本文關(guān)鍵詞： 城市動(dòng)態(tài)擴(kuò)張 CA-SVM模型 福建莆田　出處：《中國(guó)地質(zhì)大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：莆田市位于海西經(jīng)濟(jì)區(qū)福建省沿海福(州)-廈(門(mén))黃金海岸線中部,自古是閩中的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心,近年來(lái)隨著城市發(fā)展用地?cái)U(kuò)張明顯。將其作為研究對(duì)象有助于認(rèn)識(shí)和理解短流域海積平原地區(qū)城市擴(kuò)張的基本規(guī)律,推動(dòng)城市擴(kuò)張的模型研究,為理性的城市發(fā)展、合理的城市空間規(guī)劃與布局,以及城市可持續(xù)的、協(xié)調(diào)的發(fā)展政策制定提供建設(shè)性參考。本文充分運(yùn)用基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查資料、遙感資料,以地理信息系統(tǒng)和遙感多學(xué)科基本理論為指導(dǎo),基于支持向量機(jī)(Support Vector Machine,簡(jiǎn)稱(chēng)SVM)改進(jìn)了元胞自動(dòng)機(jī)(Cellular Automata,簡(jiǎn)稱(chēng)CA)模型,模擬了莆田市城市擴(kuò)張的過(guò)程,研究及其與地貌、地形、地質(zhì)工程條件、土地覆蓋變化、人口演化與城市用地?cái)U(kuò)張之間的關(guān)系,探討城市擴(kuò)張規(guī)律,并分析了影響城市擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素。如何利用局部的非線性轉(zhuǎn)換規(guī)則,將自下而上的CA模型與支持向量機(jī)相互耦合以進(jìn)一步提高城市擴(kuò)張復(fù)雜系統(tǒng)的表達(dá)能力,是本論文構(gòu)建CA-SVM模擬模型必須研究的關(guān)鍵問(wèn)題。作為CA模型的核心,定義合理的轉(zhuǎn)換規(guī)則是元胞自動(dòng)機(jī)CA模型能否成功的關(guān)鍵。選擇影響城市用地變化的變量,將其作為支持向量機(jī)的輸入,隨后的輸出分別與城市用地和非城市用地的轉(zhuǎn)換概率相對(duì)應(yīng),確定城市CA的非線性轉(zhuǎn)換規(guī)則,計(jì)算得出各區(qū)域空間變量對(duì)每個(gè)元胞的城市發(fā)展概率的貢獻(xiàn)。前期工作中通過(guò)openness可視化參數(shù)獲取的沿海地區(qū)二維地形地貌表明莆田市處于沿海盆地,根據(jù)計(jì)算流域盆地的面積-高程積分(HI值)和形成的剖面圖表明,穿過(guò)莆田市區(qū)的長(zhǎng)樂(lè)-詔安斷裂帶附近HI值范圍在0.4-0.5之間,最高值可達(dá)0.48,與其它內(nèi)陸斷裂帶HI值(0.2-0.3)相比呈明顯的高峰值,反映了該斷裂仍存在一定的新構(gòu)造活動(dòng),其兩側(cè)差異隆升作用對(duì)斷裂沿線地貌影響顯著。在構(gòu)建城市擴(kuò)張模型過(guò)程中應(yīng)考慮地貌格局對(duì)城市擴(kuò)張模型的制約性,才能達(dá)到更好地模擬結(jié)果。引入基于支持向量機(jī)后構(gòu)建的元胞自動(dòng)機(jī)城市擴(kuò)張模型(CA-SVM),模擬了莆田市1988-2014年的城市發(fā)展,取得了較理想的模擬效果。對(duì)模型模擬的精度進(jìn)行檢驗(yàn)采用逐點(diǎn)對(duì)比和總體形態(tài)評(píng)價(jià)兩種方法進(jìn)行。1997年模擬的逐點(diǎn)對(duì)比總體精度達(dá)到85.01%,2002年模擬的逐點(diǎn)對(duì)比總體精度達(dá)到83.93%,2014年模擬的逐點(diǎn)對(duì)比總體精度達(dá)到84.58%。相比傳統(tǒng)CA模型城市用地轉(zhuǎn)變82.49%的正確率,CA-SVM模型在模擬城市用地?cái)U(kuò)張方面更具優(yōu)勢(shì),城市用地轉(zhuǎn)變正確率達(dá)到了86.58%,能更好地模擬城市土地利用這一復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。對(duì)莆田市近年城市擴(kuò)張規(guī)模和空間格局的變化特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:(1)城市用地規(guī)模與擴(kuò)展速度的階段性特征明顯,城鎮(zhèn)用地空間增長(zhǎng)也有較強(qiáng)的階段性特點(diǎn)。第一階段為1988-1997年,在這9年期間,城鎮(zhèn)用地?cái)U(kuò)張?jiān)鲩L(zhǎng)的速度與強(qiáng)度均保持在相對(duì)較低的水平;第二階段為1997-2002年,與第一階段相比城鎮(zhèn)用地增長(zhǎng)的速度提升,但卻保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平,擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)的提高也比較顯著;第三階段為2002-2014年,無(wú)論是從擴(kuò)張速率度還是擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)上看,城鎮(zhèn)用地都處于高速增長(zhǎng)階段的,并且增長(zhǎng)速度還有不斷提升的態(tài)勢(shì)。(2)城市用地分布的中心從大多沿交通要道進(jìn)行擴(kuò)張,并且與城市所處區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)工程條件息息相關(guān)。(3)對(duì)驅(qū)動(dòng)力分析結(jié)果表明,在自然地理?xiàng)l件適宜城市發(fā)展的前提下,社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素對(duì)城市擴(kuò)張起決定性作用。自然地理因素主要包括地形、地貌、氣候、土壤、植被和水文等,是城市建設(shè)用地?cái)U(kuò)展的基礎(chǔ)條件,作為人類(lèi)的生存環(huán)境,不僅通過(guò)影響人口的分布對(duì)城市的形成和發(fā)展具有重要影響,也決定了城市擴(kuò)張的總體趨勢(shì);經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、人口的增長(zhǎng)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是城市空間擴(kuò)張最主要、最直接的動(dòng)力。論文的創(chuàng)新之處在于:(1)利用歷史遙感數(shù)據(jù)校正超平面的決策函數(shù),確定城市CA的非線性轉(zhuǎn)換規(guī)則,是采用非線性分類(lèi)的支持向量機(jī)定義了CA非線性轉(zhuǎn)換規(guī)則的方法,建立了基于支持向量機(jī)的元胞自動(dòng)機(jī)城市擴(kuò)張模擬模型。計(jì)算出城市發(fā)展概率。(2)與以往主要從政策的控制、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)方面來(lái)考慮城市擴(kuò)張的驅(qū)動(dòng)因素不同,本文則更多地從地質(zhì)背景條件、自然地理等驅(qū)動(dòng)因素來(lái)討論城市用地?cái)U(kuò)張的驅(qū)動(dòng)力。地質(zhì)、地形地貌、水資源和工程地質(zhì)條件是城市擴(kuò)張的物質(zhì)基礎(chǔ)和限制因素。因此必須考慮地自然驅(qū)動(dòng)因素對(duì)城市未來(lái)擴(kuò)張規(guī)劃的適宜性。將自然因素與社會(huì)要素(城市人口增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和重要的政策定位)綜合考慮才能更好都建立城市發(fā)展的動(dòng)力學(xué)模型。(3)莆田市城市發(fā)展存在階段性特征、城市用地分布的中心呈現(xiàn)點(diǎn)-軸模式,受制于區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)工程條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P237;TU984.113

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本文編號(hào)：1486555