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具体、详细的海岸带土地利用格局及其变化特征是进行合理海岸带土地利用管理和规划的重要前提,也是研究维护海岸带生态环境安全和可持续发展的重要内容。本文从海岸带垂直方向上土地利用空间分布及其变化特性出发,利用高效的数据挖掘方法,从不同角度构建了适宜于提取海岸带垂直方向土地利用变化特征的数据挖掘模型和方法,以探究海岸带垂直方向上土地利用空间格局及其变化特征。针对海岸带垂直方向土地利用结构空间差异,构建基于关联规则的海岸带土地利用顺序格局挖掘模型,以提取海岸带垂直方向上主要土地利用组合及其顺序和距离特征;针对海岸带垂直方向上土地利用位置的空间差异性,构建基于聚类的海岸带土地利用顺序模式挖掘模型,以提取海岸带垂直方向上的典型土地利用顺序排列方式;进而,从土地开发的角度,发展一种基于土地利用顺序模式海岸带开发利用区域划分方法来探究海陆方向上土地开发格局的空间分异,以获取海岸带垂直方向上土地利用开发特征及其区域特点。最后,本文将上述模型和方法应用于中国大陆海岸带,以探究中国大陆海岸带垂直方向土地利用格局及其变化特征。主要结论有: (1)基于关联规则的海岸带土地利用顺序格局挖掘模型能够快速获取海岸带垂直方向上频繁出现的土地利用组合及其土地利用类型间的定量化空间顺序和距离关系。通过应用于渤海湾区域海岸带,发现该区域频繁出现土地利用组合在海岸带垂直方向上具有相对稳定的顺序和距离关系,且分布在相对固定的顺序位置。 (2)基于聚类的海岸带土地利用顺序模式挖掘模型能够快速提取区域海岸带垂直方向上主要的土地利用顺序模式及其变化特征,且通过与传统方法比较发现该模型结果更客观、具体且包含明确的空间信息。通过应用于渤海湾区域海岸带,发现该区域土地利用顺序模式由1990年的2类(滩涂-咸水湿地-未利用地-淡水湿地-草地-建设用地-耕地-林地、滩涂-咸水湿地-草地-建设用地-未利用地-耕地-淡水湿地-林地)增加到2010年的4类,其主要原因是该区域围填海活动和城镇扩张的增加。其中,建设用地向海域扩张导致在海陆顺序方向上位置相对稳定的咸水湿地向内陆偏移,也导致土地利用顺序模式在空间上呈向港口海岸聚集趋势。这些变化可能会导致海陆方向上土地利用顺序格局不稳定,也可能会促使近岸滩涂和咸水湿地退化甚至消失。 (3)基于土地利用顺序模式海岸带开发利用区域划分方法能够快速获取海岸带垂直方向上典型的土地利用顺序开发模式及其分区特征。通过应用于渤海湾区域海岸带,发现该区域土地利用顺序开发模式种类呈增加趋势,由1990年的1种—滨海湿地资源(滩涂,14.19%-面积占比,下同)-渔业(咸水湿地,16.67%)-未利用(未利用地,13.71%)-农业(耕地,40.75%)增加到2010的3种—渔业(31.28%)-农业(42.03%)-城镇建设(12.49%)、渔业(42.28%)-城镇建设(22.87%)-农业(32.78%)和城镇建设(38.33%)-渔业(21.18%)-农业(22.41%);同时,顺序开发模式分区也由1990年的单一分区扩展为2010年的三类;空间上,顺序开发模式和新增顺序开发模式分区有向港口海岸区域聚集趋势。这表明该区域滩涂湿地可能会进一步被城镇建设和渔业开发侵蚀,海陆方向的土地利用开发层次则会进一步提高。 (4)1995-2010年中国大陆海岸带垂直方向上主要土地利用组合及其顺序位置和距离关系相对稳定,而土地利用顺序模式和开发模式种类呈增加趋势,且在海陆顺序方向上建设用地覆盖范围也呈增加趋势,耕地覆盖范围呈下降趋势。中国大陆海岸带土地利用顺序模式和开发模式变化驱动因素与渤海湾区域海岸带有所不同。首先,中国大陆海岸带土地利用顺序模式增加的主要是由耕地的扩张或退化导致草地和淡水湿地向近岸偏移引起的;其次,中国大陆海岸土地利用顺序开发模式的增加主要源自于林地开垦和退耕还林引发林地向近岸偏移。此外,中国大陆海岸带土地利用顺序模式分区缩减为2010年的两个分区,导致土地利用顺序开发模式空间差异性变小,这很大部分原因在于城镇的快速扩张。