《Land》：Land-Use Evolution and Multi-Scenario Spatial Divergence in Bays: A Case Study of Haitan Bay and Tannan Bay, Pingtan Island, China
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旅游驱动型岛屿的发展与保护冲突集中于海湾邻近陆域，然而同一岛屿上功能各异的海湾之间土地利用演变及情景响应的比较研究仍较为缺乏。研究人员利用平潭岛海坛湾和坛南湾2008年、2016年和2024年的2 m分辨率遥感影像、景观格局指数以及系统动力学—斑块生成土地利用
旅游驱动型岛屿的发展与保护冲突集中于海湾邻近陆域，然而同一岛屿上功能各异的海湾之间土地利用演变及情景响应的比较研究仍较为缺乏。研究人员利用平潭岛海坛湾和坛南湾2008年、2016年和2024年的2 m分辨率遥感影像、景观格局指数以及系统动力学—斑块生成土地利用模拟（SD–PLUS）耦合模型开展研究。针对2035年模拟了自然发展（ND）、生态恢复（ER）和经济发展（ED）三种情景，并将ER与ED的输出结果进一步像元对像元地与最小制图单元（MMU）敏感性测试进行比较。2008年至2024年间，两个海湾的建设用地均呈扩张趋势且集聚程度增强，扩张主要占用耕地和草地。相较于2024年，ER情景下海坛湾和坛南湾的建设用地分别增加1.74%和3.97%，而ED情景下分别增加12.27%和10.89%。新增建设用地在海坛湾主要环绕既有建成区延伸，而在坛南湾则主要沿交通廊道集聚。情景一致区面积占比分别为87.56%和89.29%，而部分斑块指数对MMU设置较为敏感。上述结果揭示了海坛湾与坛南湾之间土地利用响应的显著差异，并可为两个海湾邻近陆域的差异化空间规划提供支撑。
论文解读：海湾邻近陆域土地利用演变与多情景空间分异——以平潭岛海坛湾与坛南湾为例
**一、研究背景与科学问题**
岛屿相较于大陆地区，土地资源有限且生态系统相对敏感。旅游开发、基础设施建设与城市扩张往往集中于狭窄的沿海地带，加剧了保护与发展之间的矛盾。海湾及其邻近陆域是海滩、沿海防护林等自然生态空间与交通廊道、旅游设施和城市建设用地高度重叠的区域，自然生态过程与人类开发活动的交互作用在此集中体现。然而，现有土地利用模拟研究多聚焦于岛屿、城市或区域整体尺度，对同一区域背景下不同海湾单元之间土地利用演变与情景响应差异的关注相对不足。此外，多情景模拟结果可能受到空间尺度与最小制图单元（MMU）设置的影响，高分辨率数据能够保留更多局部空间信息和小斑块，但小斑块的保留、合并或消除随MMU变化而不同，进而影响景观格局及相关斑块指数。因此，如何在统一分析框架内整合土地需求模拟、空间分配、区域内局部单元比较、情景分异识别与MMU敏感性检验，成为亟待解决的科学问题。平潭岛是旅游开发、基础设施建设和生态保护冲突较为激烈的代表性区域。本研究选取海坛湾和坛南湾两个功能定位存在差异的海湾，旨在回答两个问题：（1）在相同区域发展背景下，不同海湾呈现怎样的土地利用演变与情景响应格局？（2）多情景模拟识别的空间分配差异在不同MMU设置下具有怎样的尺度稳健性？
**二、研究方法概述**
研究人员以平潭岛海坛湾（面积8.44 km2）和坛南湾（面积10.98 km2）的海湾邻近陆域为研究单元，采用岛屿环岛路和2019年基准海岸线作为统一固定边界。基于2008年航拍正射影像、2016年高分一号（GF-1）PMS影像和2024年高分六号（GF-6）PMS影像三组2 m分辨率遥感数据，利用支持向量机（SVM）方法将土地利用分为林地、建设用地、耕地和草地、水域、滩涂及裸地六类，并将水域、滩涂和裸地合并为其他用地以保持分类体系一致性。分类精度评估显示总体精度（OA）和Kappa系数满足分析要求。研究构建了系统动力学（SD）模型以模拟土地数量需求，采用斑块生成土地利用模拟（PLUS）模型进行空间分配，两者耦合构成SD–PLUS框架。SD模型以建设用地面积、林地面积和耕地草地面积为核心存量，通过基本扩张需求、综合旅游发展因子和最大建设用地容量等参数驱动；PLUS模型利用土地利用扩张分析策略（LEAS）和基于多类型随机斑块种子的元胞自动机（CARS）实现空间模拟。研究设计了自然发展（ND）、生态恢复（ER）和经济发展（ED）三种情景，并对ER和ED结果进行逐像元叠加比较，识别情景分异区，进一步在无MMU过滤、≥9像元、≥25像元三种MMU设置下检验分异区斑块指数的尺度敏感性。
**三、研究结果**
**（1）SD模型与PLUS模型精度验证。** SD模型对2016年和2024年三类的相对误差绝对值均低于10%，参数敏感性系数均小于1，表明模型具有良好的历史拟合能力与局部稳健性。PLUS模拟的OA在海坛湾为0.79、在坛南湾为0.74，Kappa系数分别为0.69和0.65，数量分歧（QD）较低（0.85%和0.00%），而分配分歧（AD）相对较高（20.15%和26.00%），表明误差主要来源于空间分配而非数量预测。
**（2）2008—2024年土地利用与景观格局演变。** 两个海湾均呈现建设用地扩张、耕地草地收缩的总体趋势。海坛湾建设用地PLAND从13.56%增至36.10%，最大斑块指数（LPI）从1.02%增至22.69%，斑块密度（PD）大幅下降；林地呈先减后增的阶段性格局；耕地草地先增后减。坛南湾经历了更为剧烈的土地利用重组，建设用地PLAND从14.99%增至42.54%，耕地草地PLAND从44.67%降至14.50%。海坛湾新增建设用地主要围绕既有建成区边缘扩展，坛南湾新增建设用地则表现出较强的交通廊道导向性。
**（3）SD土地需求预测。** ND情景下两个海湾延续历史趋势，建设用地持续增加。ER情景下建设用地增幅最小（海坛湾1.74%、坛南湾3.97%），林地面积最高（323.09 ha和477.38 ha）。ED情景下建设用地增幅最大（12.27%和10.89%），耕地草地降幅最大（20.85%和24.97%），林地净变化在两个海湾方向相反。
**（4）多情景空间分配与景观响应。** ER情景下两个海湾均呈现较多转入林地的转化，耕地草地损失相对有限；ED情景下转入建设用地的转化扩张，伴随局部林地损失。坛南湾建设用地转化的高值区主要沿交通廊道分布，海坛湾主要分布于西部、西北部和南部边缘。2035年景观指数显示，ED情景下建设用地PLAND、LPI和聚合度指数（AI）最高，ER情景下PD最高；ER情景下耕地草地PLAND和LPI最高而ED情景下最低。
**（5）情景分异区与MMU敏感性。** 情景一致区在海坛湾和坛南湾分别占87.56%和89.29%。建设扩张分异区分别占3.69%和3.15%，其中ER情景下的耕地草地与ED情景下的建设用地之间的分配差异占绝对主导（93.53%和94.09%）。森林恢复分异区分别占0.24%和2.81%。MMU敏感性检验表明，建设扩张分异区的斑块数量（NP）、PD和平均斑块面积（AREA_MN）随MMU变化明显且跨湾排序发生变化；森林恢复分异区的AREA_MN和最大斑块占比（LPS）的跨湾差异方向在各MMU下保持一致，坛南湾的面积保留率明显高于海坛湾。
**四、讨论与结论**
研究表明，相同的发展背景下，土地转化方向相似但空间重组路径可能存在显著差异，岛屿尺度上的整体变化可能掩盖区域内局部单元的空间异质性。情景响应与历史土地利用格局密切相关，既有格局作为土地利用变化的遗产，与转换规则和空间约束共同影响未来土地需求的分配。两个海湾的建设扩张分异主要反映耕地草地保留与建设用地扩张之间的竞争，耕地草地既是未来建设扩张的重要目标也是情景间空间差异的主要参与地类。MMU敏感性测试表明，斑块数量类指数的尺度响应存在差异，主要土地分配关系和部分跨湾差异在不同MMU下保持相对稳定。海湾治理不应仅依据建设用地总量实施统一管控，而应考虑新增开发区位、情景间土地分配差异及其尺度稳健性；情景分异区可用于筛选潜在配置冲突，但不应直接作为建设限制区或生态修复优先区，多尺度保留的分异斑块应优先结合现状土地利用、国土空间规划边界和生态修复适宜性进行核验。研究结论指出，2008至2024年两个海湾均呈现建设用地扩张与耕地草地收缩，海坛湾林地呈先降后恢复的阶段特征，坛南湾土地利用重组更为剧烈；2035年三种情景下建设用地均增加而耕地草地均减少，海坛湾建设用地主要围绕既有建成区扩展，坛南湾则呈交通廊道导向；ER与ED之间的情景一致区占主导地位，建设扩张分异区主要反映耕地草地保留与建设扩张之间的分配差异，森林恢复分异区在坛南湾面积更大且MMU过滤下面积保留率明显更高。
