本文關(guān)鍵詞：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單元自動機CA及真實和憂化的城市模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2010年

基于CA模型的城市用地擴張模擬研究

鄭占  

【摘要】： 我國正處于城市化高速發(fā)展階段,社會經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致城市用地急劇擴張,從而激化人地矛盾。作為人均土地資源稀缺的國家,必須科學(xué)合理配置城市土地,控制城市規(guī)模,實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。城市用地擴張具有開放性、非線性、不確定性和動態(tài)性等特征,傳統(tǒng)方法難以真實準(zhǔn)確的描述城市用地數(shù)量和空間上的變化。元胞自動機由于其“自下而上”的動態(tài)演化能力,逐漸成為城市用地擴張研究的熱點。元胞自動機與GIS等技術(shù)方法相結(jié)合,可以有效的模擬城市用地的時空變化過程,彌補傳統(tǒng)方法的不足,為城市規(guī)劃工作提供參考依據(jù)。 本文首先闡述元胞自動機和馬爾科夫模型基本理論及其在城市用地擴張研究中的擴展。然后使用土地利用動態(tài)度、地形分布優(yōu)勢指數(shù)和土地利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣分析城市用地擴張的特征,分析地形因素和交通因素對城市用地布局的影響。在上述分析結(jié)論的基礎(chǔ)上,通過若干約束條件對Markov模型生成的元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則進行修正,提高元胞自動機模擬精度。以武漢市中心城區(qū)為研究區(qū)域,綜合運用Erdas、Arcgis和Idrisi Andes處理數(shù)據(jù)和分析評價各種因素影響,得到城市用地擴張?zhí)卣?以此特征為主要依據(jù),對元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則進行修正。通過真實現(xiàn)狀數(shù)據(jù)檢驗元胞自動機模型合理性,并校正模型時間參數(shù)。使用Markov模型預(yù)測城市用地數(shù)量變化,同時用元胞自動機模型對未來城市用地擴張進行空間布局模擬。 研究結(jié)果表明,轉(zhuǎn)換規(guī)則進行修正后,元胞自動機模型可以較準(zhǔn)確的預(yù)測城市用地擴張的數(shù)量變化和空間布局變化,對城市規(guī)劃工作具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：F293.2
【目錄】：

摘要8-9

ABSTRACT9-10

1 緒論10-17

1.1 選題的背景和研究意義10-11

1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究進展11-14

1.2.1 國內(nèi)相關(guān)研究進展11-13

1.2.2 國外相關(guān)研究進展13-14

1.2.3 國內(nèi)外研究總結(jié)14

1.3 研究內(nèi)容與目的14-15

1.3.1 研究目的14

1.3.2 主要研究內(nèi)容14-15

1.4 研究方法與技術(shù)路線15-16

1.4.1 研究方法15

1.4.2 技術(shù)路線15-16

1.5 可能的創(chuàng)新點16-17

2 相關(guān)研究理論基礎(chǔ)17-27

2.1 元胞自動機的概念17-18

2.2 元胞自動機的構(gòu)成18-21

2.2.1 元胞及元胞空間18-19

2.2.2 元胞狀態(tài)19

2.2.3 鄰域19-20

2.2.4 轉(zhuǎn)換規(guī)則20

2.2.5 時間20-21

2.3 元胞自動機的特征21-22

2.3.1 元胞自動機的一般特征21-22

2.3.2 元胞自動機的本質(zhì)特征22

2.4 元胞自動機應(yīng)用中需解決的難題22-24

2.5 元胞自動機在城市用地擴張研究中的可行性及合理性24-25

2.6 馬爾可夫模型概述25-27

3 城市用地擴張分析與模擬27-39

3.1 城市用地擴張研究概述27-30

3.1.1 城市用地擴張概念27

3.1.2 城市用地擴張研究方法27-29

3.1.3 城市用地擴張影響因素分析29-30

3.2 城市用地擴張分析30-35

3.2.1 城市用地擴張統(tǒng)計分析30-31

3.2.2 城市用地擴張數(shù)量預(yù)測31-32

3.2.3 城市用地擴張的地形因素分析32-34

3.2.4 城市用地擴張的交通因素分析34-35

3.3 元胞自動機模型的擴展35-36

3.3.1 元胞及元胞空間的定義35

3.3.2 元胞狀態(tài)集的選取35

3.3.3 元胞轉(zhuǎn)換規(guī)則的擴展35

3.3.4 模型時間參數(shù)校正35-36

3.4 元胞自動機模型與GIS集成36

3.5 城市用地擴張模擬研究36-39

3.5.1 地形和交通因素作用標(biāo)準(zhǔn)化36-37

3.5.2 其他修正轉(zhuǎn)換規(guī)則的約束條件37-38

3.5.3 城市用地擴張模擬38-39

4 基于CA模型的城市用地擴張實證研究39-60

4.1 武漢市概況39-40

4.1.1 研究區(qū)自然條件39

4.1.2 研究區(qū)社會經(jīng)濟條件39-40

4.2 數(shù)據(jù)來源與數(shù)據(jù)處理40-44

4.2.1 數(shù)據(jù)來源40

4.2.2 數(shù)據(jù)處理40-44

4.3 研究區(qū)城市用地擴張分析44-53

4.3.1 研究區(qū)城市用地擴張數(shù)量分析44-45

4.3.2 研究區(qū)城市用地擴張轉(zhuǎn)換分析45-47

4.3.3 研究區(qū)城市用地擴張的地形因素作用分析47-50

4.3.4 研究區(qū)城市用地擴張的交通因素作用分析50-53

4.4 研究區(qū)城市用地模擬53-58

4.4.1 元胞及元胞空間53

4.4.2 元胞狀態(tài)53

4.4.3 鄰域空間53

4.4.4 轉(zhuǎn)換規(guī)則53-56

4.4.5 時間參數(shù)56

4.4.6 基于CA的城市用地擴張模擬56-58

4.5 模擬結(jié)果分析58-60

5 研究總結(jié)及討論60-63

5.1 研究總結(jié)60-61

5.2 討論61-63

5.2.1 研究中存在的不足61

5.2.2 后續(xù)研究展望61-63

參考文獻63-68

研究生期間發(fā)表的論文68-69

致謝69

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【參考文獻】

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本文編號：155007