利用SLEUTH模型进行北京城市扩展模拟研究

元胞自动机模型具有较强的模拟空间复杂系统时空演变的能力,可以进行有效的城市增长和土地利用演化方面的模拟,现已成为城市地理学研究的重要工具。SLEUTH模型是元胞自动机模型的一种具体实现,它包含了四种城市增长方式和五个增长系数,再加上两个控制因素层一起作用于输入数据,能够较好地模拟城市的扩展。本文详细介绍了SLEUTH模型的校正和运行过程,并修改控制参数将其应用于北京城市扩展的模拟和预测中,通过分析模型的运行结果,深入地研究了北京城市发展的模式和成因,同时也指出了模型存在的问题。     

元胞自动机模型在成都市城区城市扩张中的应用

研究城市空间格局演变,获取城市扩张模式和扩张形态,对研究环状城市发展的特点和方向具有重要意义。针对传统元胞自动机模型单一的转换规则在模拟环状结构城市扩张中存在不足的问题,提出了一种融合时空转换规则的元胞自动机模型,研究该模型在成都市城区城市扩张中的应用。以成都市一圈层和二圈层为研究区,结合多时序遥感影像、高程、坡度、水系和路网,构建马尔可夫状态转移概率矩阵和适宜性图集,模拟研究区2009年、2018年、2027年城市扩张,并分析城市空间格局演变。结果表明：研究区2009年、2018年城市扩张模拟结果Kappa系数分别为0.839 7、0.749 7,提出的元胞自动机模型能较好地适用于研究区;研究区城市空间结构整体呈环状放射形态,城市南边出现新的增长中心,新增建设用地沿已有建筑和路网分布;基于静态时空转换规则的元胞自动机模型在短期预测上效果较好。     

基于CA的珠三角核心区城市扩张预测研究

在系统分析了国内外元胞自动机的原理和应用的基础上,利用C＋＋语言编写了一个具有简单规则的城市空间扩张模型,并运用该模型对珠江三角洲核心区域的城市扩张进行了空间预测分析,结果显示该模型对城市扩张研究能够进行有效的模拟和预测。研究的时间范围为1998年~2003年,其城市面积通过遥感数据（Landsat TM和ETM+）获得,基于CA模型进行预测的时段为2003年~2008年和2008年~2013年。     

基于元胞自动机的港湾公交站间距影响研究

公交系统对城市交通流的影响十分显著，在对现有经典交通流元胞自动机模型进行总体分析的基础上，提出了一种考虑公交车辆和港湾式公交停靠站影响的多速混合车辆双车道元胞自动机模型，重新标定了元胞长度、运行车速和随机慢化机制，引入了公交车停靠站，改进了车辆变换车道规则。通过计算机模拟，再现了传统交通流三参数之间的关系，为更好地描述城市混合交通流奠定了基础。     

采用元胞自动机的网络舆情传播模型研究

采用元胞自动机(CA)理论研究因特网舆情传播,设计了一个舆情传播元胞自动机模型结构,包括元胞状态取值、元胞空间和邻域。针对互联网元胞状态转换提出了考虑元胞坚定性的多数规则计算公式和元胞移动遍历算法。在讨论仿真结果时定义了倾向强度、倾向聚集度、元胞峰值和元胞倾向众值等四个参数,分别对不同坚定性和固定/移动元胞状态计算的迭代结果讨论其不同的演变过程、形态和意义,提出特别需要关注具有坚定性特点的元胞移动遍历的舆情传播过程,它们更加接近因特网网络舆情的真实传播过程。仿真结果说明了该方法和模型的有效性和合理性。     

基于元胞自动机的模糊控制换道模型

根据元胞自动机理论建立改进的交通流模型，给出每辆车的演化规则。在此基础上依据实际车辆行为建立换道规则，利用模糊推理来模拟人在换道过程中的主观判断过程，建立换道模型。仿真表明该方法能较好的模拟车辆的实际行为。     

基于元胞自动机的交通流计算机模拟

元胞自动机是把复杂系统量化为简单的个体,在元胞自动机模型中.空间、时间都被离散化,每一个相互作用的单元仅为有限的状态.以元胞自动机理论为基础,把车辆在路段上交通流中运动的变化规律表述为元胞自动机的演化规则,建立了基于元胞自动机理论的交通流模拟模型,标定了元胞长度和最大速度等参数,分析了元胞变换的原则;详细探讨了元胞自动机在道路交通模拟中的应用,设计出了交通元胞自动机的结构,分析了交通元胞自动机所采取的状态变换原则,建立了一维(单车道)交通流模拟模型;并利用C语言编程实现模拟.模拟结果符合实际交通流的特点.     

基于改进蚁群算法的CA的应用——以土地利用模拟为例

元胞自动机转换规则的获取对模拟至关重要。对蚁群分类规则挖掘算法进行改进,并将该算法挖掘的转换规则作为元胞自动机的转换规则,提供了一种利用元胞自动机进行模拟的方法,以武清区土地利用模拟为例进行实验,表明了方法的有效性。该方法可应用到其他分类规则和转换规则挖掘中,也可应用到元胞自动机模拟的其他研究中。     

区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型

针对多区域系统内部各个子区域属性的差异化,提出多区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型。在该模型中,运用区域耦合原理和耦合区域信息交换规则来构造元胞自动机（CA）模型的演化规则,实现局部子区域之间的信息交换,运用不同类型的元胞自动机模型对子区域分别建立不同的CA模拟模型,并用概率化方法处理模拟模型中元胞状态的转化,实现各个子区域状态的演化。实验表明,子区域在保持自身演化形态相对独立的同时,通过边界区域耦合进行演化连接,各个子区域内的元胞能与其边界耦合区域内的元胞保持一种相对稳定的有序形态,且一个子区域的影响能在一定程度上传递到其他子区域内。该模型能很好地处理大规模复杂区域环境下的空间演化模拟。     

基于元胞自动机的网络舆论激励模型

为了研究网络舆论的传播过程及发展趋势，建立了一个基于元胞自动机的网络舆论激励模型，用于模拟网络舆论形成过程中个体发表言论数的变化以及个体观点的变化。在模型中，将网络空间的个体抽象为以情感描述的元胞，用情感倾向度和情感倾向度门限来确定元胞发表言论的状态，用情感激励来描述元胞的移动规则。同时，该模型考虑了个体数量增减和社会突发事件对网络舆论传播的影响，从而更能准确地模拟网络现实事件。     

人口条件约束下的城市元胞自动机模型研究

城市化过程中人口的流动和转移,改变了不同地域上的人口分布,同时对原有用地需求和用地格局产生影响,使得土地利用方式发生相应的变化,因此探讨人口变动是研究非城市用地向城市用地变迁的一个重要方面。近几十年来,人们尝试利用元胞自动机模型来模拟,预测城市用地的扩张,但是标准的元胞自动机仅通过初始状态和既定不变的演化规则很难模拟出日渐复杂的城市系统,本文尝试将人口分布和就业结构的变化作为一种限制因素来控制元胞自动机的演化,并以北京市城市建成区的扩展为例,通过为不同的区域赋予不同的限制值从而更加准确地模拟城市化过程中城市用地的扩张。     

基于元胞自动机的流行病传播模型及模拟

讨论了一种基于元胞自动机的流行病建模方法,并在该模型的基础上模拟了不同传播特性流行病的传播与控制过程。模拟结果与这些不同传播特性流行病传播的宏观特征相吻合,表明元胞自动机是流行病的一种有效的建模方法。同其他的流行病建模方法相比,该模型结构简洁灵活,计算方式简单,模拟过程直观,易于分析。     

沈阳市未来城市扩展模拟预案研究

利用基于遥感手段获取的沈阳市城市发展历史数据对SLEUTH模型进行校正,对未来（2005-2030年）的城市扩展过程进行不同生态环境保护政策下的情景模拟,并对其扩展格局和生态环境影响进行分析与比较。结果显示,未来沈阳市城市化进程将进入一个加速发展阶段;2016年以后各政策预案条件下的城市扩展格局和可持续性呈现出明显的差异;目前趋势发展预案（Ⅰ）下,城市扩展导致大量的土地资源被侵占,城市景观格局日益复杂化;环境保护发展预案（Ⅱ）和生态可持续发展预案（Ⅲ）下城市扩展空间受到较大约束,部分自然资源得以保护,城市扩展格局在模拟期内相对比较紧凑;研究表明必须采取严格的城市规划与增长管理措施,引导和控制沈阳市未来城市扩展,保护基本农田和城市生态支撑系统;SLEUTH模型为城市土地资源可持续利用提供了一种有用的规划工具。     

基于元胞自动机的洪泽湖洪水蔓延模型研究

分析了元胞自动机的基本原理和构成,利用元胞自动机原理建立了洪泽湖洪水蔓延模型。模型以栅格空间数据结构作为基础,采用二维元胞自动机模型,确定了元胞空间和元胞状态,建立了洪泽湖洪水蔓延的规则,并根据规则以9邻域方式进行元胞状态的更新。选择性地测试了洪水蔓延模型的计算结果,模型计算数据与实际数据的比较表明,二维元胞自动机模型能够更为简单、快速地模拟洪泽湖洪水的蔓延。     

细观元胞自动机与三分子反应模拟

为了刻划多组分宏观系统中粒子间的复杂且随机的局部相互作用,作者打破现有元胞自动机的局限,借用粗粒化的思想,将多个状态变量引入随机元胞自动机,提出了称之为“细观元胞自动机”的一种扩展的元胞自动机概念模型,然后将该模型应用于Ｂｒｕｓｓｅｌａｔｏｒ的计算机模拟,制定了４组分系统中粒子的随机运动和反应碰撞等的演化规则,建立了三分子反应的二维地胞自动机模型,并在计算机上对该模型成功地进行了动态模拟。     

网络软件动态演化的元胞自动机模型研究

通过分析网络软件的动态演化,提出将元胞自动机理论引入到网络软件演化过程的模拟中,建立元胞模型来预防和监控演化趋势。并针对服务构件替换和连接件替换,提出一系列算法和规则。研究结果表明该模型能较好地模拟网络捧件演化现象,对于web形式的服务监控、替换以及维护重要服务等工作具有指导意义。     

换道概率对二维元胞自动机交通流量的影响

针对城市二维道路交通网络十字交叉路口在红绿灯控制下行驶的车道问题,提出一种四向交通道路模型,其中包括考虑加速度、换道概率参数对交通流的影响。采用元胞自动机模型(BML模型)模拟车辆运行的动态过程,给出换道概率临界点位置对车流量影响之间的关系。数值结果表明,换道概率对整个进、出口车流量产生扰动影响,换道规则符合车辆运行状态。     

元胞自动机地铁人员疏散模型仿真

基于元胞自动机模型对地铁人员疏散进行研究,通过对地铁的疏散个体微观建模,构建出元胞的移动规则,从而确定元胞下一时间步长的移动路径。针对地铁紧急情况下的疏散情形,提出了两种基于元胞自动机的疏散规则:概率计算方法和元胞空间场吸引法。利用VC++开发环境与OpenGL图形库对地铁的人员疏散情况进行仿真,描述不同疏散规则下的地铁疏散整个动态过程,并分别模拟得出不同的疏散效率,从而为指导地铁紧急情况下人员疏散提供理论依据。     

Liesegang环带的形成机理及其元胞自动机模拟

提出了一种在反应沉淀过程中过饱和成核结晶加上Ostwald熟化作用的Liesegang环带形成机理 ,并按此机理建立了一种二维混合随机元胞自动机模型 ,制定了成核、结晶、溶解、分解、迁移、反应和扩散等的演化规则 ,并在计算机上对该Liesegang环带的元胞自动机模型进行了动态模拟     

Liesegang环带的形成机理及其元胞自动机模拟

提出了一种在反应沉淀过程中过饱和成核结晶加上Ostwald熟化作用的Liesegang环带形成机理,并按此机理建立了一种二维混合随机元胞自动机模型,制定了成核、结晶、溶解、分解、迁移、反应和扩散等的演化规则,并在计算机上对该Liesegang环带的元胞自动机模型进行了动态模拟。