很多人第一次接触土地利用模拟时，容易把它理解成“把未来的土地利用图预测出来”。但真正需要解释的，是土地为什么会扩张、哪些地方更容易发生转移，以及生态保护政策会不会改变这种空间格局。

PLUS模型就是从这几个问题出发的。它先从历史土地利用变化中挖掘扩张规律，再用斑块生成的方式模拟未来变化，因此特别适合与InVEST、RUSLE、CASA和RSEI等生态模型衔接。

PLUS模型由LEAS和CARS两个核心模块组成。LEAS用于提取土地利用扩张的驱动因素，CARS用于模拟不同地类斑块的空间演化。研究中常用它分析城市扩张、生态保护、农业发展和自然恢复等情景。

至少准备两个时期的土地利用栅格，以及用于解释土地利用变化的空间驱动因子。所有数据应统一投影、范围、像元大小和栅格对齐方式。

1. 统一栅格基础

在ArcGIS Pro中打开“环境”设置，将Processing Extent设为研究区，Snap Raster设为土地利用基准栅格，Cell Size设为基准栅格分辨率。使用Project Raster、Resample和Clip Raster完成投影、分辨率及范围统一。

2. 制作距离因子

使用欧氏距离工具分别计算到道路、河流、城镇中心和居民点的距离栅格。距离栅格需要与土地利用基准栅格完全对齐。

3. 制作限制区

将生态保护区、永久水体等矢量转为栅格，并将允许转入区域赋值为1、禁止转入区域赋值为0。使用Raster Calculator合并多个限制条件。

1. 建立项目目录与检查输入

从中国地质大学武汉高性能空间计算智能实验室的PLUS开源仓库获取与系统匹配的软件版本和说明文件。建立input、LEAS、CARS、scenario和output文件夹。软件原生支持GeoTIFF等栅格格式，所有输入文件应使用英文路径和英文文件名。

2. 运行LEAS模块

打开PLUS软件后进入LEAS或Land Expansion Analysis模块。将基期土地利用图设置为Land-use map of the first period，将目标期土地利用图设置为Land-use map of the second period；在Driving factors中逐个添加DEM、坡度、道路距离、河流距离、居民点距离和社会经济因子；在Output中指定扩张样本图、各地类扩张概率图和贡献度结果的保存位置。

3. 检查LEAS输出

运行LEAS后检查每个地类是否生成对应的扩张概率图。扩张概率图应覆盖研究区，数值应位于合理范围，NoData区域应与研究区外一致。查看各驱动因子的贡献度，若某变量贡献异常高，应回到ArcGIS检查变量单位、极值和空间范围。

4. 运行CARS模块

进入CARS或Land-use simulation模块，将基期土地利用图设置为初始土地利用，将LEAS生成的各地类扩张概率图设置为development probability或suitability maps。设置模拟年份、各地类目标面积或数量需求、邻域权重、随机种子数和输出路径。数量需求应依据历史转移矩阵、规划目标或情景假设确定。

5. 设置情景参数

自然发展情景使用历史变化趋势和常规数量需求；生态保护情景将生态保护区、河流、水库和重要生态斑块设置为禁止转入区域，并提高生态用地的数量需求；城镇扩张情景可提高建设用地需求，同时将交通可达性作为重要驱动因子。不同情景应分别建立独立输出目录。

6. 执行模拟与读取结果

确认输入栅格的投影、范围、分辨率、像元大小和分类编码一致后开始运行。模拟完成后，将输出的未来土地利用GeoTIFF导入ArcGIS Pro，使用符号系统按分类编码着色，并通过Tabulate Area、Zonal Statistics和栅格计算器统计面积变化及生态服务变化。

PLUS可以理解为两步：第一步回答“哪些地方容易发生某一类土地扩张”，第二步回答“这些扩张斑块最终怎样在空间上形成”。LEAS负责第一步，CARS负责第二步。两者不是两个互不相关的模型，而是前后相接的两个模块。

扩张样本来自两个历史时期土地利用图的差异。比如，某个像元在基期是耕地、目标期变成建设用地，那么它就是建设用地扩张样本。LEAS把这些样本与道路距离、坡度、人口、城镇距离等驱动因子对应起来，得到每种地类的扩张概率。

因此，扩张概率高并不意味着像元一定会发生转化。最终是否转化，还要同时受到邻域条件、地类数量需求和限制区的影响。

实际操作时，建议先用历史数据做一次回溯模拟。例如使用较早年份和中间年份训练模型，再模拟中间年份，最后把模拟结果与真实中间年份土地利用图比较。回溯精度达到可接受范围后，再进行未来情景预测。

三种情景的区别不只是改一个文件名，而是改变数量需求和空间约束。自然发展情景延续历史变化趋势；生态保护情景减少生态用地向建设用地转化，并对保护区、河流和重要生态斑块设置限制；城镇扩张情景提高建设用地需求，并强化道路、居民点和城镇中心等区位因子的影响。

PLUS分析中最容易出现的问题包括土地利用分类编码不一致、基期与目标期范围不一致、驱动因子存在NoData、分类变量被错误地连续化、数量需求缺少依据、限制区编码反了，以及没有进行历史回溯验证。所有情景都应固定空间分辨率、投影、范围、分类规则和评价方法。

PLUS的重点不是直接生成一张未来土地利用图，而是先解释土地扩张规律，再通过情景约束模拟未来空间格局。ArcGIS负责数据统一、驱动因子制作、结果检查和生态服务统计，PLUS负责扩张规则提取与土地利用模拟。

模拟结果异常通常与分类编码不一致、驱动因子分辨率不统一、限制区设置错误或数量需求不合理有关。正式模拟前应先检查土地利用编码、NoData范围、像元对齐和研究区边界，并通过历史回溯模拟检验参数是否可靠。