基于XGBoost-SHAP模型的长株潭地区土地利用碳排放时空演变特征及其影响因素分析

摘要

【目的】为实现“双碳”战略目标并推动城市群绿色发展，精准识别碳排放的时空演变与驱动机制至关重要.【方法】采用土地利用转移矩阵、碳排放系数法、空间自相关分析及XGBoost-SHAP可解释机器学习模型，基于长株潭地区2008年、2013年、2018年和2023年4期土地利用与多源数据，系统解析区域网格尺度下土地利用碳排放的演变规律与驱动机制.【结果】研究结果表明：1)长株潭地区土地利用结构发生了深刻转型，核心特征表现为建设用地的持续扩张，通过侵占耕地与林地，直接重塑了区域碳循环的底层格局.2)土地利用碳排放呈典型的“碳源”特征，净碳排放量呈现“先增后减”的“地增碳减”拐点特征，深刻反映了区域发展模式的转变；空间分布上形成以三市主城区为核心的圈层式结构，并随着“长株潭一体化”推进，由“单核点轴”向“多核网络化”演进.3)碳排放具有稳定的空间正自相关性，热点区持续南扩并连接成片，形成高碳排放连绵区.4)GDP与人类活动是核心驱动力，二者的协同效应持续增强；研究后期土地利用强度的驱动作用显著提升，标志着区域碳排放驱动机制由要素扩张向内涵挖潜转型.【结论】该研究为长株潭地区推动产业低碳转型、优化土地集约利用模式、实现经济增长与碳排放脱钩提供了科学依据.

关键词

土地利用 / 碳排放 / XGBoost-SHAP模型 / 空间自相关 / 长株潭地区

基金资助

湖南省自然科学基金青年基金项目(2025JJ60236)