元胞自动机城市增长模型的空间尺度特征分析

基于元胞自动机模拟城市系统的复杂行为时,空间尺度是一个非常重要的概念,模型的模拟结果往往会随着输入数据的空间尺度变化而发生变化。然而,目前的元胞自动机城市增长模型大多没考虑数据的空间尺度特征,本文拟通过改变模型中输入数据的空间尺度来验证元胞自动机城市增长模型对尺度的敏感性及其空间尺度特征,并以长沙市为例进行实证研究。研究结果表明:元胞自动机城市增长模型只有在一定的尺度范围内才具有较高的模拟精度,并且模型对尺度具有一定的敏感性,因此为了使模型能够具有较高的模拟精度,并较好地反映城市形态特征,应认真选择模型中输入数据的空间尺度。     

基于最大发展潜力值的元胞自动机城市扩张模型

在城镇化发展水平及土地开发评价的基础上,评价待扩张区域土地转变潜力分值,基于最大转变潜力分值,提出一种有别于传统元胞自动机模拟城市扩张的新方法。该方法与传统元胞自动机模拟城市扩张相比在迭代方式上存在不同,它克服了传统元胞自动机因阈值设置不同而导致结果不确定的难题。分别将该方法与传统元胞自动机模型应用于武汉主城区,模拟了其2003年到2013年的城市扩张情况,最后,将模拟结果与实际土地利用现状图进行对比发现改进后的新方法在模拟精度上大大提高。     

城市扩展元胞自动机多结构卷积神经网络模型

传统的城市扩展元胞自动机(CA)模型是基于单个元胞的变量信息挖掘来构建转换规则的。针对这一问题,本文基于多结构卷积神经网络提出从区域特征出发且顾及区域多尺度特征挖掘转换规则的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA),并以武汉主城区和上海浦东新区为例,模拟了两个试验区2005—2015年期间城市扩展过程。模型验证表明:与逻辑回归和神经网络相比,本文构建的3个单一结构的卷积神经网络元胞自动机(CNN-CA)模型在4个指标(Kappa系数、FoM(figure of merit)值、命中率(h)和错误率(m))上都有不同程度的提高。特别是FoM指数,在武汉主城区提高了23.3%～29.4%,在上海浦东新区提高了20.3%～28.5%。此外,MSCNN-CA模型与3个单一结构的CNN-CA模型相比,在各个指标上也有所改善,FoM指数在武汉主城区提高了0.8%～4.8%,上海浦东新区提高了2.8%～7.8%。两个试验区的模拟结果表明:相比传统CA模型,基于多结构卷积神经网络的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA)能够有效提高城市扩展模拟的精度,更真实地反映城市扩展空间演变过程。相比单结构的...     

扩展邻域元胞自动机模型城市扩张研究

元胞自动机近年来被广泛应用于动态模拟城市扩张,但其邻域类型一般固定于摩尔邻域.文章基于Geo-CA理论,自定义扩展邻域类型,并结合特定地理位置多层次约束性条件构建CA模型,扩展了CA模型的空间建模功能.以武汉市为例,将2000年和2009年TM遥感影像和城市用地数据作为基础,结合武汉市城市规划图、DEM、道路交通图、水域等多层次图像,构成空间数据库,建立武汉市城市扩张扩展邻域CA模型.最后以2009年数据为基础,对武汉市2018年城市用地扩张情况进行预测,为武汉市城镇建设提供参考.     

基于GIS的威海环翠区城市土地适宜性评价

选取威海市环翠区为评价区域,结合土地适宜性评价的相关方法和理论,应用地理信息系统(GIS)技术、层次分析法(AHP)和多因子综合权重叠加分析法确定每个指标的权重及作用分值,划分评价单元并计算评价总分值,根据评价总分值对该区域进行土地适宜性分等定级。最终绘制出环翠区土地适宜性分级地图,为城市建设选址、城市规划等提供科学的指导。     

地理特征元胞自动机及城市土地利用演化研究

将综合了几何和非几何属性的地理特征概念引入元胞自动机,构建了地理特征元胞自动机概念模型。通过对深圳特区土地利用演化的实证研究表明,地理特征CA可以更真实地描述元胞地理信息、局部空间关系和演化规则,理论上是可行的;基于地理特征的城市土地利用演化CA在城市规划中具有很大的应用价值。     

利用生物地理学优化算法获取城市扩展元胞自动机模型参数

提出了一种基于生物地理学优化算法寻找城市扩展元胞自动机（cellular automata,CA）模型最佳参数的方法。转换规则制定及相应权重参数获取是构建城市扩展CA的核心和难点。生物地理学优化算法（biogeography-based optimization,BBO）通过模拟生物物种在栖息地的分布、迁移和灭绝来求解优化问题。利用BBO算法自动获取城市扩展CA模型参数值,构建BBO-CA模型进行城市扩展模拟实验,并与粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）、蚁群算法（ant colony optimization,ACO）、遗传算法（genetic algorithm,GA）及逻辑回归（logistic regression,LR）等方法相比较。结果表明,BBO算法具有较好的收敛性,可有效地快速自动寻找城市扩展CA模型最佳参数组合,获取的空间变量权重参数较为合理;BBO-CA模型明显提升了城市用地模拟精度,城市用地模拟精度为72.5%,相对PSO、ACO、GA、LR各算法分别提升了1.1%、1.2%、2.7%和4.0%,Kappa系数达到0.700,分别提升了0.015、0.016、0.034和0.046,且整体空间布局与实际情况更为接近,验证了应用BBO算法的可行性与优势。     

基于约束条件的元胞自动机土地利用规划布局模型

分析了我国当前土地利用规划布局的不足,对标准的元胞自动机模型的元胞涵义、规则定义等进行了扩展,探讨了元胞自动机模型在政策及相关规划约束、邻域耦合、适宜性约束、继承性约束及土地利用规划指标约束下的土地利用规划布局的元胞自动机模型。以广西东兴市为例进行了模型的仿真运行和结果分析。     

基于数据同化的元胞自动机

提出基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的元胞自动机(CA)模型。在CA模型中,由于不同的样本会训练出不同参数值 的转换规则,且获取的转换规则在整个模拟过程中不能改变等原因,误差在模拟过程中会不断累积。本文在CA模型中 引入集合卡尔曼滤波的数据同化方法,建立了基于集合卡尔曼滤波的数据同化CA模型,同化遥感观测数据,根据得出 的同化值修正模拟结果使之向真实情况逼近。利用该模型模拟了广东省东莞市的发展情景(1995年—2005年),实验表 明,与传统CA模型相比,基于集合卡尔曼滤波的CA模型能够融合遥感观测数据,并能更有效地模拟城市扩张过程,达 到良好的模拟效果。     

顾及障碍空间距离和区域差异的元胞自动机城市扩展模型构建

结合城市空间的区域异质性特征,提出了顾及障碍空间距离和区域差异的CA城市扩展模型。以武汉市中心城区为例,在精确度量障碍空间的基础上,根据城市用地的不同形态和作用方式进行元胞空间的区域划分,构建动态的演化规则。实证表明,新模型能比较真实地模拟城市的扩展过程,结果可靠。     

基于ArcGIS的城市居住区空间宜居性评价

随着我国居民生活水平的日益提高,人们对城市居住区的选取提出了更高的要求。本文基于ArcGIS的空间分析功能,对不同的居住区进行分析和比较,在分析过程中分别选择一些具有代表性的影响因素,通过这些影响因素对城市居住区宜居性进行空间评价。     

基于计算智能的土地适宜性评价模型

将计算智能理论引入土地评价领域,构建了一个全新的土地适宜性评价模型。首先基于模糊逻辑和人工神经网络构造了一个模糊神经网络模型,然后采用改进的遗传算法进行训练,能够快速收敛到最优解,对初始的规则库进行修正,形成了一个自学习、自适应的评价系统。     

基于GIS的城镇建设用地发展适宜性评价——以常州市金坛区为例

为更加深入地了解村镇尺度城镇建设用地发展适宜性情况,提高土地利用综合效益,本文以常州市金坛区遥感影像数据和土地利用现状数据为基础,采用层次分析法和GIS空间分析技术,选择自然、区位、生态和土地转换适宜度四大类10个指标,建立了适用于平原地区的具有区域代表性的城镇建设用地发展适宜性评价指标体系,分析了金坛区城镇发展适宜区分布与空间自相关特征。研究结果能为城市规划、土地规划等提供依据,尤其在城镇建设用地发展布局上具有重要的现实意义。     

农村居民点用地整理适宜性的递阶模糊评价模型

针对目前农村居民点用地整理适宜性评价的多指标性问题,借鉴土地适宜性评价的模糊综合评判方法,提出了一种新的递阶模糊评价方法,并以武汉市黄陂区的部分乡镇为例进行了初步的应用研究,取得了较好的效果。     

元胞自动机（CA）模型在土地利用领域的研究综述

通过模型对区域土地利用/覆盖变化（LUCC）进行分析已经成为了当前全球的研究主要内容之一。元胞自动机（CA）模型是一种通过定义局部的简单的计算规则来模拟和表示整个系统中复杂现象的时空动态模型,其＂自下而上＂的研究思路,强大的复杂计算功能及高度动态,使得它在模拟空间复杂系统的时空动态演变方面具有很强的能力。CA模型通过与其他模型相结合,在综合考虑各种限制因素和转换规则的前提下,通过反复迭代综合空间分析与非空间分析,模拟土地利用变化情景,在国内外已经形成了较为成熟的研究模型。本文首先提出了CA模型在土地利用变化中应用的背景及其特点;然后,分析了CA模型的构成原理以及在国内外的应用进展与现状;最后,详细阐述了CA模型在土地利用变化中的发展趋势及今后研究工作中应注意的问题。     

宜兴市国土空间开发的城镇建设对比及适宜性评价

本文按照自然资源部对国土空间规划"一张图"的建设及现状评估的要求,对宜兴市的城镇建设适宜性进行评价.基于2017年和2018年的基础性地理国情普查监测数据,对宜兴市公共服务设施、医疗服务设施和义务教育资源进行提取、分析和统计,对比两年的变化趋势,得出宜兴市义务教育资源配置较合理,公共服务设施资源和医疗资源的建设有待进一...     

地理国情信息支撑下的空间开发适宜性评价

作为主体功能区划的重要基础性工作,空间开发适宜性评价在协调解决城镇化进程中产生的空间开发失控和区域无序竞争等问题方面具有重要意义。本文利用地理国情成果数据、大比例尺基础测绘成果数据和行业专题资料及统计资料,结合GIS分析技术和层次分析方法,在构建适宜榆林市实际的空间开发适宜性评价体系的基础上,详细分析了榆林市空间开发的适宜性。结果表明,榆林市最适宜开发和较适宜开发的区域主要分布在榆林市的西北部地区,占榆林市总面积的18.4%;最不适宜开发和不适宜开发的地区主要分布在榆林市东南部地区,分别占榆林市总面积的39.86%和41.75%。究其原因,可能由于榆林市东南部多为山区、地势复杂,属于地质灾害频发地区,同时该地区人口数量大,导致人均可利用水资源较为匮乏,开发难度较大。     

基于GIS的土地适宜性评价模型研究

介绍基于GIS的常规土地适宜性评价模型,并指出它的两个主要缺点：一是同一级别内的不是类别没有显示出评分区别;二是不同级的分界处评分差别过分拉大,可用模糊模型、灰色模型来加以改进.     

基于GIS的城镇土地定级估价信息系统

利用GIS技术建立土地定级估价信息系统在目前大中城镇土地定级估价中显得尤为重要.介绍组件式GIS的技术特点及解决方案,并结合新疆城镇特点,提出了一些使用组件式GIS技术建立新疆城镇土地定级估价信息系统的设计思想,并对系统模块的组成进行了分析与设计。     

基于GIS的城镇土地定级估价方法研究

根据城镇土地定级估价的工作特点,研究基于GIS技术的城镇土地定级估价方法。在较为系统地分析了我国现行城镇土地定级估价方法的基础上,提出了在GIS支持下进行城镇土地定级和基准地价评估的基本方法和步骤,并以ArcCAD为支撑软件,进行了城镇土地定级估价软件的设计研制。用于自动完成定级估价因素/子分值计算。土地级别确定、基准地价测算及成果输入等,并以浙江城镇为例进行了应用实验。