温室作为现代农业发展的一个重要方面，满足了农业生产日益增长的需求，在全球农业中的比重越来越大。然而，只有少数国家定期收集设施农业用地的统计数据。即便如此，这些统计数据也无法提供环境风险评估所需的详细空间信息。因此，使用遥感 (RS) 方法绘制设施用地的空间变化图并识别设施用地变化的潜在驱动因素尤其重要。

近年来，设施用地面积在全球范围内不断扩大，中国设施用地面积约占全球总量的一半。为满足日益增长的蔬菜需求，中国的设施用地面积在2006至2010年间翻了一番。在我国缺乏定期设施用地统计数据的前提下，遥感影像在设施用地的识别中具有相当大的应用前景。然后，由于高分辨率遥感图像成本高昂、时序较短，利用高分辨率遥感影像监测大面积设施用地变化非常困难。因此，本篇发表在 Sustainability 期刊的研究论文，开展了长时间序列设施用地时空变化识别及其驱动力分析，这将有助于更深入地了解设施用地的扩张，并为预测未来状态和土地利用政策决策提供科学依据。 

研究内容

在设施用地空间格局分析方面，本文基于Landsat ETM+遥感影像数据和支持向量机方法 (SVM) 解译寿光市设施用地空间分布数据。Landsat ETM+数据可免费获取且能满足本文研究需求；SVM方法是一种影像分类方法，该方法是一种基于统计学习理论、VC (Vapnik–Chervonenkis) 维理论和结构风险最小化原理的机器学习算法，可以解决小样本、非线性问题及高维模式识别问题。运行SVM的基本过程包括选择训练样本数据集、计算分离度、使用SVM算法进行训练以及获取分类结果。

寿光市2000年、2010年和2015年土地利用遥感解译数据Kappa系数分别为0.9738、0.9813和0.9548，用分辨率0.5 m的Google earth影像数据进一步验证分类结果，在2015年解译数据中共抽取50个样本与Google earth影像进行对比，其中44个被正确归类为设施用地，分类精度为 88%，表明本文解译数据质量良好。

寿光市 (a) 2000、(b) 2010、(c) 2015年土地利用分布图。

在设施用地变化驱动力分析方面，本文选取了地形因素 (高程、坡度和坡向)、气候因素 (降雨)、距离因素 (到公路、铁路以及河流等的距离)，采用二元逻辑回归分析了设施用地的空间格局与驱动因素之间的关系。在驱动因素的选取上，依靠专家知识和已有研究来选择驱动力。首先，设施用地的变化与地形密切相关，因为高程、坡度和坡向的关键因素影响设施农业的复杂性和成本。此外，气候因素，如降水，会影响蔬菜的生长，因此对温室建设的决策很重要，而距离因素，例如到最近的公路或铁路的距离，会影响运输便利性，从而影响蔬菜批发的最终成本。其他距离因素，例如到最近的居民点或河流的距离，也会影响温室设施中种植蔬菜的管理。运用相对操作特征 (ROC) 分析来进一步评估二元逻辑回归模型对驱动力分析的解释能力，设施用地扩张和收缩模型的ROC值分别为0.786和0.844，表明大多数土地利用类型的空间格局可以通过驱动因子来解释，证明作者对驱动力的分析是可信的。

研究总结

本项研究显示，2000至2015年，寿光市设施用地面积增加了50.51%，其中90.39%增长于2010至2015年期间，寿光市粮食生产正逐渐被温室蔬菜所取代。海拔、坡度、降水以及与到农村居民点和海岸线的距离都是推动设施与用地扩张的重要因素，而与到城镇、河流、公路、铁路和海岸线的距离则是设施用地收缩的主要因素。

本文的研究提供了一种免费或低成本的获取设施用地的实用性方法，可用于监测全球范围内设施用地的变化。

原文出自 Sustainability 期刊

Yu, B.; Song, W.; Lang, Y. Spatial Patterns and Driving Forces of Greenhouse Land Change in Shouguang City, China. Sustainability 2017, 9, 359.

撰稿人：宋伟

专栏简介

“土地科学面面观”专栏由MDPI编委宋伟副研究员 (中国科学院地理科学与资源研究所) 主持，专注于土地利用变化科学领域的前沿进展。

专栏编辑

宋伟 副研究员

中国科学院地理科学与资源研究所

长期从事土地利用变化科学的相关研究工作，具体研究方向包括土地利用变化检测、土地利用变化建模与模拟、土地利用政策、土地利用变化的生态效应以及土地整治、土地利用规划等。截至2022年9月，已在国内外学术期刊发表论文110余篇，其中第一/通讯作者SCI/SSCI收录论文80余篇，在Web of Science核心集中被引近2400次，单篇最高被引305次。第一/通讯作者论文中有3篇入选ESI高被引论文，1篇入选Ecological Modelling 的2014至2018年Most Cited论文。

获省部级奖励6次 (其中第一完成人二等奖1次)、获第十四届全国青年地理科技奖。参与了《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划 (2021~2035年)》《大运河生态环境保护修复专项规划》等规划的编制工作，参与撰写的3份咨询报告得到中办采用。