地理元胞A动机及空间动态转换规则的获取

以东莞市黄江等镇城市发展为例，利用逐步逻辑回归方法，获取分区的元胞自动机动态规则，用分区的动态规则CA模拟了研究区1988—2004年的城市扩张，采用逐点对比法和MoranI指数对模拟结果进行了评价。结果表明，分区的空间动态转换规则比统一的静态转换规则能获得更高的模拟精度，动态转换规则克服了传统静态转换规则无法反映区域内部城市发展差异的缺陷。     

元胞自动机与神经网络相结合的土地演变模拟

提出了将数据挖掘技术应用于元胞自动机（CA）进行地理模拟的新方法.基于CA原理,利用学习矢量量化神经网络,从不同时相遥感数据中挖掘土地利用演变的内在规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测土地利用格局.在上海市区典型边缘带的应用显示,挖掘出的元胞转换规则,与同期上海城市发展状况相吻合.表明该模型可以满足土地利用演变模拟预测的要求,大大缩短了建立CA转换规则所需时间.     

基于CA的城市土地利用演变人工神经网络模拟

基于CA原理,利用学习矢量量化神经网络从不同时相遥感数据中挖掘土地利用演变的内在规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测土地利用格局.在上海市区典型边缘带的应用显示,挖掘出的元胞转换规则,与同期上海城市发展状况相吻合,表明该模型可以满足土地利用演变模拟预测的要求,大大缩短了建立CA转换规则所需时间.若能增加社会、经济因素的影响,减少网络训练时的信息浪费,将进一步优化模拟效果.     

贝叶斯概率与元胞自动机的非线性转换规则

利用朴素贝叶斯分类器(NBC)、高斯径向基函数和离散模型获取城市CA模型的非线性转换规则,提出NBC—CA模型,并将该模型应用于深圳市1988-2010年城市演变的动态模拟中。研究结果表明,所提出的CA模型能反映复杂城市系统的非线性、不确定性特点,模型模拟的结果要比传统MCE方法模拟精度高。NBC—CA模型中的径向基参数可解释不同空间变量的作用下,城市发展的集中区域以及空间变量对城市发展的影响范围,能够反映城市发展的模式和特征。     

CA与GIS系统结合在城市扩展中的研究

针对城市规划与扩展控制因素的复杂性及其提取特征较为困难的状况,用细胞自动系统结合GIS系统模拟城市扩展,提出从不同时期的遥感数据中使用BP神经网络自动挖掘城市扩展的内在规律作为细胞自动系统的转换规则,并利用该规则反演和预测城市扩展情况.最后运用1984、1991、1998和2001的遥感地图举例模拟了无锡2008的城市...     

基于CA-ANN喀斯特石漠化时空格局的动态模拟和预测

分析了石漠化成灾综合机理,以GIS为平台,结合元胞自动机和神经网络模型,对石漠化灾害的空间格局进行动态模拟和预测.鉴于元胞自动机转换规则的难于确定的特点,利用神经网络来训练和获取石漠化转化的规则,进一步提高元胞自动机动态模拟能力.同时,由于GIS中嵌入元胞自动机,GIS的空间分析功能得到增强.     

基于集成学习和元胞自动机的城市地理模拟

集成学习通过将若干弱分类器集成以取得比单个弱分类器更好的性能，是机器学习的重要研究方向。针对常用城市地理模拟系统中元胞自动机转换规则获取算法的局限性，本文提出基于集成学习算法的元胞自动机，并将其应用于城市建设用地的动态模拟。以决策树作为弱分类器，应用集成学习算法和元胞自动机，对东莞市2001年到2005年的建设用地时空格局进行了模拟，取得了较好的模拟效果。精度评估结果表明，经集成学习后的决策树比单个决策树对城市建设用地动态的模拟精度更高，算法泛化能力更好。     

元胞自动机和粗集支持下的土地利用变化研究

元胞自动机(CA)可以有效地模拟城市土地利用类型的演变过程,在土地演变过程中需要确定转换规则.该文是用粗集理论来确定元胞自动机(CA)不确定性转换规则的方法,再利用得出的转换规则在matlab中进行编程对城市土地利用类型的演化进行模拟预测.分析结果表明,利用粗集理论得出的转换规则在进行模拟预测后,用卡帕系数得到的结果评价是0.664 6,为高度一致性,用混淆矩阵得到的总精度结果评价为83.49%,与实际情况比较相符.粗集和CA的结合对城市土地利用变化的模拟和预测具有相应的借鉴意义.     

基于城市流模型的城市群扩张模拟——以武汉城市圈为例

随着区域城市化和城市区域化的不断发展,城市群扩张已成为中国城市化进程研究中备受关注的课题,城市群的扩张模拟也成为一个热点研究问题.在传统的城市扩张模拟中,CA(cellular automaton, 元胞自动机)模型以其独特的规则简单,可扩展性强等优点,在城市扩张模拟方法中逐渐占据主导地位,但目前CA模型主要应用于对单一城市的扩张模拟,对大范围区域内城市群的综合扩张模拟精度不高.该文引入了城市流模型对传统CA模型加以改进,将空间相互作用力量化并嵌入CA模型的转换规则中,并以武汉城市圈为例,应用改进模型模拟了武汉城市圈的扩张变化.结果显示,相比传统的Logistic-CA模型,该文提出的模型精度更高,说明城市群内部空间作用力对城市群扩张影响显著,同时,预测了武汉城市圈2020年的城市扩张情况.研究表明,未来城市扩张将集中在中心城市边缘地带.     

城市增长模拟模型研究综述

城市增长过程研究一直是地理学界长期关注的焦点问题之一。随着计算机技术的发展,城市增长模拟研究在理论和技术层面都有较快的发展。为进一步梳理城市增长模拟研究的发展历程,探寻相关研究的发展方向,在简单回顾城市空间结构和静态城市模型的基础上,重点对动态城市模型中以元胞自动机(Cellular automata,CA)和基于智能体建模(Agent-Based modeling,ABM)为代表的离散动力学模型的研究成果进行梳理,并从城市增长模型的理论、概念、属性、结构以及模拟平台5个方面进行对比分析。研究发现,城市增长模拟的动态模型能体现城市发展和演化的复杂性特点,而智能体建模方法因其具有对城市发展诸多要素及其相互作用的综合考虑而具有更大的优势。     

Beijing Urban Development Model: Urban Growth Analysis and Simulation

Urban growth analysis and simulation have been recently conducted by cellular automata (CA) models based on self-organizing theory which differs from system dynamics models. This paper describes the Beijing urban development model (BUDEM) which adopts the CA approach to support urban planning and policy evaluation. BUDEM, as a spatio-temporal dynamic model for simulating urban growth in the Beijing metropolitan area, is based on the urban growth theory and integrates logistic regression and MonoLoop to obtain the weights for the transition rule with multi-criteria evaluation configuration. Local sensitivity analysis for all the parameters of BUDEM is also carried out to assess the model's performances. The model is used to identify urban growth mechanisms in the various historical phases since 1986, to retrieve urban growth policies needed to implement the desired (planned) urban form in 2020, and to simulate urban growth scenarios until 2049 based on the urban form and parameter set in 2020. The model has been proved to be capable of analyzing historical urban growth mechanisms and predicting future urban growth for metropolitan areas in China.     

基于细胞自动机的信号控制交叉口交通流模拟

应用细胞自动机方法对信号控制交叉口的动态交通流进行建模和模拟,可以使比较复杂的交通状态模拟用相对简单的计算来实现。介绍了几种用于交通流模拟的细胞自动机模型及其研究进展,在上基础上,给出了一种新的细胞自动机模型来描述车辆在交叉口的转移状态,讨论了交通拥挤和延误的二维演变,并用这一方法模拟了不同规则下的车道变换问题,通过比较模拟结果和原始输入方案可以优化信号配时。     

面向对象的地理元胞自动机

提出了一种面向对象的地理元胞自动机(GeoCA)。在与G IS结合的基础上,利用面向对象技术分析来设计GeoCA模拟系统,由VB AO建立一个具有良好扩展性、用户可定制和友好界面的实验平台。通过采用MCE(多准则判断)来获取GeoCA模型的转换规则。以珠江三角洲的东莞作为研究区域,在GeoCA模拟的结果上,讨论了该地区的土地利用的变化趋势及所面临的问题。     

基于CA-SVM模型的莆田市城市扩张特征

【目的】利用城市用地扩张模型分析城市用地系统特征、演变过程与机制。【方法】利用支持向量机的非线性特性来定义元胞自动机的非线性转换规则,计算出各个元胞与城市中心、商业中心、大小道路、地质地貌控制边界等距离的区域空间变量,并求出这些变量对每个元胞转变为城市概率的贡献,建立基于CA-SVM的城市扩张模拟模型,以揭示莆田市城市用地扩张规律。【结果】构建的CA-SVM模型在定义分类超平面的同时考虑最小化结构风险和最大距离间隔,使用该模型在莆田市城市扩张模拟中的逐点对比精度达到83%以上。莆田市城市用地扩张的主要方向为东北、东南和南部沿海地区,且呈现出沿交通主干道的轴向扩张模式,在港口和码头等沿海交通网络节点处形成城市扩张的跳跃式布局。【结论】构建的CA-SVM模型可定量地反映各空间要素在研究区城市格局所起的作用,继而完成分析城市发展的主要规律。     

基于偏最小二乘地理元胞模型的城市生长模拟

提出了一种基于偏最小二乘回归(PLS)方法的地理元胞(cellular automata,CA)模型PLS-CA,并用来模拟城市生长和扩展.CA模型的定义涉及存在严重相关性的众多空间变量,而传统的多准则判别技术(MCE)和主成分分析(PCA)不能够彻底地解决变量相关性问题.利用偏最小二乘回归从空间变量中提取线性无关的主成分,从而获取地理元胞自动机(CA)的转换规则,在地理信息系统(GIS)环境下建立PLS-CA模型,可以优化城市生长和扩展的模拟.利用提出的PLS-CA模型,模拟了上海市嘉定区1989年与2006年城市生长和扩展情况.     

改进最短距离法自动获取元胞自动机转换规则

提出了一种利用改进的最短距离算法自动获取地理元胞自动机转换规则的方法。CA的核心是如何定义转换规则,但目前主要是采用启发式的方法来定义转换规则,受主观因素影响较大。该模型通过熵化空间变量特征权重,对最短距离算法进行改进,自动获取CA的转换规则和模型参数值。并与一般的最短距离算法进行对比分析,结果表明,改进后的的最短距离算法所提取的转换规则在模拟城市发展时具有更高的精度,并且具有清晰的物理意义。     

Scenario simulation and forecast of land use/cover in northern China

Modeling land use/cover scenario changes and its potential impacts on structure and functions of ecosystem in typical regions are helpful to understanding the interactive mechanism between land use/cover system and ecosystem. Based on the analysis of the existing land use/cover simulation and forecast models, a land use/cover scenario dynamics model by the integration of System Dynamics （SD） model, Back Propagation Neural Network （BPNN） and Cellular Automata （CA） model is developed with land use/cover scenario changes in northern China in the next 30 years and simulated in this paper. The model is to simulate the land use/cover scenario demands by using a SD model at first, and then allocating the land use scenario patterns at the local scale with the considerations of land use/cover suitability, inheritance ability and neighborhood effect by using BPNN-CA model to satisfy the balance between land use/cover scenario demands and supplies. It integrates the advantages of SD, BPNN and CA. Macro-driving factors and the micro-spatial pattern are also fully taken into account. The BPNN simplifies the identification of the factors＇ weights used in CA model and improves the reliability of the simulation results. The simulation accuracy of the model developed in this paper was found to be about 74%. It suggests that the model has the ability to reflect the complexity of land use/cover system at different scales to some extent and it is a useful tool for assessing the potential impacts of land use system on ecosystem. The simulated results also indicate that the urban land, water area and forest will increase significantly, and farmland and unable land will decrease gradually. Obvious land use/cover changes will take place in the farming-pastoral zone and the southeast area of northern China.     

城市中心区地下道路网结构形式评价

为寻求与城市发展相适应的路网形式和城市地上、地下道路合理布局结构,以此来解决城市交通的拥挤问题,通过对国内外地下道路实例分析,结合城市道路的特点,提出了地下道路网整合的模式,并分析地下道路通行能力折减系数、地下道路网交叉口通达性系数、地下道路网可靠性系数3个评价指标,利用模糊综合评价的数学方法,得出了地下道路网整合的最...