作者介紹

　　土地變化建模需要與研究需求委員會(huì)；地理科學(xué)委員會(huì)；地球科學(xué)與資源委員會(huì)（BESR）；地球與生命研究處（DELS）；國家研究委員會(huì)

描述

　　人們不斷地通過建筑、農(nóng)業(yè)、能源生產(chǎn)以及其他活動(dòng)改變土地表面。無論是發(fā)生在人們?nèi)绾卫猛恋兀ㄍ恋乩茫┓矫娴淖兓?，還是發(fā)生在植被、巖石、建筑物及其他物理材料對地球表面覆蓋（土地覆蓋）方面的變化，都能利用土地變化模型（LCMs）對土地現(xiàn)狀進(jìn)行描述，也能對未來土地變化進(jìn)行預(yù)估。LCMs是了解人類在過去與當(dāng)前如何重塑地球表面、預(yù)測未來景觀狀況，并可以從小至城市中的單塊土地到大至世界上廣袤森林的不同尺度上為資源利用與環(huán)境管理制定政策的一個(gè)關(guān)鍵手段。

　　推進(jìn)土地變化建模：機(jī)遇與研究需求描述了各種土地變化模型的途徑，對它們的合理應(yīng)用提供了指南建議，并提出了將整合觀測戰(zhàn)略納入模型的改進(jìn)建議。本報(bào)告提供了幾種建模方法的概要與評估，以及它們的理論與實(shí)證基礎(chǔ)，涉及到相對復(fù)雜的土地變化動(dòng)力學(xué)過程，指出了與LCM行當(dāng)相關(guān)的進(jìn)一步推進(jìn)科學(xué)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面的一些機(jī)遇。由于可用的模型太多，與其對具體模型進(jìn)行評論，本報(bào)告重點(diǎn)描述所選途徑的類別，并配以案例。此外，由于所有的建模途徑具有相對的優(yōu)點(diǎn)和不足，本報(bào)告根據(jù)相對不同的目的，比較了這些途徑。為評估未來的數(shù)據(jù)和研究的需要開展的推進(jìn)土地變化建模的建議，能夠使模型產(chǎn)出更好地為科研、政策及社區(qū)決策提供支撐。

引用建議

　　美國國家研究委員會(huì)，推進(jìn)土地變化建模：機(jī)遇與研究需求

　　華盛頓特區(qū)：美國國家學(xué)術(shù)出版社，2014

摘　要

　　人們不斷地通過建筑、農(nóng)業(yè)、能源生產(chǎn)以及其他活動(dòng)改變土地表面。無論是發(fā)生在人們?nèi)绾卫猛恋兀ㄍ恋乩茫┓矫娴淖兓?，還是發(fā)生在植被、巖石、建筑物及其他物理材料對地球表面覆蓋（土地覆蓋）方面的變化，都能被土地變化模型（LCMs）描述出來，LCMs還能預(yù)估未來的土地變化。LCMs是理解人類在過去與當(dāng)前如何重塑地球表面、預(yù)報(bào)未來景觀狀況，并可以從小至城市中的單塊土地到大至世界上廣袤森林的不同尺度上為資源利用與環(huán)境管理制定政策的一個(gè)關(guān)鍵手段。

　　美國地球資源衛(wèi)星（Landsat）提供了非常寶貴的40年全球土地覆蓋變化紀(jì)錄，將之輸入到LCMs中，就能產(chǎn)生新的科學(xué)見解并支持政策制定，范圍涉及農(nóng)業(yè)、區(qū)域規(guī)劃以及災(zāi)害救援等領(lǐng)域。近期新型土地觀測與監(jiān)測數(shù)據(jù)、模型方法和計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施在數(shù)量和類型上爆炸式增長，迎來了新一代LCMs，能夠提供與人類－－環(huán)境系統(tǒng)越來越多細(xì)節(jié)相關(guān)的新應(yīng)用。各種建模途徑已經(jīng)被開發(fā)出來，每一種都有不同的優(yōu)點(diǎn)、不足以及應(yīng)用。然而，隨著人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到人類活動(dòng)在影響地球系統(tǒng)變化，為評價(jià)和預(yù)報(bào)這些影響產(chǎn)生了更多的需求，同時(shí)，有更多種類的數(shù)據(jù)源可用，現(xiàn)在根據(jù)不同類型的應(yīng)用，評估這些途徑及相對價(jià)值是非常及時(shí)的。

　　應(yīng)美國地質(zhì)勘測局和美國航空航天局的請求，美國國家研究委員會(huì)（NRC）成立了一個(gè)委員會(huì)來描述各種LCM的途徑，建議合理的應(yīng)用指南并描述了將整合觀測戰(zhàn)略納入模型的改進(jìn)方式（完整的委員會(huì)章程見專欄S.1）。為履行職責(zé)，該委員會(huì)通過委員會(huì)會(huì)議、一次研討會(huì)，以及在線調(diào)查問卷，收集了LCM界利益相關(guān)者的輸入信息。基于這樣的輸入、一次文獻(xiàn)回顧以及他們各自的經(jīng)歷，該委員會(huì)審查了主要建模途徑以及它們最合理的應(yīng)用，并確定了為決策者與科學(xué)家改善LCMs服務(wù)的幾個(gè)關(guān)鍵方法。本報(bào)告提供了幾種建模途徑的概要與評價(jià)，以及它們的理論和實(shí)證基礎(chǔ)，涉及到相對復(fù)雜的土地變化動(dòng)力學(xué)過程，指出了與LCM界相關(guān)的進(jìn)一步推進(jìn)科學(xué)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面的一些機(jī)遇。由于可用的模型太多，與其對具體模型進(jìn)行評論，委員會(huì)重點(diǎn)描述所選的途徑類別以及它們的應(yīng)用案例。此外，由于所有的建模途徑具有相對的優(yōu)點(diǎn)和不足，本報(bào)告針對不同的目的對這些途徑進(jìn)行了比較。

專欄S.1

任務(wù)陳述

　　NRC的一個(gè)委員會(huì)將調(diào)研空間顯示方法土地變化建模的現(xiàn)狀、未來數(shù)據(jù)與研究需求，以便使模型輸出更好地為科研、政策及決策支持社區(qū)提供支撐。未來對更高分辨率及更準(zhǔn)確預(yù)測的需要，提出了改進(jìn)土地變化模型與氣候、生態(tài)、生物地球化學(xué)、生物地球物理以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式等耦合的需求；提出了改進(jìn)數(shù)據(jù)輸入、改進(jìn)土地變化模型校驗(yàn)以及改進(jìn)與模型輸出有關(guān)的不確定性估測的需求。本研究將對模型驗(yàn)證策略、數(shù)據(jù)以及滿足下一代模型研究需求等方面提供指導(dǎo)。特別是，研究委員會(huì)將：

　　1. 評價(jià)現(xiàn)有和新興建模途徑的分析能力以及科學(xué)和/或政策應(yīng)用。

　　2. 對每一種建模途徑描述理論與實(shí)證依據(jù)，以及主要技術(shù)、研究以及數(shù)據(jù)開發(fā)等方面的挑戰(zhàn)。

　　3. 描述將觀測戰(zhàn)略（包括地面觀測調(diào)查、衛(wèi)星及遙感數(shù)據(jù)）與土地變化建模改進(jìn)集成，以使土地變化模型輸出結(jié)果更好滿足科學(xué)與決策需求的機(jī)遇。

土地變化建模途徑

　　種類繁多的LCMs已被開發(fā)出來用于監(jiān)測土地變化過程以及土地利用和土地覆蓋預(yù)測。委員會(huì)將這些單獨(dú)的模型分為6個(gè)建模途徑類別：

　　1. 機(jī)器學(xué)習(xí)與統(tǒng)計(jì)途徑，使用過去土地覆蓋或土地利用變化觀測數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)那些變化在空間上、時(shí)間上參數(shù)化或非參數(shù)關(guān)系的具體預(yù)測；

　　2. 細(xì)胞模型途徑，集成土地覆蓋與土地利用適合性地圖和鄰里效應(yīng)以及有關(guān)預(yù)期變化量信息來預(yù)測未來變化；

　　3. 基于部門經(jīng)濟(jì)途徑，利用局部與一般均衡結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)整體經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與貿(mào)易，來表達(dá)區(qū)域內(nèi)各經(jīng)濟(jì)部門的土地供給與需求；

　　4. 空間分解經(jīng)濟(jì)途徑，估測結(jié)構(gòu)或簡化形式的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型，找出影響土地系統(tǒng)空間均衡的因果關(guān)系；

　　5. 基于代理途徑，模擬土地系統(tǒng)中相互作用并使土地表面發(fā)生變化的異質(zhì)性土地變化角色的決策與活動(dòng)；

　　6. 混合建模途徑，包括將不同方法結(jié)合到一個(gè)單一模型或建模框架的應(yīng)用程序。

　　前5個(gè)方法大致按照對過程關(guān)注度自低到高的順序排列。依賴土地變化形態(tài)數(shù)據(jù)的途徑包括機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)途徑以及細(xì)胞模型途徑，這兩類途徑傾向于使用衛(wèi)星影像土地覆蓋信息，并基于過去觀測到的變化關(guān)系。這些途徑在觀測并預(yù)測未來較短時(shí)期內(nèi)土地覆蓋變化是有用的，但對于過去沒有觀測到的情況往往評估能力有限。那些較多基于過程的途徑，如基于部門經(jīng)濟(jì)途徑、空間分解經(jīng)濟(jì)途徑以及基于代理途徑，更多地利用有關(guān)土地變化過程的社會(huì)科學(xué)信息。這些后述的途徑能夠更現(xiàn)實(shí)的表達(dá)變化過程，可用于評估大范圍的各種不同未來發(fā)展趨勢預(yù)測，但它們比較難以校準(zhǔn)和驗(yàn)證，而且可能對未來可能的土地變化結(jié)果僅提供定性信息。

　　最好的建模途徑的選擇取決于具體應(yīng)用。在用于不同特殊目的時(shí)，各種建模途徑具有不同的相對優(yōu)勢，可以針對性地用于各種相應(yīng)的政策與決策內(nèi)容，而且，這些建模途徑常常在以下政策周期的4個(gè)階段中根據(jù)具體情況起不同的作用：（1）問題確定，（2）干預(yù)設(shè)計(jì)，（3）決策與實(shí)施，或（4）評估。機(jī)器學(xué)習(xí)與統(tǒng)計(jì)途徑、細(xì)胞模型途徑最適合于問題確定階段，因?yàn)?，盡管它們?nèi)狈υu估政策結(jié)構(gòu)變化影響所需要的豐富的過程結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，它們卻很容易實(shí)施，并能提供有價(jià)值的描述，以及形態(tài)與趨勢預(yù)測?；诓块T經(jīng)濟(jì)途徑適用于干預(yù)設(shè)計(jì)階段，因?yàn)椋鼈兲峁┝艘环N探索土地系統(tǒng)內(nèi)相互作用，以及在決策實(shí)施前評估政策或可能產(chǎn)生的影響的手段。一旦政策或決策被執(zhí)行，這些措施的事后效應(yīng)可用簡化形式的計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型評估，可以比較干預(yù)政策實(shí)施之前和之后的觀測結(jié)果，或者比較一個(gè)政策干預(yù)區(qū)域和一個(gè)可比較的其他區(qū)域。了解不同建模途徑的底層結(jié)構(gòu)、假設(shè)和數(shù)據(jù)需求是了解不同建模途徑在各種科學(xué)、決策制定目的適用性的關(guān)鍵。

改進(jìn)的土地變化模型

　　新的觀測數(shù)據(jù)、改進(jìn)的建模能力和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施，以及對土地變化理論與社會(huì)環(huán)境發(fā)展的不斷理解，為改善LCMs以支撐研究與決策當(dāng)前及未來的土地變化創(chuàng)造了機(jī)遇。這些機(jī)遇共分為5大類：（1）LCMs自身的改進(jìn)，（2）土地觀測戰(zhàn)略的改進(jìn)，（3）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)，（4）其他基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)，以及（5）模型評估最佳實(shí)踐的開發(fā)和應(yīng)用。每一個(gè)機(jī)遇大類中有委員會(huì)選出的2－4個(gè)具體實(shí)施計(jì)劃，代表著近期（3－6年）實(shí)現(xiàn)發(fā)揮LCMs潛力更好服務(wù)于集成的地球系統(tǒng)科學(xué)界、服務(wù)于我們對人類與環(huán)境相互作用可持續(xù)性的更好了解，以及服務(wù)于與土地相關(guān)的管理和政策制定。

LCMs改進(jìn)的機(jī)遇

基于過程模型的改進(jìn)

　　當(dāng)基于數(shù)據(jù)（或形態(tài)）的模型成功使用土地覆蓋數(shù)據(jù)產(chǎn)品和促進(jìn)土地變化科學(xué)與應(yīng)用方面的時(shí)候，基于過程的土地變化模型還不成熟。更好的基于過程的模型對了解人類活動(dòng)與土地變化間的相互作用與反饋，以及對模擬政策情景用來評估一個(gè)潛在的政策變化對土地利用產(chǎn)生影響等是必要的。進(jìn)一步開發(fā)這些方法途徑，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，將會(huì)推進(jìn)對過去的努力和未來可能實(shí)施解決可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)的新政策與管理戰(zhàn)略的評估目標(biāo)。

跨尺度的LCMs集成系統(tǒng)

　　由于土地變化過程發(fā)生在多個(gè)尺度，LCMs需要多尺度跨越連接形式與過程。這些類型的連接要求模型能夠考慮在遙遠(yuǎn)的地理位置之間，消費(fèi)和基于土地商品的關(guān)系，其網(wǎng)絡(luò)交互作用，使用新的分析方法聯(lián)系全球、區(qū)域及當(dāng)?shù)鼗谕恋氐臎Q策制定過程的關(guān)系。更好的了解如何將通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)連接的異質(zhì)性角色表達(dá)包括進(jìn)建模途徑，是更好地反映自上而下及自下而上土地變化原因的需要。

與其他地球系統(tǒng)模型集成

　　更好與各種地球系統(tǒng)動(dòng)態(tài)耦合的LCMs，將提升了解和預(yù)測土地管理決策與政策所產(chǎn)生直接與間接的對權(quán)衡不同生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（比如，食品與纖維生產(chǎn)、維護(hù)生物多樣性與碳存儲(chǔ)）的影響的能力。土地覆蓋變化模型的結(jié)果通常被用作其他環(huán)境模型的輸入?？墒?，把LCMs和環(huán)境模型耦合將能夠表達(dá)環(huán)境與土地變化動(dòng)態(tài)之間產(chǎn)生的反饋?zhàn)饔茫@對于長期預(yù)報(bào)非常重要。

橋接LCM與優(yōu)化及設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的途徑

　　大多數(shù)LCMs使用基于過程－－（結(jié)構(gòu)）的，或使用基于形態(tài)的途徑，來尋求對土地利用與土地覆蓋變化的解釋與預(yù)測。與此相反，有關(guān)政策的決策需要能力來確定，在一組可能的政策或設(shè)計(jì)中做出選擇，選擇那些將產(chǎn)生既合理又能為社會(huì)所接受的土地形態(tài)格局的策略。一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是要進(jìn)一步整合LCMs模型與優(yōu)化模型。這是基于設(shè)計(jì)的極其計(jì)算密集型途徑。這需要人類設(shè)計(jì)師和景觀設(shè)計(jì)師的參與，以便綜合考慮是什么可以、以及應(yīng)該是什么的問題。

土地觀測戰(zhàn)略的機(jī)遇

　　第二組機(jī)遇使用大量新的數(shù)據(jù)為下一代土地變化模型開發(fā)提供資料。

改進(jìn)遙感數(shù)據(jù)獲取與處理

　　各種對地觀測的發(fā)展都有可能刺激土地變化建模的進(jìn)步。所獲取的數(shù)據(jù)具有更高的分辨率，配以基于目標(biāo)的圖像分析工具，為開發(fā)更好表達(dá)不同建成區(qū)及自然環(huán)境的模型提供了機(jī)遇?？捎脭?shù)據(jù)具有更好的時(shí)間分辨率以及更長的時(shí)間周期，包括免費(fèi)開放的Landsat歸檔數(shù)據(jù)及歷史航空影像記錄，為更好了解土地變化過程的動(dòng)態(tài)和非靜止性，并為將此了解融入到LCMs建模中提供了機(jī)遇。激光雷達(dá)和其他主動(dòng)傳感器提供的景觀三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，使得建模開發(fā)可以定量化表達(dá)土地覆蓋屬性（比如生物量）及土地利用屬性（建筑物密度）的差異。衛(wèi)星測量的創(chuàng)造性應(yīng)用，比如用夜間燈光影像估測人類居住密度、能源使用及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等，為LCMs開發(fā)提供了空間性、時(shí)間性以及主題豐富的輸入數(shù)據(jù)的機(jī)遇。高光譜傳感器，比如在小衛(wèi)星陣列上的那些，可使更多確定模型參數(shù)的林冠組成詳細(xì)信息用來表達(dá)土地管理（諸如施肥與灌溉等）行為。最大限度地獲取、解譯及管理這些類型的數(shù)據(jù)，并將其納入新的LCMs，是推進(jìn)使用觀測數(shù)據(jù)為新的模擬過程及預(yù)測提供資料的重大機(jī)遇。

異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成

　　一些土地變化決策需要的信息，通常不包括在LCMs里－－包括土地功能、土地使用密度、土地權(quán)、土地管理，以及土地價(jià)值或具有不同時(shí)、空分辨率的信息。將這些數(shù)據(jù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生物物理數(shù)據(jù)集成以后，便于LCMs與其他類型諸如氣候變化、生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、能源利用以及城市化的模型進(jìn)行耦合。

對土地變化角色參與者數(shù)據(jù)

　　土地變化是各種決策與參與者－－家庭，企業(yè)，土地所有者以及當(dāng)?shù)氐?、區(qū)域的或政府級(jí)別的決策者之間相互作用累積的結(jié)果。參與者的微觀數(shù)據(jù)由人口普查局、農(nóng)業(yè)部或其他機(jī)構(gòu)收集。更好地將這些參與者與他們的信仰、偏好、行為和對地觀測數(shù)據(jù)集成起來，對提升LCMs預(yù)測未來土地變化的能力和評估政策后果的能力至關(guān)重要。

進(jìn)行系統(tǒng)土地利用觀測

　　許多自然和人類系統(tǒng)的觀測必須由地基系統(tǒng)測量，通常分布在多個(gè)機(jī)構(gòu)和地域。像全國土地觀測站或國家土地資源調(diào)查這樣的潛在計(jì)劃，可能研制出聯(lián)系土地補(bǔ)丁、地塊及土地使用者信息在一起的空間參考數(shù)據(jù)的獲取。這樣的計(jì)劃將提高LCM界了解更多土地變化過程、測試假設(shè)的能力，同時(shí)可以提升預(yù)測能力。

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的機(jī)遇

　　上述許多機(jī)遇具有通過當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)展尋求解決方案的潛力。

眾包與分布式數(shù)據(jù)挖掘

　　在過去10年中，收集與分析大量個(gè)體行為數(shù)據(jù)的能力大幅增長，其中大部分是在時(shí)間和空間上的參照。眾包與分布式數(shù)據(jù)挖掘是這種發(fā)展的兩個(gè)最主要的例子。將這些數(shù)據(jù)獲取途徑與LCMs結(jié)合起來，對擴(kuò)展LCMs結(jié)果對各種各樣用戶的使用范圍具有潛力，還能帶來更好的建設(shè)、校準(zhǔn)和驗(yàn)證結(jié)構(gòu)化或基于過程模型。然而，隱私和專利權(quán)問題必須得到解決。

高性能計(jì)算

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施越來越能夠滿足上述建模途徑的計(jì)算需求。計(jì)算能力的進(jìn)步越來越基于多核處理及日益增多的處理器的部署。要利用這種增強(qiáng)的計(jì)算能力，需要模型利用并行處理方法寫入，即在同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)處理器之間分配計(jì)算任務(wù)。大量分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，為下一代模型在更大的區(qū)域以更高分辨率合并數(shù)據(jù)提供了機(jī)遇。

基礎(chǔ)設(shè)施支持土地建模的機(jī)遇

　　土地變化建模過程部分受到建模環(huán)境、框架建設(shè)以及眾多研究小組平臺(tái)的持續(xù)改變的阻礙。改善基礎(chǔ)設(shè)施和幫助克服這一障礙的機(jī)遇如下。

模型與軟件基礎(chǔ)設(shè)施

　　開發(fā)一款用于一致記錄和分享模型與軟件的基礎(chǔ)設(shè)施，將有助于LCM界各成員間避免重復(fù)工作。這一領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)是組裝并加強(qiáng)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，以達(dá)到兩個(gè)目的：（1）提升對土地變化過程的基本了解與表達(dá)，以及（2）集成廣泛的生物自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型，用于評估土地變化的影響。

數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施

　　數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施將允許訪問一組通用的運(yùn)行與驗(yàn)證土地變化模型所需的數(shù)據(jù)資源?；A(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，旨在為土地變化模型輸入提供編譯、管理和異構(gòu)數(shù)據(jù)源的比較，這將推進(jìn)該類直接訪問的發(fā)展。

社區(qū)建模與治理

　　為支持LCM的發(fā)展，保持一致性并廣泛為社區(qū)采用的建模方法以及基礎(chǔ)設(shè)施治理是非常重要的。這樣的基礎(chǔ)設(shè)施將為決策制定、提高在廣闊社區(qū)提供對具體的、可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與功能的建模能力提供機(jī)制。特別是，它將為滿足社區(qū)具體目標(biāo)與終端協(xié)議的達(dá)成提供一個(gè)框架，推進(jìn)建模和數(shù)據(jù)功能。

模型評估

　　有各種各樣的實(shí)踐可以提高土地變化建模能力，使之科學(xué)上更嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)用上更有用。有些實(shí)踐建立起來了，但沒有繼續(xù)下去，而其他實(shí)踐還需要更多的研究來測試并建立。

　　敏感性分析是一個(gè)既定的程序，研究者借此可以仔細(xì)檢查由于模型輸入變化、參數(shù)值或結(jié)構(gòu)的具體數(shù)量變化造成的各種模型產(chǎn)出的變化。

　　形態(tài)驗(yàn)證需要選擇與之匹配的度量指標(biāo)，這種度量指標(biāo)能將模型輸出數(shù)據(jù)與為了特定應(yīng)用而進(jìn)行的建模測試目的進(jìn)行比較，還能確定如何以最佳方法開展必要的額外研究。

　　結(jié)構(gòu)驗(yàn)證，或驗(yàn)證模型的過程，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，部分由于產(chǎn)生觀測到的土地利用形態(tài)的內(nèi)在過程自身并沒有被充分地觀測到。持續(xù)研究如何驗(yàn)證所提假設(shè)哪怕是為了設(shè)定一個(gè)模型都是必要的，將有利于模型的驗(yàn)證與預(yù)測。

結(jié)　　論

　　包括食物、水、能源、氣候、健康和城市化等與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的多個(gè)科學(xué)與實(shí)踐的關(guān)鍵領(lǐng)域，都采用土地變化模型（LCMs）幫助在多尺度上了解和改善人類環(huán)境的相互作用。隨著LCMs已經(jīng)在所有這些領(lǐng)域取得的貢獻(xiàn)，在對鞏固土地系統(tǒng)相互作用的了解、提升并改善最有效建模途徑、顯著增進(jìn)新的分析與預(yù)測能力等方面存在著機(jī)遇。思索、計(jì)劃并投資于下一代土地變化模型的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，為了日益發(fā)展的跨學(xué)科、跨科技領(lǐng)域充分利用現(xiàn)有的最好知識(shí)、數(shù)據(jù)以及計(jì)算資源。

　　如果適當(dāng)?shù)囊?guī)劃并執(zhí)行，下一代模型能夠越來越基于過程、將社會(huì)與自然系統(tǒng)過程連接起來，從小塊土地的規(guī)模到區(qū)域到全球尺度上，將會(huì)利用更好的方法來進(jìn)行過程驗(yàn)證，既能提高其預(yù)測能力，也能提升其政策分析的實(shí)用性。新的LCMs將能正常、恰當(dāng)以及更有信心地用于更廣泛的科學(xué)與政策方面，支持進(jìn)一步對土地系統(tǒng)的了解、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)過程對它們的動(dòng)態(tài)影響，以及對重要環(huán)境與社會(huì)的影響。利用更廣泛的對地觀測數(shù)據(jù)原型來提高模型的空間和時(shí)間細(xì)節(jié)及其表達(dá)的信息類別，未來的LCMs，無論是在傳統(tǒng)方面還是在越來越多的社會(huì)數(shù)據(jù)新數(shù)據(jù)源方面，可以將這些與人類行為、偏好以及與土地變化相關(guān)的數(shù)據(jù)集成起來。高度關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有良好文檔記錄的模型、軟件及工具，以及一個(gè)運(yùn)行良好的土地變化模型領(lǐng)域，可以支持科技界推進(jìn)這些目標(biāo)。

　　近期（3－6年）在科技與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域用于改進(jìn)LCMs的智力與資源投資，可以幫助實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。本報(bào)告概述了一些成熟的具體領(lǐng)域以便進(jìn)一步發(fā)展。此類投資對發(fā)展我們的理解、預(yù)測能力及分析與關(guān)鍵環(huán)境可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)相關(guān)政策的工具方面具有潛力。

　　來源：http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=18385

（黃銘瑞、青秀玲編譯，殷永元審核）