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本計畫目的在於建構寶橋集水區土地利用變遷模擬及景觀生態評估方法,主要是 整合 CLUE-S 與 SLEUTH 土地利用變遷模擬模式,求取各模式所模擬之土地利用情境景 觀生態指數,比較土地利用情境之空間格局、土地利用變遷驅動因素分析、土地利用 變遷模擬、以及不同模式土地利用模擬結果及格局之差異比較,並探討寶橋集水區未 來土地利用變遷趨勢、土地利用結構及與歷史格局比較情形。

6.1 結論

(1)SLEUTH 模式分析結論

SLEUTH 模式廣泛運用於世界各地之都市發展研究,以細胞自動機之小尺度網格,

給定個別獨立成長規則,推測整體尺度複雜系統之都市成長。模式可由是否考量土地 利用變遷圖層,分為 UGM 模式與 LCD 模式;利用模式提供蒙地卡羅測迴方法,找出與 歷史格局有最佳適合度的一組係數值,作為預測未來格局之基礎。SLEUTH 模式在寶橋 集水區之模擬上,邊緣成長為主要新都市網格成長規則,考量由於寶橋集水區研究區 域之地形受限,都市分佈集中在邊緣發展。而 SLEUTH 模式由於考慮歷史格局之發展,

在短時間內的土地利用變遷考量,對於土地利用變遷之轉變機率不高,模式呈現較為 穩定的變化特性。

(2)土地利用變遷驅動因素分析結論

二元羅吉斯迴歸進行寶橋集水區 2000 年建地、農地、草地、林地、水體、裸露地 土地利用驅動力分析,分析發現坡度、與道路距離、與河川距離、與建物距離、土壤 沖蝕指數 K 值、里人口密度等六項變數是影響寶橋集水區各種土地利用分佈的主要驅 動因子。二元羅吉斯迴歸可有效的進行土地利用變遷驅動力分析,同時可建構起土地 利用分佈與變遷的機率模型。

(3)CLUE-S 模式與 SLEUTH 模式比較結論

CLUE-S 模式與 SLEUTH 模式分別以羅吉斯迴歸與細胞自動機為基礎,在土地利用 模式中分別屬於機率模型與細胞自動機模型,為兩大不同模型之代表,由上述之分析 與評估,可提出以下幾點結論:

A.土地利用變遷空間策略

在 CLUE-S 模式中土地利用變遷空間環境之設定,主要是在設定限制發展區域,以 及土地利用類別間是否能夠轉換、轉移彈性,操作上是透過限制發展區劃定及轉移矩 陣表方式進行設定。SLEUTH 模式中土地利用變遷空間環境之設定,同樣是利用限制發 展區域劃定的方式進行空間發展區域之限制。

B.土地利用變遷非空間策略

CLUE-S 模式中土地利用變遷非空間環境之設定參數主要是各年度土地面積需求之 設定,此參數隱含著土地利用總量管制之概念,有助於土地利用變遷模擬時更符合實 際的土地管制策略。SLEUTH 模式中土地利用變遷非空間環境的參數設定,可透過參數 選擇控制成長規則,對於各類別土地利用網格數量之控制。

C.土地利用變遷轉移策略

CLUE-S 模式中土地利用變遷模擬方法是透過各土地利用別間相互競爭的方式決定 下一個時間各網格土地利用別,影響競爭力的因子主要是土地轉移彈性及轉移機率。

SLEUTH 模式中是根據成長係數、成長規則,以 UGM 產生之新都市像素驅動 Deltatron 進行土地利用變遷模擬,模式輸入之兩年土地利用圖層作為土地利用整體轉變機率。

(4)景觀生態指數分析結論

SLEUTH 模式相較於 CLUE-S 模式,結果得知在平均嵌塊體大小較高、嵌塊體數目 較小、邊緣總長度較小,可知 SLEUTH 模式模擬之嵌塊體較為集中,推估由於 SLEUTH 模式有考量鄰域網格,鄰域網格之土地利用類別會影響現有網格發展狀態,具有邊緣 成長規則,因此有較密集的嵌塊體分佈情形。相對於 CLUE-S 考慮土地轉移彈性及轉移 機率,缺少鄰域發展影響之概念,只要允許轉變,不考量空間相鄰特性,會有較零散 之嵌塊體。

(5)土地利用變遷網格分析結論

由羅吉斯迴歸為基礎的 CLUE-S 模式,與細胞自動機為變遷的 SLEUTH 模式,兩種 迥異的土地利用變遷概念模式,預測出土地利用變遷格局有較大差異。CLUE-S 模式由 於設定其轉移彈性為 0.4,除了建地與水體外,其餘土地利用類別皆可轉移,土地利 用類別分佈解空間較大,在 SLEUTH 模式預測為建地處,由於 SLEUTH 模式之土地利用 轉移機率較低,並且由模式之成長規則,都市網格之鄰近非都市網格有極高的都市化 機率,到最後幾乎都轉變為都市網格。對於此兩種不同概念為基底之土地利用變遷模 式,即使設定在差異極小的初始條件下,模擬結果仍然會有極大的變異。

(6) 模式整合比較結論

建構 CLUE-S 模式與 SLEUTH 模式整合比較,應用於在相同的研究區域,根據研究 範圍的空間環境特性,構築其適用之土地利用變遷模式,比較土地利用變遷模式對於 空間格局的描述性。SLEUTH 模式廣泛應用於都市發展探討,與土地利用變遷 CLUE-S 模式比較,在以不同概念基底之土地利用變遷模式中,比較與歷史格局發展之趨勢,

由結果得知,CLUE-S 模式在模擬未來的空間格局中,有近似歷史格局的上下震盪趨 勢,較 SLEUTH 模式能符合歷史格局的變化,。

6.2 後續研究建議

(1)不同空間尺度與解析度模擬

由 Jantz and Goetz(2005)提出,SLEUTH 模式在不同尺度塑造土地利用格局,發 現在土地利用模擬上,對於模式參數描述土地利用變化過程有重大影響,SLEUTH 模式 在某些特定的網格大小中會有較佳的執行效果,本計畫研究採用網格大小 40 公尺之圖 層,因此在往後研究必須加以考量比較空間解析度與空間範圍於 SLEUTH 模式之影響。

(2)驗證資料年

檢驗土地利用模式準確性,可以使用一個驗證資料年來評估預測之結果,未來計 畫將選擇其中之一預測年代,運用衛星影像分類出土地利用驗證資料,進行準確度評 估。

(3)土地利用變遷鄰域影響

SLEUTH 模式中強調網格鄰域間之影響,CLUE-S 模式研究的土地利用變遷模式建 構,並未將土地利用變遷的鄰域影響性的觀念考量,未來將探討土地利用變遷的鄰域 影響性,綜合考量鄰域的 CLUE-S 模式與比較 SLEUTH 模式,預計可對模式預測之準確 性有進一步提昇。

(4)整合不同領域模式

集水區中影響土地利用變遷的原因是多方面的,自然以及非自然因素的衝擊對於 土地利用變遷的影響值得探討,跨領域的整合有助於土地利用變遷更深一層的了解土 地利用格局,研究範圍角度更加寬廣,可整合氣候變遷、水文、生態、經濟模式,整 合研究多方面思維考量。

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