土地利用演变元胞自动机仿真系统设计与实现

元胞自动机模型是土地利用演变模拟与预测的重要工具.文章基于组件式GIS平台SuperMap Objects,利用微软C#语言构建了一套土地利用演变元胞自动机模型仿真系统:LUCC-CA,用于城市土地利用演变的模拟与预测分析.该软件主要包括简单的数据预处理、模型数据输入、各种模型参数设定、模型运行控制、结果精度评价以及模型仿真结果输出等几部分功能.以广东省广州市花都区为例,利用LUCC-CA系统对花都区1995～2005年土地利用演变模拟进行了实证研究.通过精度分析得出2005年模拟结果与该年实际土地利用现状的平均符合度为75.23%.结果表明该模型系统能够较好地反应区域土地利用演变动态,可为相关研究提供参考.     

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。     

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.     

基于元胞自动机模型的广州市用地变化模拟研究

基于2000年及2009年广州市TM影像解译得到的土地利用类型图,生成城市用地类型数据,选取道路、水系、城镇政府机构以及城市用地现状等影响因子,借助元胞自动机技术,构建城市用地变化的逻辑回归元胞自动机模型,模拟2009年广州市的城市用地变化,并验证预测结果;再基于2009年城市用地类型图,预测2018年广州城市用地情形．结果显示元胞自动机模型在城市用地变化的预测方面是可行的;若按照前一时段的发展趋势,至2018年时,建设用地面积将达25．215％,超过最新一轮城市规划拟定的指标,表明未来城市发展过程中,城市节约集约利用土地的必要性、迫切性;研究还表明,元胞状态发生转变的概率阈值的进一步研究是十分有价值的．     

基于元胞自动机模型的城市土地利用变化模拟

为了研究城市发展带来的城市土地利用空间格局变化,综合运用元胞自动机、多维驱动力分析和情景分析方法,构建了城市土地利用变化模拟系统。建立了宏观、中观和微观3个尺度上的驱动力量化和耦合作用函数。通过识别驱动力变化与城市空间发展特征的关联性,解决了元胞自动机模型参数的时间效应问题。结合情景分析方法,确定城市不同发展情景下的参数取值,进而对未来城市土地利用变化进行了系统模拟。4种预测情景的用地总量分别为220.32km2、253.28km2、231.52km2、310.52km2。研究结果表明:城市土地利用变化受经济增长、空间管制政策等驱动力影响明显,同心圆、组团式发展模式的用地集约水平较高,沿主要对外交通轴线带扩展模式的用地扩张问题较为突出。     

元胞自动机研究进展

元胞自动机是一个具有简单运算规则的动态模型,但却能展现出复杂的行为．元胞自动机引起了许多研究者的关注,相关研究工作已经广泛展开．论文综述了元胞自动机的研究进展及在不同领域的一些应用．     

基于模糊逻辑的元胞自动机用于图像处理

提出了一个基于模糊逻辑的元胞自动机模型用来处理图像处理中的图像分割问题。将元胞自动机原理中的元胞状态转化为模糊元胞状态,并将演化规则转化为模糊规则从而建立模糊元胞自动机模型,使图像中灰度水平介于目标和背景之间的像素得以较好地归类,从而得到一种新的图像分割方法。     

基于模糊逻辑的元胞自动机用于图像处理

提出了一个基于模糊逻辑的元胞自动机模型用来处理图像处理中的图像分割问题。将元胞自动机原理中的元胞状态转化为模糊元胞状态,并将演化规则转化为模糊规则从而建立模糊元胞自动机模型,使图像中灰度水平介于目标和背景之间的像素得以较好地归类,从而得到一种新的图像分割方法。     

基于元胞自动机模型的城市空间变化模拟研究进展

元胞自动机(CA)是一种时间、空间、状态都离散,空间的相互作用及时间上的因果关系皆局部的网格动力学模型,其“自下而上”的研究思路,强大的复杂计算功能、固有的平行计算能力、高度动态以及具有空间概念等特征,使得它在模拟空间复杂系统的时空动态演变方面具有很强的能力.在城市空间动态变化的模拟研究方面,CA模型已应用到除非洲、南极洲的所有大洲的城市模拟研究当中.CA模型和G IS的集成,一方面增强G IS的空间模型运算及分析能力,另一方面,G IS提供的强大空间处理能力可以为CA模型准备数据和定义有效的元胞转换规则以及对模拟结果进行可视化.同时CA模型还可以与神经网络、主成分分析、遗传算法、模糊逻辑以及其他研究方法相结合,以增强其在城市空间变化模拟研究方面的能力.将CA与MAS技术相结合,建立一个能够模拟多个不同参与因子(自然系统)、不同决策者(人文系统)共同影响下的城市发展模型,以此来模拟与预测城市发展的真实状况,将是CA模型在城市空间变化模拟与预测研究中的未来发展趋势.     

基于地理空间实体的矢量元胞自动机研究

元胞自动机是能模拟复杂行为的离散动力学模型,GIS与元胞自动机的集成对于模拟地理时空过程具有很大的优势。但是标准CA的一些限制因素如空间尺度、精度及数据量问题、邻居定义等制约了其模拟真实世界的能力。本文通过分析地理现象和元胞自动机之间的关系,从元胞及状态、元胞空间、邻居、转换规则、离散时间五个方面对标准元胞自动机的组成部分进行了扩展,构建了在不规则的地理空间中基于地理实体的元胞自动机模型,同时提出了一个通用的基于地理实体的元胞自动机模型和地理信息系统集成的框架。     

基于扩展的生命机制概念的城市土地利用演变CA模拟

城市土地利用演化的实质是人为干预下城市生态景观的自组织机制作用过程,自组织机制的渐变特征与人为干预的突变特征共同演绎了城市土地利用演化永无止境的运动轨迹。城市生态机制理论充分考虑了城市生态景观、自组织机制和人为干预调控等因素,提出了城市土地利用演化的“生命机制”和“欲望”等概念,比较真实自然地反映了城市土地利用演化的实质。但地理特征CA的建模思想中邻居模型过于简单,对宏观因素和微观因素的综合影响考虑不足,也未考虑元胞自身扩展能力的变化和城市发展中的随机现象,元胞转换规则也趋于全局统一,缺乏局部修正能力。将依据城市生态机制理论,借助欲望等概念,引入基于焦点引力和属性的邻居模型,并在原转换规则的基础上加入了对元胞自身扩展能力的变化以及多约束因素综合作用的支持,也考虑了城市因素发展过程中的随机现象,并尝试引入微观因素对元胞转换规则进行局部修正是以使转换规贝4更趋于真实,最后对原有理论的欲望数组结合本文数据特点进行了修正并运用GIS技术对理论框架进行了实现,并将之应用到深圳特区城市土地演变研究中。     

细胞自动机及其理论研究进展

细胞自动机固有的组成单元的简单性,单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性,并表现出复杂的全局特性等特点使得其广泛应用于物理模型模拟、密码学和内建式自测试等领域。本文简述了细胞自动机的基本概念,研究了细胞自动机的分析理论和细胞自动机的综合理论。     

Coupled Faults Analysis and Evaluation M ethods Based on Cellular Automata

The reliability analysis of coupled faults may be difficult due to its properties of multiple and intermittent. The challenge is to find the rule and depict of the cross-linking relationship by mathematical model. The method in this study was developed around the Cellular Automata（ CA） with a novel neighborhood definition and the structure of network model to build the failure cellular automata. And the simulation of the coupled faults influence combined with the importance evaluation method of network node to find the most critical faults which were beneficial to improve the design,without consuming massive computational overhead.     

土地利用/土地覆被变化分析研究——以烟台市为例

利用烟台市改革开放以来土地利用情况相关数据以及烟台市社会经济发展情况,对烟台市土地利用/土地覆被变化情况及发展趋势进行分析,发现存在以下情况:近10年耕地面积大体呈下降趋势,建设用地(居住、工业、公共设施)的增加是耕地面积减少的直接原因;从社会角度分析,土地利用/土地覆被变化不仅与国家的宏观政策相关,而且与人口数量、社会发展情况的关系至关重要。     

土地利用变化对长沙市生态系统服务价值影响

分析了1995—2005年长沙市快速城市化的5城区土地利用/覆盖变化,参照谢高地等人的中国陆地生态系统单位面积生态服务价值表,计算并研究了土地利用变化引起生态系统服务价值的变化以及生态系统服务价值与土地利用结构的关系.结果表明:研究期内,研究区耕地、园地、林地、水域和未利用地减少,耕地减少最多,草地和建设用地增加,建设用地增加最多;研究区内土地利用程度存在明显差异,其中芙蓉区土地利用程度最大,开福区最小;生态系统服务价值由1995年的655.15×106元减少到2005年的589.26×106元,年变化率-1.01%,水域和林地面积减少,建设用地面积大幅度增加是ESV减少的主要原因;研究区单位ESV与林地、水域、建设用地所占比例明显相关,用多元线性回归方程可很好地表示.由此预测2010年长沙市城区的单位ESV将进一步下降,总ESV将减少为541.47×106元.     

土地利用和土地覆被变化模型方法综述

对土地利用／土地覆被变化模型的发展趋势、模型构成和模型分类作了系统的介绍,并将当前广泛使用的模型从变化的程度、变化的方向和变化的空间形式分析等角度加以分析,最后指出了土地利用／土地覆被变化模型存在的问题,提出了相应的建议．     

基于GIS的土地利用变化分析

本文选用1985年和2000年两期土地利用现状图,借助ArcView3.2软件和统计分析技术,分析了泉州市1985年～2000年间土地利用类型的数量变化和空间变化特征,结果表明:(1)1985年～2000年期间,泉州市土地利用发生了很大的变化。(2)泉州市15年来各类土地利用类型年均变化速度为0.22%。(3)泉州市各种土地利用类型面积的增减在空间上存在明显的区域差异,通过统计分析显示,耕地和水域面积的减少主要集中在沿海地区,草地和未利用土地面积的减少主要集在内陆山区,城乡、工矿、居民用地面积的增加主要集中在沿海地区,林地面积的增加主要集中在内陆山区。其中类型转化变化量最大为耕地转变为城乡、工矿、居民用地,其次为林地与草地类型之间的转化。     

基于GIS的土地利用动态变化与预测——以井陉县威州镇为例

介绍了以遥感影像得出的土地利用现状图为数据源 ,通过利用GIS技术对其进行定量分析土地利用动态变化过程 ,以及土地利用各类型之间的相互转化情况 .并且运用土地利用类型动态度和马尔可夫模型 ,对土地利用动态变化及演变趋势预测进行了分析     

一种基于元胞自动机交通参数的引入及分析

本文建立了基于元胞自动机理论的单车道模型,定义了车辆密度和平均速度两个参数。在对两参数的分析的基础上,引入车流阻塞参数。此参数将车辆密度和平均速度融合在一起,可以比较准确全面地反映车道上的阻塞程度。在本文中,我以此参数为输入量设计了模糊控制器,取得了比较好的效果。