多主体系统在城市发展模拟中的应用

多主体系统(Multi-Agent System, MAS)是由多个主体(Agent)组成的松散的网络,每个主体根据其属性和行为规则互相交流、协作甚至竞争。MAS通过模拟和观察大量主体的微观行为来研究系统整体的宏观规律,对复杂系统的演化机理具有更合理、更准确的解释力,因此,MAS在城市发展模拟中有很大的应用前景。本文介绍了多主体系统的基本框架及模拟思路,综述了国内外城市模拟研究中MAS理论的应用现状。重点分析了MAS理论在城市模拟应用中的五个关键课题:即微观个体数据的获取、微观主体的合理选择、主体行为规则的提取和设定、主体之间相互作用的描述与表达、环境变量的提取与导入等,并对相关研究进展进行了综述。研究表明,城市发展预测与政策评价是MAS应用的重点突破方向之一。     

基于细胞自动机与多主体系统理论的城市模拟原型模型

文章从城市地理学模拟模型研究发展相对滞后的现实出发,分析了传统城市模型模拟存在的问题与不足,讨论了计算机科学、复杂性研究、地理信息科学与技术、新发展的地学计算方法等作为计算城市模型发展基础的可行性,提出了一个基于细胞自动机与多主体系统理论与方法、包容了多尺度(宏观、中观、微观)层次的综合可计算城市模拟原型模型框架,对以邻里社区为基础的居住区位微观模拟模型作了概念上的讨论,分析了地学计算方法在城市模拟模型研究中的发展前沿。     

城市养老设施配置的微观模拟与规划政策分析——以北京市为例

养老设施规划配置的关键应着眼于老年群体对养老服务的差异化需求及其动态变化特征。本文提出了基于多主体模拟的理论框架,并通过对前期研究的梳理,归纳出养老机构配置问题中需要考虑的老年人、养老机构等主体的时间变异和空间差异特征、其行为规则以及他们与环境之间的相互作用规律。在此基础上,以北京市为例构建了多主体微观模拟模型,对2010-2030年间养老机构需求与供给态势进行了预测,并讨论了养老设施布局的评估指标,通过设施利用率、百人床位数和空间匹配度等指标,对北京市养老服务设施的规划政策进行了评估。研究表明,多智能体模拟技术对把握人口动向及养老服务需求的不确定性和动态变化特征而言是一个十分有效的研究工具,能够很好地体现各种要素的空间属性。对于北京市的“9064”养老服务规划和养老设施专项规划的分析表明,如果仅仅对养老模式的分担比例和百人床位数进行控制,而忽视对空间布局的管控,养老机构床位空置率有可能出现继续上升的趋势,为此,必须制定城市中心区养老机构的比例,同时对养老机构的定价、选址和服务质量采取必要的管控措施。     

空间微观模拟方法及在城市研究中的应用

基于活动主体的城市系统微观模拟可能在未来城市研究中发挥重要作用,但其通常受到微观个体数据稀缺的限制。空间微观模拟方法（spatial microsimulation）主要基于家庭、个人等微观分析单元,通过整合不同层面的数据源,如宏观汇总层面的人口普查统计表以及微观层面的家庭活动日志调查等,合成大样本微观个体数据集,可以在精细化空间尺度上对微观个体行为进行模拟研究。该方法在城市系统微观模拟、空间分析以及政策评估等方面具有一定优势,在西方国家城市研究中的应用逐渐增多,但在国内较为缺乏。本文尝试对空间微观模拟方法的起源、三种核心算法,包括条件概率（conditional probability） 、确定性加权（deterministic reweighting）以及模拟退火（simulated annealing）进行介绍,并从国际层面综述该方法在城市研究,如收入与贫困、交通出行、健康等领域中的应用,为我国相关研究的开展提供借鉴。     

土地利用系统动态变化模拟研究进展

土地利用/覆被变化与环境要素的动态作用过程自LUCC相关研究计划开展以来一直是重点内容,并且愈来愈受到重视.将土地利用主体的决策过程和环境要素变化过程综合起来研究土地利用系统动态变化,是实现土地自然生态系统与社会经济系统耦合研究的途径与方法.本文在对土地利用系统复杂性分析的基础上,提出目前土地利用系统变化模拟需要解决的基本科学问题,主要包括土地自然环境要素对土地利用主体决策的影响、不同空间尺度土地利用主体及主体间相互作用及在此基础上的区域土地利用动态变化模型研究.土地利用模型是分析土地利用系统结构与功能的有力工具,通过分析土地利用系统模拟研究进展发现国内外真正实现了自然生态系统和社会经济系统综合研究的模型尚不多见.基于主体的土地利用模拟方法综合了土地利用变化中空间变化和主体决策过程,适合于分析土地利用系统变化的空间过程、空间相互作用和多尺度现象.本文在对国际上基于多主体模型进行土地利用系统模拟的相关进展、模拟平台等分析评述的基础上,提出未来我国开展基于多主体模型进行土地利用变化研究的建议.     

智能体模型在微观土地利用行为模拟中的应用及启示

分析智能体模型在国内外微观土地利用行为模拟中的研究现状,指出研究中主要存在行为人行为规则简单、模型定量化方法单一、实证模型解释力不强等不足,提出进一步改进的方向和建议:在研究内容上应加强行为人决策机制研究;在研究区域上应加强农业土地利用变化及相关政策分析研究;在研究方法上应综合集成多学科相关研究成果。     

基于多代理模型的城市土地利用博弈模拟

以美国达拉斯北部地区为例,通过建立基于多代理的人类系统和自然系统的耦合互动模型,研究不同土地管理策略的有效性.自然系统包含土地覆盖变化、流域水文动力学和野生动物栖息地生态系统.人类系统包括土地利益相关者(地主、屋主、开发商、政府)的影响土地利用变化价值观.系统强调自然对土地利用决策的反馈机制,不同类型代理相对空间位置的重要作用,以及同一类别中不同类型代理在特定情形下的相互转化.研究进行了两类模拟,一是模拟初始化的若干情景,包括不同类型地主和户主的分布、不同类型政府以及经济模型的假定;二是模拟主动式土地政策的实施效果.模拟结果表明,当政府购置保留地时考虑土地拥有者的价值观,较之单纯基于机会或生态因素更能导致有效的增长管理策略.     

城市经济脆弱性模拟评估系统的构建及其应用

经济脆弱性评价是风险评估的重要步骤和制定有效防灾减灾规划的前提条件,是应急管理和灾后恢复的重要依据。本文提出了一个微观尺度的城市经济脆弱性评估模型,从各类企业的空间布局及其行业经济特征入手,综合考虑企业属性、产业易损性、产业重要性、经济密度等因素,并在此基础上构建了城市经济脆弱性模拟评估系统,以北京市海淀区为案例区对上述模型方法进行了检验。结果表明,城市经济脆弱性评估方法及系统的构建有利于决策者准确把握城市经济脆弱性的分布状况,甄别风险地区和确定风险级别,为城市灾害风险管理提供了可靠依据。系统的运行取得了良好的效果,在辅助决策方面有很好的应用前景,也为城市灾害管理的信息化提供了有益的探索。     

北京城市通风廊道研究I: 环境效应模拟

采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期 1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟试验结果表明：引入通风廊道后气象要素差异不仅限于廊道区,而是在整个研究区域都有体现。模拟的地面风速明显增大,热岛强度减弱,风的平流效应导致热岛范围发生偏移。引入廊道后北京城区月平均气温下降了0.14~0.17℃,平均风速及相对湿度分别增加了0.32~0.36 m/s和2.02%~3.37%。表明通风廊道对于改善城市密集区的风热环境,提高气候舒适性是有效的,背景风速越大,通风廊道的缓解效应越明显。气象要素差异的日变化分布显示,通风廊道对白天气象要素的影响要大于夜间。进一步分析显示,通风廊道对局地气象要素的影响主要来自于风速增大的平流效应及下垫面湍流通量改善两方面的贡献。     

人工免疫系统与嵌入规划目标的城市模拟及应用

人工免疫系统(AIS) 具有强有力的计算能力, 可以通过免疫识别、克隆选择、免疫学 习、免疫记忆等功能来进行模式识别和自适应学习。AIS 所具有的自学习、自适应和记忆的能力非常适合于复杂地理过程的研究。而元胞自动机(CA) 是研究复杂系统非常方便和有效的工具。将人工免疫系统和元胞自动机相结合, 建立了城市演变的模拟和规划模型。该模型通过改变抗体的进化变异机制, 把规划目标嵌入到AIS 算法中, 抗体将会逐渐朝着规划目标“进化”, 从而模拟出基于不同规划情景的城市发展空间格局, 为城市和土地利用规划提供决 策支持。设计了6 种不同的城市发展方案, 利用该模型模拟了不同规划方案下珠江三角洲城市的发展情景(1988-2002 年)。并比较了不同模拟情景结果城市的紧凑性: “城市中心” 和 “城市中心-高速公路”发展模式的城市形态更为紧凑, 破碎度较低; 而“镇中心” 和“道路”发展模式形成的城市形态则比较凌乱和分散。模拟结果和分析表明: “城市中心-高速 公路”是珠江三角洲最适合的城市发展模式。     

基于多智能体的地理空间分异现象模拟 ——-以城市居住空间演变为例

许多地理现象都存在一定的空间分异规律。研究地理空间分异现象的形成与发展有重要的理论意义。基于“从上至下”的方程式方法很难对这些现象的形成过程进行解析。采用“自下而上”的多智能体系统, 对复杂地理现象的分异过程进行了重现。采用java-swarm 仿真技术, 以城市居住空间分异现象为例, 模拟出城市系统从无序走向有序的过程, 为发展和验证城市理论提供了一种重要的分析手段。基于多智能体的居住空间分异模型展现了居民智能体聚集现象的产生过程及对房屋价值的影响, 比较了居民不同收入差异情况下对居住空间分异的影响。模拟结果表明居住空间分异现象是一个历史的必然; 收入差异扩大使中低收入阶层在居住的空间区位选择上处于被动地位。     

SMT: A SPATIAL MAPPING TOOL FOR STATISTICAL DATA SET

Ｉ.ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＵｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｍａｋｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒｔｈａｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙｂｅｃｏｍｅｖｅｒｙｐｏｐｕｌａｒ(ＬｉａｎｄＺｈａｎｇ,1981),ｂｕｔｉｎｍａｎｙｓｏｃｉａｌａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｎａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｉｃｍａｎａｇｅｍｅｎｔａｎｄｄｅｃｉｓｉｏｎｍａｋｉｎｇ,ａｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｐａｒｔｏｆｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｄａｔａｉｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ…     

多源数据融合的城市体检评估

融合遥感影像、社会开放大数据、统计资料等多源数据,以长沙市为例,围绕生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特色、整洁有序、多元包容、创新活力等8个方面构建城市体检指标体系,运用归一法和层次分析法对城市自然本底和运行体征展开计算评估,结果发现：1）长沙市人居环境整体良好,城市生态宜居和整洁有序度较高,交通便捷和安全韧性建设亟需加强,风貌特色、健康舒适、创新活力、多元包容等仍有改善空间。2）各区县专题发展水平不均,在保留区域功能特色的基础上,应该着重解决发展的短板。3）城市中心城区人口密度、空气质量优良天数、万车死亡率等指标达到最高水平,但在便民服务设施完整覆盖度、住宅建筑更新和开发、群体包容等方面与城市发展需求还有一定差距。根据多源数据城市体检结果可知,长沙市未来需要以问题和需求为导向,精准治理“城市病”,努力提高城市居民生活满意度、幸福感和归属感。     

中国城市经济网络结构空间特征及其复杂性分析

通过对当前城市体系研究进展和分析方法的阐述与总结,结合统计物理中复杂网络分析 工具,采用GIS、Matlab 和数据库等技术手段,构建城市联系网络,一定程度上突破了传统的等级 或位序城市关系研究,最后以2003 年和2007 年的Top1、Top5 和Top10 网络(城市联系强度的最大 值、前5、前10 名所连接的城市)为例证进行实证研究。研究表明：① 可将中国城市划分为北方城 市区、长江城市区、南部城市区３大城市区,形成了“三极多核”的空间格局。全国城市网络的联 系方向主要集中在环渤海地区、长三角地区和珠三角地区的主要城市(如北京、上海、广州)。但 是,从三大地区内部差异来看,环渤海地区城市等级性明显,长三角地区和珠三角地区呈现多核 化发展趋势,即城市网络化发展加强。Top10 网络反映各个城市前10 名的联系方向有所分散,即 呈现“最大联系极化、联系广度分散化”的发展趋势;② 从Top5、Top10 网络与随机网络、空间邻 近网络的对比来看,中国城市的实际网络既具有空间邻近网络这种规则网络的高聚类系数,又 具有随机网络所拥有的稀疏、长距离连接特性,表现为高聚类系数和短路径的双重特性,呈现 “小世界”网络特征;③ 从聚类系数的纵向变化看,2007 年比2003 年的城市网络连接更加分散, 区域的开放程度正在提高;④ 2007 年的平均路径长度稍有下降,说明全国城市网络中城市联系 更为紧密,连接通道增多。     

基于手机信令数据的县域城镇体系识别——以江西省鄱阳县为例

城镇是社会经济发展的重要载体,科学识别城镇体系对于推动县域经济发展具有重要意义。基于常住手机活跃用户识别、跨城镇出行起讫点模型和城镇中心性测度,利用手机信令数据识别江西省鄱阳县城镇体系,并与现行总体规划的城镇体系进行对比以揭示鄱阳县域城镇体系实际发展与规划目标之间的偏差。结果发现:鄱阳县各乡镇常住手机活跃用户数与其总人口之间的相关系数为0.762,表明两者之间存在强相关性;鄱阳县当前实际的城镇体系分为三级,其中县城为第一级,田畈街镇、油墩街镇和芦田乡为第二级,其余乡镇为第三级。发展至今,仅有县城、油墩街镇与芦田乡达到预期规划目标,其他乡镇均与规划目标存在一定差距,需要在新一版的规划中予以调整,从而引导要素资源优化配置,推动县域社会经济高质量发展。     

Big Data Resource Planning for Food Safety: a Preliminary Exploration of the “Environment,Food and Health” Information Chain

Environmental pollution, food safety and health are closely linked. A key challenge in addressing the problem of food safety and protecting public health is building an integrated knowledge base to inform policy and strengthen governance. This requires breaking down the trans-departmental information barrier across the environment, food and health domains to ensure the effective flow of data and the efficient utilization of resources, and facilitate the collaborative governance of food safety. Achieving this will be crucial for the development of health and medical care in China in the era of big data. Currently, the information resources commanded by various departments are incomplete and fragmented. Data resources are also organized in vertical silos and there is a lack of data sharing within and across policy streams. To provide the basis for more effective integrated collection and analysis of data in future, this study summarizes the information resources of various departments whose work relates to interactions between environment, food and health, and presents measures to strengthen top-down design, and establish unified data standards and a big data sharing platform. It also points to the need for increased training of data analysts with interdisciplinary expertise.     

城市生态公园旅游规划方法研究--以温州生态园为例

本文首先介绍了城市生态公园的概念和功能,分析了城市生态公园建设中发展旅游产业的必要性,探讨了我国城市生态公园旅游规划的一般目标、原则和基本步骤,并通过对温州生态园旅游规划的案例研究,详细阐述了我国城市生态公园旅游规划在发展定位、生态环境保护导则、产品设计和设施规划等方面不同于一般旅游规划的规划方法和策略。     

地理学视角下城市复杂性研究综述——基于近20年文献回顾

城市作为组织结构复杂的开放人地地域系统,一直是地理学的研究核心之一。论文以2000—2020年相关文献为数据源,构建一套定量分析与定性认知相结合的文献分析判读体系,基于地理学视角从概念内涵、研究主题、技术方法等方面综述城市复杂性研究成果并开展讨论。过去20 a来,中国的城市复杂性研究逐渐从单尺度的格局、过程和机制研究转向于多尺度下复杂交互过程的集成与综合研究,并逐步形成了城市设施网络、城市人居环境、城市经济活动以及城市空间治理4个主要主题,在数据方法上逐步转向于空间技术及社会计算支持下的全景式全生命周期数据支撑的多维场景化分析。今后及未来一段时期,地理学视角下的城市复杂性研究需要进一步加强城市数字基础设施建设及全周期信息采集能力,加深对城市生态经济体系的综合测度及监控,增强跨区域发展机制影响下的城市流空间研究。     

A Tripartite Conceptualisation of Urban Public Space as a Site for Play: Evidence from South Bank,London

Public space is a feature of the urban built environment that has received increasing attention in recent years. Discussion has focused on the theoretical decline of public space, as private and institutional forces take on increasing influence. At the same time, many such “in-between spaces,” even privately owned ones, are used and experienced as public on a daily basis. Few studies, however, have explored how spaces understood as public are used and practised as such. To address this gap in the literature this paper draws upon ethnographic data collected on the “South Bank” in London (United Kingdom) to argue that “play” is a recurrent trait of sociospatial practices enacted in public space. Three interrelated typologies of playful practices in public space are discussed: child's play, plays on meaning, and play as simulation.