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基于可控邻域作用CA的城市扩张研究(可编辑)

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基于可控邻域作用CA的城市扩张研究(可编辑)基于可控邻域作用CA的城市扩张研究(可编辑) 基于可控邻域作用CA的城市扩张研究 国$ 土$ 资$ 源$ 遥$ 感 第! 期! 总 第"# 期 %&’!!!$ ! 年* 月+ 日 !"#$%"&"’&’*$!+,’-.!"&$/!0"& ,-.’!!$ 基 于 可 控 邻 域 作 用CA 的 城 市 扩 张 研 究 刘 兴 权! 吴 涛! 甘 喜 庆 ! 中 南 大 学c35 研 究 中 心" 长 沙$"6$ 摘 要! 为 了 进 行 城 市 扩 张 研 究! 在 使 用 二 分[&QLKJLX 回 归 方 法...
基于可控邻域作用CA的城市扩张研究(可编辑)
基于可控邻域作用CA的城市扩张研究(可编辑) 基于可控邻域作用CA的城市扩张研究 国$ 土$ 资$ 源$ 遥$ 感 第! 期! 总 第"# 期 %&’!!!$ ! 年* 月+ 日 !"#$%"&"’&’*$!+,’-.!"&$/!0"& ,-.’!!$ 基 于 可 控 邻 域 作 用CA 的 城 市 扩 张 研 究 刘 兴 权! 吴 涛! 甘 喜 庆 ! 中 南 大 学c35 研 究 中 心" 长 沙$"6$ 摘 要! 为 了 进 行 城 市 扩 张 研 究! 在 使 用 二 分[&QLKJLX 回 归 方 法 从 历 史 数 据 中 挖 掘 位 置 特 征 变 量 对 元 胞 状 态 转 换 影 响 的 基 础 上! 通 过 引 入 邻 域 因 子 实 现 了 可 控 邻 域 作 用$ 研 究 中! 首 先 建 立 了 一 种 新 的 城 市 元 胞 自 动 机%CFPP-PIH A-J&EIJI !CA& 模 型! 然 后 用 该 模 型 在 长 沙 市 区 及 部 分 周 边 地 区 进 行 了 城 市 扩 张 进 程 的 模 拟 和 预 测! 并 对 结 果 进 行 了 评 价 分 析$ 关 键 词! 元 胞 自 动 机%CA&" 可 控 邻 域 作 用" 城 市 扩 张 中 图 法 分 类 号!?@##l!#$ 文 献 标 识 码!A$$$ 文 章 编 号!0B%!&!00+ $ 引 言 $ 可 控 邻 域 作 用 的 城 市CA 模 型 随 着 计 算 机 技 术 的 不 断 发 展!自! 世 纪 年 代 对 于 任 何 一 种CA 模 型! 元 胞 状 态 转 换 规 则 都 以 来! 越 来 越 多 的 基 于 元胞 自 动 机%CA& 的 地 理 模 型! 是 其 核 心$ 本 模 型 的 元 胞 状 态 转 换 规 则 由 位 置 特 征 尤 其是 城 市 模 型 被 提 出$ 在 国 外! 美 国C&-XPFPLK 对 变 量 作 用+ 邻 域 作 用+ 约 束 条 件 作 用 以 及 随 机 因 素 作 CA 在 地 理 学 中 的 应 用 潜 力 从 理 论 上 进 行 了 充 分 阐 用 个 部 分 构 成$ 整 个 转 换 规 则 的 功 能 是 通 过 这 * 述! 尤 其 是 在 用CA 模 拟 城 市 扩 张 领 域 " 英 国1IJJN 个 部 分 来 判 断 每 个 元 胞 的 状 态 转 换 概 率% 由 于 本 文 应 用 分 形 理 论 和CA 理 论 对 城 市 的 形 成 和 扩 展 进 行 只 研 究 城 市 的 扩 张! 故 状 态 转 换 只 包 括 非 城 市 状 态 !* 了 较 为深 入 的 研 究 "CPIHYF 结 合 大 型 空 间 数 据 库 向 城 市 状 态 的 转 换&! 再 将 这 个 概 率 与 一 个 阈 值 相 和 遥 感 影 像 数 据! 采 用CA 模 型 从 宏 观 以 及 中 观 尺 度 比 较! 若 达 到 阈 值! 则 判 定 该 元 胞 在 本 次 迭 代 过 程 中 来 模 拟 由 道 路 网+ 坡 度 和 可 开 发 土 地 等 外 部 限 制 因 素 的 状 态 发 生 转 换" 否 则! 维 持 当 前 状 态$ 6* 造 成 的 土 地 利 用 变 化 "WRLJF 多 次 应 用CA 模 型 成 !’!$ 位 置 特 征 变 量 作 用 部 分 * 功 模 拟 了 土 地 利 用 变 化 $ 在 国 内! 以 黎 夏 和 叶 嘉 安 [&QLKJLX 回 归 方 法 是 一 种 用 于 分 类 因 变 量 的 回 +* ** 等 学 者 也 曾 将 主 成 分 分 析 法 + 遗 传 算 法 及 人 工 神 归 方 法! 当 因 变 量 可 能 的 取 值 为+ 时! 称 为 二 分 * 经 网 络 等 方 法 与CA 模 型 相 结 合! 在 珠 江 三 角 洲 地 "* [&QLKJLX 回 归 $ 由 于 它 不 假 设 因 变 量 分 布 的 正 态 区 进 行 了 一 系 列 的 模 拟 研 究$ CA 在 城 市 建 模 领 域 内 性! 并 且 克 服 了 一 般 线 性 回 归 因 变 量 范 围 不 受 限 的 的 优 势 在 于 它 能以’ 自 下 而 上 的 演 化 方 式 很 好 地 反 弱 点! 因 此 特 别 适 合 带 有 概 率 判 断 性 质 的 应 用$ 映 出 城 市 发 展 的 自 组 织 特 性$ 但 是! 城 市 这 个 复 杂 巨 :X:LPPF. 和W- 提 出 用[&QLKJLX 回 归 的 方 法 从 历 史 系 统 的 发 展 除 了 受 到 自 组 织 特 性 的 控 制 之 外!还 受 到 数 据 中 获 取 一 些 属 性 变 量 来 衡 量 对 土 地 利 用 类 型 变 广 泛 的 外 部 限 制 因 素 影 响! 如 规 划 因 素+ 自 然 社 会 条 化 的 影 响$ 本 文 采 用 二 分[&QLKJLX 回 归 的 方 法! 从 过 件 因 素 等" 除 此 之 外! 城 市 的 发 展 具 有 显 著 的 不 确 定 去 两 期 土 地 利 用 数 据 中 挖 掘 出 如 所 示 的 个 位 性! 即 受 到 随 机 因 素 的 影 响$ 所 以! 标 准 的CA 还 不 置 特 征 变 量 来 评 价 对 元 胞 状 态 转 换 的 作 用$ 足 以 真 实 地 对 城 市 发 展 过 程 进 行 模 拟!必 须 进 行 适 当 表$ 参 与 回 归 的 位 置 特 征 变 量 的 扩 展$ 上 述 各 国 内 外 学 者 所 做 的 工 作! 很 大 程 度 上 ,;’$T-A%6%-9B,7,B6*7%A6%B,7%,;8*A 都 是 对 标 准 的CA 模型 进 行 扩 展! 这 些 扩 展 包 括 向 标 %97*&7*AA%-9,9,8?A%A 准 的CA 模 型 中 引 入 外 部 限 制 因 素 和 引 入 随 机 作 用 位 置 特 征 变 量 意 义 计 量 办 法 影 响 等$ 本 文 在 以 上 扩 展 的 基 础 上! 着 重 于 对 标 准待 评 元 胞 与 发 展 中 心 的 距 离 等 距 分 级 CF.JFH CA 的 邻 域 作 用 进 行 扩 展! 通 过 引 入 一 种 邻 域 作 用 因待 评 元 胞 与 主 要 公 路 的 距 离 等 距 分 级 4&I\ 子! 并 改 变 该 邻 域 因 子 的 值! 可 以 模 拟 出 不 同 空 间 特 待 评 元 胞 与 铁 路 线 的 距 离 等 距 分 级 4ILP待 评 元 胞 与 主 要 水 系 的 距 离 等 距 分 级 WIJFH 征 的 城 市 扩 张 过 程$ 收 稿 日 期!!0#0#" 修 订 日 期!!060 基 金 项 目! 湖 南 省 自 然 科 学 基 金 项 目% 编 号#,,**&$第! 期 刘 兴 权! 等#$ 基 于 可 控 邻 域 作 用CA 的 城 市 扩 张 研 究 // $$ 将 城 市 状 态 记 为! 非 城 市 状 态 记 为! 两 期 历 市 化 的 元 胞! 值 为 的 即 是 状 态 未 发 生 转 换 的 元 胞$ "* 史 数 据 求 差 后 的 值 为 即 是 在 该 时 间 段 内 发 生 了 城 [&QLKJLX 回 归 方 程 如 下 G S %& [&QLKJLX TFmG0%& T&? T&? T&? T&? &* CF.JFH ! 4&I\ 6 4ILP WIJFH $$ 式 中!G 表 示 在 个 位 置 特 征 变 量 作 用 下 各 个 限 制 因 素! 即 地 表 坡 度 及 重 要 水 体$ 如 果 某 个 元 [&QLKJLX 元 胞 的 状 态 转 换 概 率"& 为 常 数 项!& %6S!!!1! 胞/ %6 !I & 处 的 坡 度 大 于!+i 或 者 该 元 胞 处 于 主 要 的 6 水 体 之 中! 则 认 为 它 是 不 可 能 向 城 市 元 胞 发 生 转 化 7& 为 各 特 征 变 量 的 回 归 系 数$ 的! 记B S! 其 表 达 式 如 下# !’"$ 邻 域 作 用 部 分 X&.KJHIL.J B S!* !+iA%;/ %6 !I & Q 邻 域 作 用 是CA转 化 规 则 中 的 重 要 组 成 部 分! " X&.KJHIL.J %& 它 体 现 了CA’ 自 下 而 上 自 组 织 演 变 的 本 质$ 在 本 B S!*r!+i94/ %6 !I &&Q X&.KJHIL.J "* 模 型 中! 邻 域 函 数 通 过 一 个+‘+ 大 小 的 窗 口 来 计 式 中!* 为 地 表 坡 度"/%6 !I & 代 表 元 胞"Q 为 水 算 土 地 利 用 在 空 间 上 的 相 互 影 响! 其 值 按 式%!& 计 体 元 胞 集 合$ #* 算 ! 即 !’@$ 随 机 因 素 作 用 部 分 ! 城 市 化 过 程 中 通 常 存 在 随 机 因 素 和 偶 然 事 件 的 ! S0 %N0 & %!& # # 影 响$ 为 了 体 现 这 一 点! 本 文 向 模 型 中 加 入 随 机 因 式 中! 为 邻 域 函 数! 其 值 即 邻 域 作 用 对 元 胞 状 素 的 作 用$ 该 项 可 表 达 为 ’ 态 转 换 概 率 的 作 用 值"# 为 邻 域 因 子! 其 在%!& 范 B ST%0PQ & %+& + HI.\&E * 围 内 取 实 数 值"N 为 邻 域 开 发 率 ! 表 示 邻 域 窗 口 内 式 中!+ 为%!& 范 围 内 的 随 机 数"’ 为 控 制 随 % 不 包 括 中 心 元 胞& 的 土 地 开 发 率! 其 计 算 方 法 如 下 机 变 量 影 响 大 小 的 参 数! 取 值 范 围 是7 之 间 的 ’/17%S& 6 !I 整 数$ ’ 的 值 越 大! 模 型 中 随 机 因 素 的 影 响 越 大" +‘+ NS %6& +‘+0 反 之 越 小$ 式 中!/17%& 是 一 个 条 件 函 数! 为 元 胞 状 态! !’K$ 综 合 的 元 胞 状 态 转 换 规 则 6 !I 如 果 邻 域 窗 口 内% 不 包 括 中 心 元 胞& 的 元 胞/ %6 !I & 状 模 型 的 转 换 规 则 是 上 述 个 部 分 的 综 合! 即 .FLQRU&H 态S! 则 返 回! 否 则 返 回$ 对 其 求 和 后 即 表 BSB /B /B /B %*& 6 !I P&QLKJLX X&.KJHIL. HI.\&E 示 某 个 元 胞 的! 个 邻 域 元 胞 中 城 市 元 胞 的 数 量$ 式 中!B 表 示 时 刻 非 城 市 元 胞/%6 !I & 在 该 转 若 邻 域 函 数 具 体 到 每 一 个 元 胞 上! 则 邻 域 作 用 换 规 则 的 影 响 下 由 非 城 市 元 胞 向 城 市 元 胞 转 换 的 概 .FLQRU&H 对 该 元 胞 状 态 转 换 概 率 的 影 响 表 示 为B ! 这 个 率! 它 的 值 等 于 式%*& 等 号 右 边 个 部 分 的 计 算 结 值 在 模 型 每 一 步 迭 代 的 过 程 中 是 不 断 发 生 变 化 的! 果 之 积$ 设 定 转 换 概 率 阈 值! ! 比 较B 与 GH&UIULPLJN 因 为 每 个 元 胞 的 邻 域 状 态 在 每 一 步 迭 代 过 程 中 都 有 ! 的 大 小! 若B#! ! 则 判 定 元 胞/%6 !I & GH&UIULPLJN GH&UIULPLJN 可 能 发 生 改 变$ 当 邻 域 开 发 率 取 邻 域 因 子# 时! 则 在T 时 刻 发 生 城 市 化" 反 之! 若B_! ! 则 GH&UIULPLJN 邻 域 函 数 值 最 大! 这 表 示 邻 域 窗 口 内 有 比 例 为# 的 判 定 元 胞/ %6 !I & 在T 时 刻 维 持 原 状$ 元 胞 被 开 发 时! 中 心 元 胞 被 开 发 的 可 能 性 最 大$ 当 开 发 率 接 近 或 者 时! 由 于 开 发 已 接 近 饱 和 或 者 !$ 实 验 及 结 果 周 围 资 源 不 足! 从 而 导 致 中 心 元 胞 被 开 发 的 可 能 性 相 对 较 小$ 本 文 通 过 引 入 邻 域 因 子# 实 现 了 模 型 邻 域 作 用 的 可 控 性$ "’!$ 实 验 区 简 介 !’#$ 约 束 条 件 作 用 部 分 长 沙 市 是 中 国 中 部 的 重 要 城 市 之 一! 是 湖 南 省 非 城 市 用 地 向 城 市 用 地 的 转 化! 除 了 受 上 述 两 的 政 治+ 经 济+ 文 化 中 心$ 改 革 开 放 特 别 是! 世 纪 部 分 中 的 空 间 变 量 影 响 之 外! 还 受 到 一 些 约 束 条 件 # 年 代 以 来! 长 沙 市 的 城 市 建 设 得 到 了 极 快 的 发 的 影 响$ 例 如 城 市 总 体 规 划 过 程 中 通 常 会 有 一 部 分 展! 城 市 扩 张 的 趋 势 也 十 分 明 显$ 受 到?: 影 像 数 土 地! 例 如 重 要 森 林+ 自 然 保 护 区+ 基 本 耕 地 等 被 划 据 来 源 的 影 响! 本 次 实 验 以 长 沙 市 区 为 中 心 的 矩 形 为 禁 建 区" 另 外! 受 到 自 然 条 件 的 影 响! 如 地 表 坡 区 域 为 研 究 区 域$ 该 区 域 东 至 京 珠 高 速 以 东"YE! 度+ 土 壤 性 质 等! 一 部 分 土 地 被 作 为 城 市 用 地 进 行 开 北 面 越 过 银 盆 岭 大 桥 及 捞 刀 河! 西 面 跨 过 二 环 线 直 发 的 可 能 性 也 是 相 当 小 的$ 至 绕 城 高 速! 南 面 包 含 了 绕 城 高 速 以 南 的 大 部 分 区 ! 受 到 数 据 来 源 的 制 约! 在 本 模 型 中! 只 考 虑 了 两 域! 总 面 积 约! 多YE$国$ 土$ 资$ 源$ 遥$ 感 ! 年 /!/ "’"$ 实 验 数 据 及 其 处 理 的 发 展 中 心+ 主 要 公 路+ 铁 路 及 主 要 水 系! 用AHXc35 !’!’$ 实 验 数 据 中 的8-XPL\FI. ;LKJI.XF 工 具 求 取 个 位 置 特 征 变 T 量! 栅 格 大 小 统 一 为6 E! 投 影 系 统 及 区 域 范 围 与 %&##6 年%?:&+##" 年%8?: &+!* 年 遥 感 影 像 一 致$ %5@9?+&6 期 遥 感 影 像 数 据! 用 来 获 取6 个 时 间 点 的 土 地 利 用 情 况" 将#E 分 辨 率 的54?: 影 像 按 研 究 区 域 剪 裁 后 用 双 线 性 插 值 方 法 插 值 到6 E 分 辨 率! 在AHXO %!& 长 沙 市p+ 万;[c%;LQLJIP[L.FcHIGRLX& c35 中 用5P&GF 工 具 求 得 坡 度 栅 格 后! 再 以!+i 为 界 数 据! 用 来 获 取 道 路+ 发 展 中 心 及 主 要 水 系 分 布 等 信 进 行 重 分 类 来 得 到 坡 度 限 制 区$ 从;[c 数 据 中 提 息" 取 出 主 要 水 系 分 布 图! 通 过 将 其 以6E 栅 格 大 小 进 %6&#E 分 辨 率 的54?: 影 像 数 据! 用 来 提 取 行 栅 格 化 来 得 到 水 系 约 束 区 域$ 在AHXc35 中 通 过 地 形 坡 度 信 息$ 对 两 个 约 束 区 域 进 行 叠 加 分 析 来 得 到 综 合 的 约 束 !’!’!$ 数 据 处 理 区 域$ 遥 感 影 像 经 过 几 何 纠 正+ 辐 射 校 正 及 增 强 处 理! "’#$ 实 验 过 程 统 一 成6E 分 辨 率! 并 按 照 研 究 区 域 范 围 进 行 剪 实 验 是 在AHXc35 cF&@H&XFKKL.Q 空 间 处 理 框 架 裁$ 在8H\IK 软 件 平 台 中 对 影 像 进 行 分 类 处 理! 城 的 支 持 下! 用AHXc35:&\FP1-LP\FH 来 实 现 模 型$ 市 用 地 编 码 为! 非 城 市 用 地 编 码 为$ 先 在AHXc35 首 先 从##67##" 年 土 地 利 用 变 化 栅 格 以 及 中 对 分 类 后 的##6 年 及##" 年 的 栅 格 进 行 叠 加 分 各 位 置 特 征 变 量 栅 格 中 按!i 比 例 进 行 随 机 抽 样! 析! 然 后 分 别 将 这 个 时 间 段 内 发 生 城 市 化 和 未 发 生 并 使 和 的 比 例 大 致 相 当! 然 后 将 抽 样 后 的 数 据 城 市 化 的 栅 格 编 码 为 与! 即 得 到##67##" 年 在5@55%5JIJLKJLXIP@H&\-XJI.\ 5FHMLXF5&P-JL&.K& 中 土 地 利 用 变 化 栅 格$ 进 行 二 分[&QLKJLX 回 归 分 析! 回 归 结 果 见 表!$ 从 研 究 区 域 内 的;[c数 据 中 提 取 出 模 型 所 需 表!$ 回 归 系 数 及 其 检 验 ,;’!$4*&7*AA%-9B-*..%B,6%-9A,9:6*A6 #+’i 可 信 区 间 的 比 数 比 位 置 特 偏 回 归 系 数 标 准 误 差 方 差 值 检 验 自 由 度 显 著 性 检 验 比 数 比 征 变 量 低 高’ ’* 6’"!! ’+ ’ ’ ’!6 WIJFH0’6 ’# 6’ ’ ’!# ’* ’ 4&I\0’" ’* 6!"’6#6 ’ ’"#" ’""" ’## 4ILP0’!#+ ’ !"’* ’ ’ ’6+ ’+ CF.JFH 常 量 !’! ’ !*!+’* ’ ’ $$ 各 系 数 在’+ 的 显 著 性 水 平 上 具 有 统 计 学 意 响&" 其 余6 个 空 间 变 量 的 系 数 均 为 负 值! 说 明 它 们 义$ 这 说 明 个 空 间 变 量 确 实 对 土 地 城 市 化 进 程 产 的 值 越 小! 元 胞 城 市 化 的 可 能 性 越 大$ 生 影 响$ 其 中! 空 间 变 量? 的 系 数 为 正 值! 说 明 由 式%& 可 知! 在 个 空 间 变 量 的 影 响 下! 非 城 WIJFH 该 变 量 越 大! 越 有 利 于 城 市 化% 统 计 意 义 上 的 影 市 栅 格% 元 胞& 向 城 市 栅 格% 元 胞& 转 换 的 概 率 为 G S %& [&QLKJLX TFmG0%!’!0’!#+? 0’6? 0’"? T’? * CF.JFH 4&I\ 4ILP WIJFH $$ 得 到 回 归 方 程 后! 即 可 用CA 模 型 对 研 究 区 域 长 为I$ 为 了 校 正 模 型! 将 阈 值! 的 选 择 区 GH&UIULPLJN 内 城 市 化 的 进 程 进 行 模 拟$ 模 拟 时! 首 先 对 研 究 区 间 设 为’7’#! 从 下 限 开 始 测 试! 每 次 测 试 完 成 域 内##67##" 年+##"7!* 年 两 个 时 期 的 城 后! 将 阈 值! 提 高’ 进 入 下 一 次 测 试$ 在 GH&UIULPLJN 市 化 过 程 进 行 验 证 性 模 拟! 然 后 通 过 控 制 邻 域 因 子 测 试 中! 以##6 年 为 起 始 数 据! 同 样 要 找 到 与 某 一 模 拟 来 对 研 究 区 域!* 年 以 后 的 城 市 化 进 程 进 行 特 定 阈 值! 相 适 应 的 最 佳 迭 代 次 数 组 合$ 利 GH&UIULPLJN 不 同 空 间 形 态 特 征 的 预 测 性 模 拟$ 用 长 沙 市 历 史 影 响 数 据 对 模 型 进 行 校 正! 得 到 的 最 "’@$ 实 验 结 果 佳 模 拟 效 果 组 合! 可 以 把 模 拟 数 据 分 为##67##" 在CA 模 拟 中! 阈 值! 的 选 取 以 及 每 次 模 年 和##"7!* 年 两 个 时 间 段! 以 获 得 最 佳 精 度$ GH&UIULPLJN 邻 域 因 子 的 取 值 反 映 了 元 胞 被 开 发 的 可 能 性$ 拟 迭 代 的 步 长! 都 需 要 在 模 型 中 反 复 校 正$ 同 时! 在 # 模 拟 中!! 的 选 取 与 迭 代 的 步 长 密 切 相 关$ 考 本 次 实 验 考 察 的 是 城 市 化 拓 展 过 程! 即 非 城 市 用 地 GH&UIULPLJN 虑 到 本 次 实 验 数 据 的 实 际 情 况! 模 拟 中 设 定 迭 代 步 被 开 发 的 过 程! 经 测 试! 比 较 合 适 的 邻 域 因 子# 取第! 期 刘 兴 权! 等#$ 基 于 可 控 邻 域 作 用CA 的 城 市 扩 张 研 究 /6/ 值 为’*$ $$ 从 图 可 以 看 出! 随 着 邻 域 因 子# 的 增 大! 周 ##67##" 年 阶 段 模 拟 取 转 换 阈 值! S 长0 面 积 分 形 维 数$ 值 不 断 下 降! 也 就 是 说! 的 增 # GH&UIULPLJN ’+! 邻 域 因 子#S’*! 随 机 作 用 参 数’S! 迭 代 大 会 导 致 模 拟 的 城 市 空 间 形 态 趋 于 破 碎 和 零 散! 紧 步 长I! 起 始 数 据 为##6 年 土 地 利 用 栅 格! 迭 代+ 凑 程 度 减 小$ 因 此 可 以 利 用 这 个 特 性 来 模 拟 不 同 规 次 后! 得 到##" 年 模 拟 的 城 市 化 情 况$ 按 混 淆 矩 阵 划 条 件 及 目 的 下 的 城 市 空 间 形 态$ 评 定 法! 模 型 总 体 模 拟 精 度 为"’#!i!+#BB#S ’**#$ 6$ 结 论 ##"7!* 年 阶 段 模 拟 取! S’+! 邻 GH&UIULPLJN 域 因 子#S&*! 随 机 作 用 参 数’S! 迭 代 步 长I! 本 文 利 用 元 胞 自 动 机 的 建 模 思 想! 在 标 准CA 起 始 数 据 为##" 年% 实 际& 的 土 地 利 用 栅 格! 迭 代" 模 型 的 基 础 上! 首 先 建 立 了 一 种 约 束[&QLKJLX0CA 次 后! 得 到 模 拟 的!* 年 城 市 化 情 况$ 按 混 淆 矩 阵 模 型! 然 后 通 过 回 归 方 法 从 历 史 数 据 中 挖 掘 出 建 模 评 定 法! 模 型 总 体 模 拟 精 度 为*’+i!+#BB#S 需 要 的 位 置 特 征 变 量! 并 用 该 模 型 对 长 沙 市 城 市 化 ’+$ 与##67##" 年 的 模 拟 相 比! 精 度 有 所 下 过 程 中 的 空 间 形 态 演 变 进 行 了 模 拟 和 预 测$ 经 过 多 降$ 分 析 其 原 因! 主 要 是 由 发 展 中 心 数 据 中 缺 少 该 次 测 试 和 评 价 模 拟 精 度! 确 定 了 适 合 该 地 区 数 据 分 阶 段 部 分 相 应 的 发 展 中 心 所 引 起$ 布 特 点 的 参 数 组 合$ 模 拟 结 果 表 明! 采 用 元 胞 自 动 !* 年 后 的 模 拟 属 于 预 测 性 的 模 拟$ 为 了 检 机 进 行 土 地 利 用 变 化 预 测 模 拟! 对 于 研 究 城 市 化 过 验 邻 域 因 子# 在 控 制 空 间 形 态 形 成 中 的 作 用! 分 别 程 中 的 空 间 形 态 变 化 有 着 重 要 意 义$ 采 用+ 组 参 数 进 行 模 拟$ 继 承 上 一 时 间 段 的 转 换 阈 本 模 型 仅 仅 考 虑 了 非 城 市 元 胞 向 城 市 元 胞 的 转 值! S’! 随 机 因 子 控 制 在! 邻 域 因 子 ’ # GH&UIULPLJN 换! 但 是 实 际 的 城 市 发 展 必 定 会 存 在 城 市 用 地 向 非 分 别 取’!++’+’+++’ 及’"+! 模 拟 迭 代 终 点 城 市 用 地 退 化 的 现 象! 这 在 进 一 步 的 工 作 中 需 要 加 为!!! 年! 共 迭 代* 次$ 对 比 模 拟 结 果 可 以 发 现! 以 完 善$ 多 分[&QLKJLX 回 归 方 法 可 能 是 一 个 解 决 的 空 间 形 态 有 显 著 差 异$ 直 观 上 看! 这+ 组 参 数 的 模 办 法$ 另 外! 邻 域 作 用 曲 线 也 可 以 考 虑 由 抛 物 线 改 拟 结 果 都 可 以 反 映 出 研 究 区 域 内 的 城 市 扩 张 过 程 主 为 其 他 更 为 合 理 的 函 数 曲 线$ 要 以 蔓 延 模 式 和 沿 道 路 发 展 模 式 为 主$ 为 了 定 量 地 比 较+ 组 参 数 所 形 成 的 城 市 空 间 形 参 考 文 献! 态 之 间 的 差 异! 用lHIQKJIJ6’6 软 件 分 别 计 算+ 种 与 *$C&-XPFPLK/’CFPP-PIHW&HP\K #IlHIEFb&HY]&H:&\FPL.Q:LXH&0 :IXH&;N.IELXK , *’8.MLH&EF.JI.\ @PI..L.QA!#"+!%+&# 模 拟 城 市 空 间 形 态 对 应 的 周 长0 面 积 分 形 维 数$$ +"+0+#*’ 周 长0 面 积 分 形 维 数$ 是 一 个 用 来 描 述 空 间 形 态 !*$1IJJN:’CFPP-PIHA-J&EIJII.\hHUI.l&HE#A@HLEFH , *’,&-H.IP 复 杂 性 的 指 标! 其 取 值 范 围 是 $ !$ 当$ 值 趋 " " &]JRFAEFHLXI.@PI..L.QAKK&XLIJL&.!##!*6%!&#!**0!’ 近 于 时! 说 明 空 间 形 态 越 简 单! 破 碎 程 度 越 低" 当 6*$CPIHYFVC!cIN\&K[,’[&&KF0X&-GPL.QICFPP-PIHA-J&EIJI $ 值 趋 近 于! 时! 说 明 空 间 形 态 越 复 杂! 破 碎 程 度 :&\FPI.\ c35#[&.Q0JFHEhHUI. cH&bJR @HF\LXJL&. ]&H5I. lHI.XLKX&I.\ WIKRL.QJ&.21IPJLE&HF,*’3.JFH.IJL&.IP,&-H.IP&] 越 高$ cF&QHIGRLXIP3.]&HEIJL&.5XLF.XF!##"!!%&#*##0’ + 组 参 数 得 到 的$ 值 分 别 为’+*!+’++ *$WRLJF4!8.QFPF.c!hLgFF3’?RFhKF&]C&.KJHIL.F\CFPP-PIHA-O ’6#+!+’6"+6+’6!!$ 值 随# 的 变 化 如 图 J&EIJI]&H/LQR0HFK&P-JL&.:&\FPL.Q&]hHUI.[I.\0-KF;N.IEO 所 示$ LXK , *’8.MLH&.EF.JI.\@PI..L.Q1!##!!%6!6066’ +*$ 黎 夏! 叶 嘉 安’ 主 成 分 分 析 与CFPP-PIHA-J&EIJI 在 空 间 决 策 与 城 市 模 拟 钟 的 应 用, *’ 中 国 科 学!!!6%"&#*"60*#’ **$ 黎 夏! 叶 嘉 安’ 遗 传 算 法c35 结 合 进 行 空 间 优 化 决 策 的 研 究 , *’ 地 理 学 报!!!+#%+&#+0+6’ *$ 黎 夏! 叶 嘉 安’ 基 于 神 经 网 络 的 单 元 自 动 机CA 及 真 实 和 优 化 的 城 市 模 拟, *’ 地 理 学 报!!!!+%!&#+#0**’ "*$ 王 济 川! 郭 志 刚’[&QLKJLX 回 归 模 型 方 法 与 应 用:*’ 北 京# 高 等 教 育 出 版 社!!’ #*$ 罗 平’ 地 理 特 征 元 胞 自 动 机 及 城 市 土 地 利 用 演 化 研 究;*’ 图$ 周 长0 面 积 分 形 维 数$ 值 随 邻 域 因 子# 的 变 化 趋 势 武 汉# 武 汉 大 学!!’ $%&’$TM$4MS’A,7%,6%-967*9:C%6 * 黎 夏! 刘 小 平’ 基 于 案 例 推 理 的 元 胞 自 动 机 及 大 区 域 城 市 演 9*%&;-7--:.,B6-7! 变 模 拟, *’ 地 理 学 报!!!*!%&##0#’
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