單一指標(biāo)預(yù)測(cè)建立了適宜的模型簇，實(shí)現(xiàn)了單一指標(biāo)的多模型預(yù)測(cè)及其預(yù)測(cè)結(jié)果的相互驗(yàn)證與協(xié)調(diào)； (3)集成了區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)各指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，建立了預(yù)測(cè)模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了合適模型的自動(dòng)選取和多指標(biāo)預(yù)測(cè)流程化作業(yè)，提高了預(yù)測(cè)結(jié)果的精度和預(yù)測(cè)工作效率。



圖1為本發(fā)明的流程圖； 圖2為本發(fā)明的現(xiàn)狀分析模型簇架構(gòu)； 圖3為本發(fā)明的土地供需預(yù)測(cè)模型簇架構(gòu)； 圖4為本發(fā)明的供需平衡分析模型簇架構(gòu)。

具體實(shí)施例方式 該基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法包括以下步驟 (1)根據(jù)區(qū)域土地類型、應(yīng)用需求，建立區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，按建立的指標(biāo)體系導(dǎo)入指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)合理性判斷數(shù)據(jù)是否異常，并刪除異常數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)利用土地利用現(xiàn)狀分析模型簇對(duì)區(qū)域土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，土地利用現(xiàn)狀分析模型簇至少包括土地利用結(jié)構(gòu)分析模型、土地利用景觀格局分析模型和/或土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型，土地利用結(jié)構(gòu)分析模型又包括地類結(jié)構(gòu)分析模型、地域結(jié)構(gòu)分析模型、生態(tài)結(jié)構(gòu)分析模型；土地利用景觀格局分析模型包含形狀指數(shù)、斑塊密度、分離度指數(shù)、面積比例、豐富度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、多樣性指數(shù)、集中化程度和/或組合類型；土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型有時(shí)間序列分析模型、變化檢測(cè)模型和/或動(dòng)態(tài)模擬模型。再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)，現(xiàn)狀分析包括區(qū)域土地利用現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)、利用效果、空間布局以及存在問題； (3)構(gòu)建區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)，模型簇庫(kù)至少包括基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇。基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括宋健人口預(yù)測(cè)模型、馬爾薩斯人口模型、邏輯斯蒂克模型、生態(tài)學(xué)模型、時(shí)間序列分析模型、單因素回歸模型、多因素回歸模型、道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)、定額指標(biāo)模型、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型、馬爾可夫預(yù)測(cè)模型、灰色馬爾可夫模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、部門用地預(yù)測(cè)模型、差分-平滑預(yù)測(cè)模型、模糊預(yù)測(cè)模型和/或基于熵預(yù)測(cè)模型，其中中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括回歸分析模型、馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)模型和/或灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型，年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括趨勢(shì)外推模型和典型相關(guān)性分析模型； (4)根據(jù)步驟(2)的區(qū)域土地利用現(xiàn)狀分析結(jié)果和區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，并利用選定的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇進(jìn)行區(qū)域土地基礎(chǔ)指標(biāo)綜合預(yù)測(cè)，基礎(chǔ)指標(biāo)至少包括人口、GDP、復(fù)種指數(shù)、糧食消費(fèi)結(jié)構(gòu)和作物單產(chǎn)； (5)根據(jù)步驟(4)的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇，利用選定的中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇分別預(yù)測(cè)區(qū)域土地中長(zhǎng)期和區(qū)域土地年度用地類型、數(shù)量結(jié)構(gòu)變化，并綜合預(yù)測(cè)結(jié)果； (6)根據(jù)步驟(5)的綜合預(yù)測(cè)結(jié)果選擇供需平衡分析模型，供需平衡分析模型簇至少包括目標(biāo)規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、SD規(guī)劃、灰色局勢(shì)決策、多準(zhǔn)則決策分析和/或動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，并利用選定的供需平衡分析模型進(jìn)行區(qū)域土地利用供給潛力和需求平衡分析，并根據(jù)供需平衡分析結(jié)果對(duì)區(qū)域土地利用預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整確定。
下面給出三個(gè)模型的實(shí)例 (a)回歸分析模型 回歸預(yù)測(cè)就是根據(jù)變量的過去和現(xiàn)在的值，找出這個(gè)數(shù)量關(guān)系，并以此推斷未來變量可能實(shí)現(xiàn)的數(shù)值?；貧w預(yù)測(cè)同時(shí)需要兩組或幾組相互關(guān)系密切的時(shí)間序列。常用回歸數(shù)學(xué)模型有單因素回歸和多因素回歸分析，單因素回歸預(yù)測(cè)可以看作是多元線性回歸預(yù)測(cè)的一種特例，因此可統(tǒng)一為以下模型 y＝b0+b1x1+b2x2+…+bmxm+υ 式中，y--預(yù)測(cè)對(duì)象的預(yù)測(cè)值； b0，b1，…bm--回歸系數(shù)； x1，x2，…Xm--自變量觀測(cè)值 υ-隨機(jī)誤差。
用矩陣表示，回歸方程為Y＝BX 式中，


(b)灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型 灰色系統(tǒng)將所有的隨機(jī)變量都看作灰色變量，將隨機(jī)過程看作是灰色過程，因而不需要大量的歷史數(shù)據(jù)而只根據(jù)“近代”的一些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行預(yù)測(cè)。這種方法對(duì)于規(guī)律性不很明顯、影響因素多的數(shù)列進(jìn)行預(yù)測(cè)具有明顯的優(yōu)勢(shì)?；疑到y(tǒng)預(yù)測(cè)模型就是通過時(shí)序數(shù)據(jù)累加的生成模塊建立起來的，濾去原始序列中可能混入的隨機(jī)量，從上下波動(dòng)的時(shí)間序列中尋找某種隱含的規(guī)律性，得到隨機(jī)性弱化而規(guī)律性強(qiáng)化了的新數(shù)列，挖掘出原始序列的內(nèi)在特征。這從GM(1，1)預(yù)測(cè)模型建立的過程可以看出。設(shè) X(0)＝{x(0)(1)，x(0)(2)，…，x(0)(n)} 為一組時(shí)間序列，這些數(shù)據(jù)可能是雜亂無章無規(guī)律的，但經(jīng)過下邊的累加生成以后，弱化了數(shù)據(jù)的隨機(jī)性和波動(dòng)性，增加了信息的白化度而呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。GM(1，1)模型是最常用的一種灰色模型。
將X(0)作一次累加得到累加生成模塊 X(1)＝{x(1)(1)，x(1)(2)，…，x(1)(n)} 其中
此生成序列X(1)就呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，其規(guī)律可通過求解一階線性微分方程得到
其中a、u為未知待估計(jì)參數(shù)，記估計(jì)量為 (c)馬爾可夫預(yù)測(cè)模型 馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)基于馬爾可夫過程，描述的是一個(gè)隨機(jī)時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)變化過程，此過程只處于一個(gè)狀態(tài)，時(shí)刻t以概率Pij處于ak狀態(tài)，時(shí)刻t+1時(shí)，又以另一概率處于ak+1狀態(tài)。根據(jù)這一原理求出各種狀態(tài)下的概率。
pij(n)＝p{xn＝j(luò)|xn-1＝I} 一般地，轉(zhuǎn)移概率pij(n)不僅與I，j有關(guān)，且與n也有關(guān)。由系統(tǒng)中各種可能狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率pij構(gòu)成的矩陣為
為馬氏鏈的一步轉(zhuǎn)移概率矩陣。其特點(diǎn)是每個(gè)pij均為非負(fù)，即pij≥0；且每行元素之和為1，即
實(shí)施例選取某市2005年-2020年土地利用供需預(yù)測(cè)中的人口、GDP、建設(shè)用地和耕地供需預(yù)測(cè)作為實(shí)例，具體步驟包括 (1)建立預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，導(dǎo)入指標(biāo)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)合理性分析，預(yù)測(cè)指標(biāo)包括人口預(yù)測(cè)、GDP發(fā)展水平預(yù)測(cè)、建設(shè)用地、耕地預(yù)測(cè)等，其中預(yù)測(cè)人口歷史數(shù)據(jù)如表1所示 表1 某市1978～2005年戶籍人口數(shù)據(jù)單位萬人
(2)采用2005年土地利用更新調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為本底，對(duì)土地利用現(xiàn)狀分析，再根據(jù)分析結(jié)構(gòu)對(duì)土地資源潛力分析，潛力分析主要分析未利用土地開發(fā)潛力、土地整理、復(fù)墾潛力，這可以從相關(guān)專題規(guī)劃中獲取。
(3)構(gòu)建區(qū)域土地利用預(yù)測(cè)候選模型庫(kù)。根據(jù)預(yù)測(cè)區(qū)域?qū)嶋H，選取基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)的自然增長(zhǎng)法、回歸分析、灰色系統(tǒng)、時(shí)間系列分析等模型方法；以及土地利用中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)模型，包括回歸分析模型、馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)模型、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型，年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括趨勢(shì)外推模型和典型相關(guān)性分析模型；年度用地預(yù)測(cè)模型則主要采用趨勢(shì)分析預(yù)測(cè)方法。
(4)根據(jù)步驟(2)的區(qū)域土地利用現(xiàn)狀分析結(jié)果和區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，并利用選定的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇進(jìn)行區(qū)域土地基礎(chǔ)指標(biāo)綜合預(yù)測(cè)。對(duì)人口預(yù)測(cè)采用了自然增長(zhǎng)法、指數(shù)法、回歸分析法和灰色系統(tǒng)四種模型，預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示 表2 某市人口規(guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果單位萬人
(5)根據(jù)步驟(4)的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇，利用選定的中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇分別預(yù)測(cè)區(qū)域土地中長(zhǎng)期和區(qū)域土地年度用地類型、數(shù)量結(jié)構(gòu)變化。如城鎮(zhèn)建設(shè)用地采用人均定額指標(biāo)，人口經(jīng)濟(jì)相關(guān)分析、灰色系統(tǒng)、馬爾可夫鏈模型，耕地預(yù)測(cè)采用自然增長(zhǎng)法、回歸分析和馬爾可夫鏈模型，預(yù)測(cè)結(jié)果如表3所示，耕地預(yù)測(cè)采用自然增長(zhǎng)、回歸分析、馬爾可夫鏈模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果如表4所示。
表3 某市城鎮(zhèn)建設(shè)用規(guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果單位公頃
表4 某市耕地規(guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果表單位公頃 年代自然增長(zhǎng)法回歸分析馬爾科夫鏈 2006270278.98 270082.94270127.09 2007268503.94 268111.85268200.16 2008266728.90 266140.76266273.22 2009264953.85 264169.67264346.29 2010263178.81 262198.58262419.35 2011261383.73 259492.89259845.68 2012259588.64 256787.2 257272.02 2013257793.56 254081.5 254698.35 2014255998.47 251375.81252124.68 2015254203.4 248670.1 249551 2016253425.11 246959.11247975.55 2017252646.84 245248.1 246400.09 2018251868.57 243537.08244824.63 2019251090.3 241826.07243249.16 2020250312.03 240115.06 241673.7 (6)根據(jù)步驟(5)的綜合預(yù)測(cè)結(jié)果選擇供需平衡分析模型，得到綜合平衡結(jié)果按高中低三種情況劃分，可得某市總?cè)丝谝?guī)模、城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模和耕地規(guī)模的預(yù)測(cè)結(jié)果確定方案，分別見表5、表6、表7。
表5 某市總?cè)丝谝?guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果確定方案(戶籍總?cè)丝?單位萬人
表6 某市城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果確定方案單位公頃
表7 某市耕地規(guī)模預(yù)測(cè)結(jié)果確定方案單位公頃

權(quán)利要求
1.一種基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于該方法包括如下步驟
(1)根據(jù)區(qū)域土地類型、應(yīng)用需求，建立區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，按建立的指標(biāo)體系導(dǎo)入指標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)合理性判斷數(shù)據(jù)是否異常，并刪除異常數(shù)據(jù)；
(2)根據(jù)指標(biāo)數(shù)據(jù)利用土地利用現(xiàn)狀分析模型簇對(duì)區(qū)域土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)，現(xiàn)狀分析包括區(qū)域土地利用現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)、利用效果、空間布局以及存在問題；
(3)構(gòu)建區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)，模型簇庫(kù)至少包括基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇；
(4)根據(jù)步驟(2)的區(qū)域土地利用現(xiàn)狀分析結(jié)果和區(qū)域土地資源潛力評(píng)價(jià)結(jié)果從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，并利用選定的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇進(jìn)行區(qū)域土地基礎(chǔ)指標(biāo)綜合預(yù)測(cè)，基礎(chǔ)指標(biāo)至少包括人口、GDP、復(fù)種指數(shù)、糧食消費(fèi)結(jié)構(gòu)和作物單產(chǎn)；
(5)根據(jù)步驟(4)的基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)從區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)候選模型簇庫(kù)中選擇中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇，利用選定的中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇分別預(yù)測(cè)區(qū)域土地中長(zhǎng)期和區(qū)域土地年度用地類型、數(shù)量結(jié)構(gòu)變化，并綜合預(yù)測(cè)結(jié)果；
(6)根據(jù)步驟(5)的綜合預(yù)測(cè)結(jié)果選擇供需平衡分析模型，并利用選定的供需平衡分析模型進(jìn)行區(qū)域土地利用供給潛力和需求平衡分析，并根據(jù)供需平衡分析結(jié)果對(duì)區(qū)域土地利用預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于步驟(2)所述的土地利用現(xiàn)狀分析模型簇至少包括土地利用結(jié)構(gòu)分析模型、土地利用景觀格局分析模型和/或土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于土地利用結(jié)構(gòu)分析模型包括地類結(jié)構(gòu)分析模型、地域結(jié)構(gòu)分析模型、生態(tài)結(jié)構(gòu)分析模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于土地利用景觀格局分析模型包含形狀指數(shù)、斑塊密度、分離度指數(shù)、面積比例、豐富度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù)、多樣性指數(shù)、集中化程度和/或組合類型。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于土地利用動(dòng)態(tài)變化分析模型有時(shí)間序列分析模型、變化檢測(cè)模型和/或動(dòng)態(tài)模擬模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于基礎(chǔ)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇、中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇、年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括宋健人口預(yù)測(cè)模型、馬爾薩斯人口模型、邏輯斯蒂克模型、生態(tài)學(xué)模型、時(shí)間序列分析模型、單因素回歸模型、多因素回歸模型、道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)、定額指標(biāo)模型、灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型、馬爾可夫預(yù)測(cè)模型、灰色馬爾可夫模型、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、部門用地預(yù)測(cè)模型、差分-平滑預(yù)測(cè)模型、模糊預(yù)測(cè)模型和/或基于熵預(yù)測(cè)模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于供需平衡分析模型簇至少包括目標(biāo)規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、SD規(guī)劃、灰色局勢(shì)決策、多準(zhǔn)則決策分析和/或動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于中長(zhǎng)期用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括回歸分析模型、馬爾可夫鏈預(yù)測(cè)模型和/或灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，其特征在于年度用地預(yù)測(cè)模型簇至少包括趨勢(shì)外推模型和典型相關(guān)性分析模型。
全文摘要
針對(duì)傳統(tǒng)的土地利用供需預(yù)測(cè)僅利用單一模型進(jìn)行單指標(biāo)預(yù)測(cè)，難以滿足區(qū)域土地利用優(yōu)化決策對(duì)土地利用系統(tǒng)綜合預(yù)測(cè)的需求，本發(fā)明提出一種基于模型簇的土地利用供需預(yù)測(cè)方法，綜合利用不同模型對(duì)不同類型指標(biāo)預(yù)測(cè)的適用性，根據(jù)預(yù)測(cè)指標(biāo)性質(zhì)和特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合適模型的自動(dòng)選擇，同時(shí)選取多模型對(duì)同一指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并綜合獲取預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)模型的集成，以解決土地利用系統(tǒng)預(yù)測(cè)需求。該方法為單一指標(biāo)預(yù)測(cè)建立了適宜的模型簇，實(shí)現(xiàn)單一指標(biāo)的多模型預(yù)測(cè)及其預(yù)測(cè)結(jié)果的相互驗(yàn)證與協(xié)調(diào)；集成區(qū)域土地利用供需預(yù)測(cè)各指標(biāo)預(yù)測(cè)模型簇，建立了預(yù)測(cè)模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)合適模型的自動(dòng)選取和多指標(biāo)預(yù)測(cè)流程化，提高預(yù)測(cè)結(jié)果的精度和預(yù)測(cè)的效率。
文檔編號(hào)G06Q50/00GK101763600SQ201010028960
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者劉耀林, 劉艷芳, 劉中秋 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)