随着我国经济高速发展,城市化已经成为一个不可逆转的社会发展趋势。在此过程中人们对土地利用空间和土地产品的需求也在不断增长,人地矛盾的日益激化引发了很多社会、经济和环境问题,并有可能造成生物栖息地消失或破碎化、生物多样性降低以及生态系统服务功能的减弱。如何应对这些生态环境问题,并将其纳入到政策、规划和项目的决策过程中已成为研究的热点。本研究以三种尺度：渝北区(县域尺度)、龙兴镇(镇域尺度)、河堰等三个行政村(村域尺度)为例,综合考虑不同尺度上影响土地资源配置的因素,采用不同的方法对多尺度土地资源的优化配置进行研究,本研究完善了城乡统筹背景下的土地利用优化配置体系,为实现土地资源的可持续利用提供理论依据。1县域尺度的土地资源配置研究本研究以重庆市渝北区各乡镇作为功能分区的基本区域单元,以渝北区自然生态、社会经济发展以及土地资源现状和特点为基础,建立统筹发展的土地利用主体功能分区。首先根据一定的原则构建指标体系,土地利用指标是以重庆市渝北区1989、2000和2004年3个时段的TM卫星遥感影像数据为数据源,根据3个年份对应期间的土地利用现状图、相关统计资料,结合研究区实际情况,采用遥感图像处理软件ERDAS 8.4、地理信息系统软件ARCGIS 9.2,通过非监督分类与目视解译相结合的方法,对3个时段的卫星遥感影像进行土地利用解译得到,而社会经济指标的数据源自2008年《重庆市统计年鉴》、2008年《渝北年鉴》以及2008年《重庆市国土资源统计年鉴》；然后采用主成分分析法对指标进行处理及筛选；最后使用聚类分析方法对渝北区进行主体功能分区。(1)主成分分析方法能够科学合理地提炼出分区指标。本研究从经济发展、社会进步和环境保护三个方面选出了15个初选指标,运用主成分分析法进行降维处理,以期用较少的几个综合指标来代替原来的变量指标,于是从15个初选指标中遴选出财政收入、粮食单产、林地面积等9个指标组成县域主体功能分区的综合指标评价体系,这9个指标不仅能够反映土地利用原始信息的代表性和准确性,而且有效地减轻了工作量,提高了分区精度。(2)对比快速聚类法和分层聚类法的分区结果以及单因子ANOVA分析和判别分析的验证,使分区更加合理。在9个遴选指标的基础上构建了19×19的模糊相似矩阵,根据不同准则分别进行快速聚类和分层聚类,对比发现只有木耳镇的划分结果存在分歧。单尾ANOVA分析表中只有“农民人均纯收入”指标的显著性不佳,而判别分析中交叉验证样本的分类正确率为88.9%,说明分类的结果比较理想。基于以上分析,考虑到功能区单元位置的连续性并参考渝北区自然环境条件,将渝北区划分了四个主体功能区,北部新区、双凤桥街道与回兴街道为优先开发区；龙溪街道、龙山街道、龙塔街道与双龙湖街道为重点开发区；兴隆镇、古路镇、大湾镇、龙兴镇、玉峰山镇和统景镇为限制开发区；硌碛镇、石船镇、木耳镇、大盛镇、茨竹镇和悦来街道为禁止开发区。2镇域尺度的土地资源配置在满足界限约束和空间连续性约束的条件下,以重庆市渝北区龙兴镇为例探索量化分区方案。首先针对土地利用分区问题建立数学模型,然后编写C++程序在ArcGIS平台上实现模拟退火算法对优化模型的求解,利用虚拟场景的分区结果评价模型的生态效应,而在现实场景中运用游憩价值法和GeoDA的空间自相关分析功能分析龙兴镇的区域发展特点,并在此基础上进行土地利用优化分区。(1)虚拟场景的测试证明了土地利用优化分区模型的生态保护效应是十分明显的,尤其是对生物多样性的保护。Fragstats的计算结果显示出：取消连接性的限制时,则呈现最多的斑块数55和最小的连接度指数6.12,因此,取消连接性的限制条件后的结果表明连接性限制对分区结果的景观破碎度和异质性都具有相当的影响力；AI值代表了区域之间的聚集度,越强烈的聚集度区域之间进行的物种或者基因的交流越有可能发生,土地兼容性均为1时得到了极端的AI值93.12,而土地兼容性均为-1时出现了许多破碎的斑块,使得边缘总长度(TE)达到最大值1003,说明非对称的土地兼容性系数设置具有重要生态意义；在优化模型中使用了欧氏平方距离因而得到与土地适宜性相吻合的3个清晰的核心区。(2)在区域发展特点的分析基础上,结合基础图库建立土地适宜性数据库,可以实现既适应区域社会经济发展又符合自然生态保护要求的合理分区。游憩价值分析得出龙兴镇自然环境的经济价值为5696.72万元,肯定了古镇旅游产业的发展潜力；全局Moran’s I指数0.5138和局部自相关分析图反映出龙兴镇的经济发展已表现出较强的空间分异格局,说明受“鱼嘴组团”的影响龙兴镇非农产业已产生集聚效应。利用Access数据库软件包编制栅格属性数据,导入ArcGIS后形成一对多和多对多的数据属性关联关系,从而实现将土地适宜性量化地引入分区模型,量化分区结果与龙兴镇镇域分区规划相比我们发现：定量模型的分区体现了相似的土地利用形式拥有更好的聚集效应,而相斥的土地利用形式则呈现远离的态势,因而生态核心区十分明显。3村域尺度的土地资源配置村域尺度的研究以龙兴镇河堰村、粉壁村及石溪村为例,运用三种不同的多目标线性规划方法构建土地利用情景决策系统,探索村级土地利用结构的优化配置。(1)不同的目标优先等级对帕累托最优解有显著影响。在渝北区龙兴镇的研究中,要获得较高的毛利润,则必须付出较高的生产成本和较多的农业化学品用量；如果既要实现毛利润和工时需求最大化,又要满足生产成本和农业化学品用量最小化,那么所得的帕累托最优解中高产量水果和蔬菜作物以及针叶树和水杉的种植面积必然会增加,在此基础上所有目标完成度才能超过40%从而实现均衡状态；如果生态目标的优先级设置越高,则林地面积增加的越多；如果在实现工时需求最大化和农业用地面积最大化的同时,满足毛利润最大化这个经济目标,则水果和蔬菜的用地面积会相应的有所增加。(2)目标优先级设置应该有客观标准。在运用土地利用情景决策模型时,应满足以下几个标准：a.研究区必须接近城市,如城乡结合部；b.要有较为明显的旅游特征或潜质；c.研究区是以农业生产为主的区域；d.研究区有较多样的农业活动。当研究区有较为明显的旅游特征或潜质的时候,则适宜将环境目标作为优先考虑,从而促进林业物种的增加和其他非密集性的土地利用形式。而对于以农业生产为主的区域,则应该优先考虑经济目标,这样可以同时解决局部的社会问题,因为受惠的直接群体就是当地的农民。至于多种农业活动的区域,潜在的利益冲突就可能存在,因此优先考虑社会问题是必然的。4多尺度土地利用优化系统土地利用优化是一个繁复的运作体系,涉及到多个尺度下不同的因素,因此不同尺度研究体系的融合问题成为土地利用优化研究的热点和难点。本研究结合MAS技术提出基于利益相关者agent的多尺度土地利用优化系统框架。(1)县域尺度下的研究单元是以行政区划图为基础的各个乡镇,镇域尺度下是利用土地利用现状图与行政区划图相叠加后利用栅格划分获得的,而村域尺度下则是以农户行为作为土地利用结构的主导因素,因此分析单元为农户,这些研究单元是多尺度土地利用优化系统运行的基础。由于研究的主要目的是为了探索土地利用的优化配置格局,因此在不同的尺度下选择了不同的土地优化配置的方法：县域尺度下考虑的是土地利用功能的引导性,所以选取了模糊数学方法进行主体功能分区；镇域尺度既要有一定的政策指导性,还必须拥有一定的实际操作性,因而基于模拟退火算法建立了土地利用优化分区模型,以优化算法求解定量模型的形式进行土地利用分区；而村域尺度需要更强的可操作性,以便指导农户行为,因此结合了三种多目标线性规划方法创建了土地利用情景决策系统,运用目标优先级的差异性体现决策者偏好对土地利用配置结果的影响,从而辅助决策者制定土地利用结构优化方案。(2)多尺度土地利用优化系统的组织结构是Agent个体之间交互的框架,由Agent个体、Agent组及Agent域三级组织构成。在本研究中,Agent个体就是政府、农户、科研工作者等,他们共同组成了利益相关者Agent组,而本系统最核心的部分就是三个Agent域一理论概念域、实证分析域以及模型方法域。Agent个体之上有“组”和“域”两级管理协作机构,可以有效减少系统的内部冲突,协调问题求解,具有更强的问题求解能力,提高交流的效率。而“组”和“域”是开放、动态的概念,其中的成员数目是动态变化的,成员可以动态地加入或退出。这个动态演化的过程可视为Agent随环境及目标需求的不断变化,连续进行协作关系的适应性调整过程。在这样的系统中探寻土地利用优化方案,可以有效的调动利益相关者,使各尺度的土地利用优化方案都是经过利益相关者反复交流的结果,从制定的过程上一改往日“由上而下”的规划体系,实现了真正意义上的参与式规划。综上所述,本文系统研究不同尺度下的土地资源优化配置,不再局限于单一尺度或者采用某一数学方法得出优化配置方案的传统研究思维,构建了适合多尺度研究的土地资源优化配置体系框架,为城乡统筹背景下的土地利用研究提供了新的思路和方法,弥补国内在土地利用研究的不足。但是由于某些尺度的研究只能在假设成立的条件下进行,所以还需要不断完善。此外三个尺度研究的耦合还需要具体的技术手段来加以实现,因此未来应继续加大时间段上的研究和尺度耦合的研究,以便应用到实践中。