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1.
提出了一种基于GIS的地理元胞自动机模型框架:SimUrban,用于城市发展和演化的模拟与预测。该框架基于面向对象技术,在GIS环境下利用VS.NET开发而成,可以集成遥感和GIS数据以及新的转换规则和地理CA模型,从而模拟城市演化并进行精度评定。以上海市嘉定区为例,在SimUrban环境下利用基于主成分分析(PCA)的地理CA模型模拟了该区域1989-2006年城市发展和演化过程。 相似文献
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从高维特征空间中获取元胞自动机的非线性转换规则 总被引：24，自引：5，他引：19
元胞自动机 (CA) 具有强大的空间模拟能力,能够模拟和预测复杂的地理现象演变过程。CA 的核心是如何定义转换规则,但目前CA转换规则获取往往是基于线性方法来进行,例如采用多准则判断 (MCE) 技术。这些方法较难反映地理现象所涉及的非线性等复杂特征。为此提出了利用新近发展的核学习机来获取地理元胞自动机非线性转换规则的新方法。该方法是通过核函数产生隐含的高维特征空间,把复杂的非线性问题转化成简单的线性问题,为解决复杂非线性问题提供了一种非常有效的途径。利用所提出的方法自动获取地理元胞自动机的转换规则,不仅大大减少了建模所需的时间,也较好地反映地理现象复杂的特性,从而改善了CA模拟的效果。 相似文献
3.
海湾型半城市化地区空间形态演化模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
元胞自动机（CA）是模拟城市土地利用演变过程的有效工具,转换规则和元胞邻域是元胞模型的核心。综合考虑元胞邻域的距离衰减效应,基于模拟退火算法（SA）挖掘最优的转换规则,文章构建了一种考虑邻域衰减的城市演化模型（SA-NDCA）。模型以负幂指数函数作为元胞邻域的衰减曲线表示元胞邻域的距离衰减效应;运用模拟退火优化算法计算城市CA模型模拟结果与样本点的累积差异,在目标解空间快速搜索以提取最优的转换规则;最后以厦门市半城市化地区为研究案例,模拟了研究区域1995―2010年期间的城市空间形态演化,通过混淆矩阵和Kappa系数评价了模型的模拟精度,1995―2010年期间的建设用地模拟精度为68.5%,总体精度达到86.2%,Kappa系数达到66.3,取得了较好的模拟效果。利用提出的SA-NDCA模型,成功模拟了研究区2010―2020年期间的城市空间形态演化,结果显示,所预测的演化情景与中国当前实施的新型城镇化战略十分契合。 相似文献
4.
元胞邻域对空间直观模拟结果的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
作为一种空间直观模拟模型,地理元胞自动机(Geo-CA)能够模拟及预测城市扩展与土地利用情景.地理CA模拟中,元胞邻域及其空间构型会对转换规则的挖掘与空间直观模拟结果的可靠性产生显著影响,从模拟进度和精度、景观格局及运行效率等角度可以定量分析这种影响.以logistic回归CA模型为例,基于Von:Neumann型和M... 相似文献
5.
基于分区域的元胞自动机及城市扩张模拟 总被引：4，自引：1，他引：3
元胞自动机用于模拟城市扩张具有很好的空间建模能力,通常采用的建模方式将影响因子的空间条件作为线性要素对待,而在元胞转换规则建模中考虑影响因子的空间非线性特征更逼近真实状况.该文提出一种基于分区域的元胞自动机模型,通过划分各个全局影响因子的重要性子区域,计算不同类型区域中各因子对土地利用转换的影响强度,从而得到全区域的空间非线性转换规则.利用该模型模拟东莞市1988-1993年的城市扩展过程,并与Logistic模型模拟结果对比,表明这种有空间约束条件的分区域元胞自动机模拟精度更高,能有效模拟城市扩张的空间格局. 相似文献
6.
基于KPCA和SAM的城市植被遥感分类研究 总被引：4，自引：0，他引：4
研究高分辨率遥感城市绿地信息自动提取技术是城市遥感技术应用亟待解决的问题之一。城市绿地分布破碎,林种多样,林相不齐,具有极强的非线性特征。核主成分分析(KPCA)可以表达图像像素间的高阶关系,因而可以提取图像的非线性特征,同时提供一组相互独立的主成分。通过实验分析核函数的参数,比较变换前后的平均可分性,进行波段选择。将KPCA与SAM分类方法结合,构建基于KPCA的SAM城市植被分类方案。实验结果表明,该方案比传统的分类方法精度高。城市6种绿地类型的分类总精度为80.6%;合并为草地、园地与林地绿地类型时分类总精度达91.7%,可以满足城市植被分类与生态评价的需求。 相似文献
7.
城市土地利用演化CA模型的扩展研究 总被引：9，自引：2，他引：7
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。根据城市土地利用演化生命机制概念,构建基于地理特征的城市土地利用演化CA模型,并以深圳特区为试验区域进行实证研究。结果表明,基于城市生命机制和地理特征的城市土地利用演化CA模型,可以有效地进行城市土地利用演化的时空模拟与预测。 相似文献
8.
《地理与地理信息科学》2016,(5)
该文构建了一种基于空间自回归的地理元胞自动机(CA)模型——SARCA模型,该模型能够较好融合地理系统模拟中的空间自相关特性,且获取的CA参数具有明确的物理意义。以1995-2015年上海城市土地利用为案例,验证了该模型的有效性。CA参数和城市土地转化概率表明,上海市外环线对于CA参数的贡献相比其他空间变量具有压倒性优势,到外环线距离越近则土地发展为城市的概率就越大。将基于Logistic回归的CA模型(LogCA)作为比较对象,模拟同期上海全域城市土地利用变化过程。CA规则表明,SAR在赤池信息量准则(AIC)、残差的描述性统计量和空间自相关指标等方面均优于Logistic回归。同时,SARCA模型在2005年和2015年的土地利用模拟结果总体精度分别为86.3%和82.0%,均优于LogCA模型的模拟结果(总体精度分别为79.8%和76.3%)。 相似文献
9.
基于动态约束的元胞自动机与复杂城市系统的模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
为获得复杂城市系统更理想的模拟效果,提出时空动态约束的城市元胞自动机(CA)模型。用不同区域、不同时间新增加的城市用地总量作为CA模型的约束条件,形成时空动态约束的CA模型,并利用该模型模拟1988—2010年东莞市和深圳市城市扩张过程。结果表明,利用CA模型模拟的1993年城市用地总精度比静态CA模型提高了5.86%,而且模型中的动态约束条件可以反映城市发展的时空差异性。 相似文献
10.
基于城市流和层级性的城市群扩展模型构建 总被引：1，自引：1，他引：0
城市群是具有网络关系与层级性的区域空间,一直是中国推进城镇化与区域协调发展的主体单元。本文综合考虑城市群的网络与层级性特征,运用城市流刻画城际网络交互作用,采用分层广义线性模型（HGLM）揭示城市群分层驱动机制。同时,选取长江中游城市群开展实证研究,通过与元胞自动机（CA）耦合,构建HGLM-CA模型模拟城市群空间扩展。将模拟结果与Logistic-CA模型、BBO-CA模型进行比对,据此评析HGLM-CA模型的优劣与改进方向。实证结果表明：城市群空间扩展是多层驱动因素共同作用的结果,城市流不仅会推动城市群空间扩展,而且对元胞层因素起到重要的调节作用,使之具有城际分异性;HGLM-CA模型相比Logistic-CA模型模拟精度更高,说明顾及城市流与层级性的城市群空间扩展模拟结果更为精准;与智能模型BBO-CA相比,HGLM-CA模型模拟精度较低,但其便于从层级性角度把握城市群空间扩展机制。 相似文献
11.
城市间资源的过度竞争是城市群和谐发展的一大障碍,严重影响了城市群综合竞争力的提高。本文采用动力学模型研究了城市发展与其资源约束的关系,并引入风险规避函数,建立城市资源竞争模型来模拟城市资源竞争的演进机制。分析表明:(1)城市发展与演变过程中,具有较为明显的规模效应,在初期由于集聚效应,城市经济达到一定规模后得以更为迅速的发展;当城市发展规模过大,必然受到自然资源的约束,出现规模效应递减;(2)城市资源竞争是一个非常复杂的动力过程,包括社会经济发展的市场作用,也受到政府行为、科技水平等人类行为因素影响。经济发展战略的选择、人口与科技等相关因素都会对资源竞争的结果产生深刻作用;缩小人均收入与生态效率的差距有助于协调城市间资源竞争关系。 相似文献
12.
北京社会治安公共安全空间结构及其影响机制——以城市110警情为例 总被引：4，自引：0，他引：4
维护社会安全与稳定是城市公共安全研究的重要课题,随着社会经济转型和城市空间结构变化的影响,北京市的社会治安公共安全呈现出明显的空间规律和特点。本文基于2006-2011年北京市110警情治安数据,结合GIS的空间密度分析方法,刻画北京社会治安公共安全的空间格局,并进一步探讨其空间分异机制。研究发现:①北京社会治安公共安全状况明显改善,犯罪空间形成小集聚多分散的演化特征,形成了多个警情高发的集聚区;②北京公共安全空间变化具有明显的偏向性和差异性,形成西北—东南的极化现象。③不同的犯罪类型其空间分布特征也不同,不同的犯罪类型都存在明显的、各具特色的空间分异特征。④从社会治安公共安全空间分异机制来看,经济功能区、人居环境、交通、流动人口和居民居住环境安全感等要素差异会引发不同的犯罪类型和形成不同的犯罪集聚区。本研究可为首都社会治安防控的空间管理策略和城市公共安全政策制定提供参考。 相似文献
13.
城市群作为国家新型城镇化的主体形态,表征其空间结构和组织演变的城镇建设用地具有明显“群态化”特征。借鉴群落生态学理论,利用城镇用地开发速率指数、景观指数、核密度估计等方法,对长三角城市群1978—2017年城镇建设用地的规模分布、形态变化和集聚状态进行探讨,提炼出快速城镇化背景下城镇建设用地的群态化演变模式。研究结果显示：① 随着长三角城镇建设用地的不断增长,城镇建设用地规模表现出从低级向高级逐渐跃迁的层级变动特征和明显的区域分异,汇合成群态化发展的“量”的物质基础。② 在空间发展上,城镇建设用地斑块趋于紧密、均衡,其形态变化由分散、无序逐渐变为集中和规整;在空间集聚上,城镇建设用地热点区向大城市集聚,逐渐打破城市行政界线,呈组团式发展态势,催生出群态化演变的“质”的提升。③ 在40年的快速城镇化过程中,长三角城镇建设用地经历了独立发育模式、优先生长模式、组团嵌套模式和圈层共生模式,最终形成“群内有群、多重嵌套”的群态化模式。本文通过分析城镇建设用地群态化的演变过程,重新解读城市群作为城镇化的主体形态这一现实规律,为推进新型城镇化进程和促进城市群高质量一体化发展提供相关的理论基础。 相似文献
14.
长春市公共服务设施用地演变格局与机制 总被引：3，自引：2，他引：1
公共服务设施用地是城市功能用地的主要组成部分,公共服务设施用地的集聚与扩散可以更直接地揭示城市空间结构与城市中心地的演变特征。本文以长春市中心城区为研究范围,利用城市用地现状图、地形图等数据资源,借助GIS软件,采用核密度、斑块聚合度指数等方法,分析了长春市2003-2013年公共服务设施用地演变特征与机制。研究发现：公共服务设施用地规模增速低于城市建成区的增速;公共服务设施用地演变特征的圈层差异明显;公共服务设施用地空间结构从“单一化核心+多次级中心”到“多样化核心+多次级中心”,空间格局从“大分散、小集中”到“大集中、小分散”;城市不同公共服务设施用地类型表现出不同的演变特征;城市公共服务设施用地演变机制为城市功能空间的整体提升、城市功能空间的互动耦合、土地利用的市场竞争、交通设施与网络的完善、城市规划的引导与调控、城市大事件的快速推动。 相似文献
15.
采用定基极差熵权法与定基等权赋值法相结合的综合评价方法、核密度估计、探索性空间数据分析等方法,分析2003—2018年中国284个地级以上城市公共健康水平的时空演化特征,并运用广义空间两阶段最小二乘法考察其影响因素。结果发现：① 研究期内中国城市公共健康水平整体呈上升趋势,但各城市间公共健康水平差异有所扩大,且始终存在多级分化现象;② 四大板块核密度曲线在重心位置、主峰高度、波峰数量、拖尾长度、拖尾厚度上均有各自演化形态,是一种时段特征与地区特色相互耦合叠加的结果;③ 中国城市公共健康水平存在正向空间溢出效应和空间“同群效应”,空间集聚类型实现了由LL型为主体向HH型为主体的转化;④ 收入水平、人口密度、科技进步、工业化程度、卫生体制改革对城市公共健康具有影响,但各因素对不同区域的影响存在异质性。 相似文献
16.
我国城市化进程中的城市空间演化研究 总被引：3，自引：0，他引：3
分析我国城市化进程中城市空间演化的问题。提出协调我国城市化进程与城市空间演化过程的对策建议 :协调重点是盘活现有城市用地 ;协调核心是控制城市用地的外延扩张 ;协调关键是优化城市用地结构 ;协调保障是强化城市土地利用规划和城市规划的宏观指导作用 相似文献
17.
基于稳定映射分析的深圳绿色景观时空演化及启示 总被引：2，自引：0，他引：2
绿色景观是城市开发建设所必需的空间资源,也是城市生态功能维续的基础和载体, 其动态演变过程关乎人类福祉与城市可持续发展。本文应用1986-2005年多时序的Landsat TM/ETM+遥感数据,采用改进型稳定映射变化轨迹分析、景观格局指数和系统聚类方法,综 合分析城市化以来深圳市绿色景观的时空动态演变过程,探讨其空间发生机制。结果表明： 研究期内深圳市绿色景观面积和类型组成变化显著,且均在1995年前后出现变幅拐点,具明 显的阶段性特征;全市绿色景观动态变化轨迹包括4大类、2中类和13小类,以类内转化过程 比例最高 (30.5%),由此引发的潜在生态环境影响应成为今后城市景观演变与生态环境效应研 究的一大重点;各类绿色景观变化轨迹形成集聚型、相对集聚型和分散型空间布局,长期保 持过程集中分布于高海拔地区,与低海拔区域分布的波动、消失过程构成空间共轭关系,地 形条件成为深圳市57%以上绿色景观的天然庇护。而在地形平坦的城市中,如何在快速城市化 过程中有效保留充足、高质量的绿色景观资源,是值得进一步深入探讨的问题。 相似文献
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城市溢出和景区辐射是乡村发展的重要力量,已有研究对城市周边和景区附近区位下“城市-景区”双驱动乡村的发展路径探索较少。以北京市怀柔区慕田峪村、北沟村、田仙峪村和辛营村4个行政村共同组成的“长城国际文化村”为案例地,探索城市和景区双重优势驱动下的乡村发展路径选择及其动态演化过程。研究发现：① 城市、景区和乡村自身等多元力量共同驱动乡村发展,继而导致其发展路径呈现出非线性、多元化的演变特征;② “城市-景区”双驱动型乡村的发展路径可分为“景区主导-城市辅助”“城市-景区并重驱动”“城市主导-景区辅助”和“城市-景区双重弱驱动”4种类型;③ “城市-景区”双驱型乡村发展竞争性路径随着城乡、景乡间要素的差异化集聚引发了乡村产业结构变动及区域空间格局演化。 相似文献
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1987-2015年深圳市主城区景观演变过程多时相识别 总被引：4，自引：2，他引：2
城市扩张具有典型的阶段性特征,城市化初期的不透水面快速蔓延和中后期的生态环境约束往往呈现非线性关系。基于多时相数据对典型城市发展中关键指标的变化拐点进行识别,将有助于认识城市景观演变的时间节点,理解城市化的生态响应过程。本文选用深圳市西部1987-2015年长时序Landsat影像共27期,逐年提取新构建的归一化裸露指数（MNDBI*）与归一化植被指数（NDVI*）,从而在时间上寻找城市增长的转折点,在空间上识别不同空间位置的景观演变特征。研究结果表明,1987-2015年深圳市城市增长十分明显,并以2003年为拐点经历了“快速增长”至“平稳约束”的变化;与此对应,植被指数的关键拐点与城市化拐点基本重合,印证了城市建设用地扩张和生态系统响应的时空关联特征。此外,从空间分异来看,深圳市南部各区的城市化约束期出现相对更早,拐点一般在1995-1998年间;而北部各区的快速城市化时期持续更长,一般在2003-2006年后趋于平稳。在空间上,以市图书馆为中心刻画西、北、西北、东北剖面线方向的指标动态,发现采样中心附近的景观类型变化较小,而更远辐射半径经历了更大幅度的城市化;这说明深圳市南部城市发展较早达到饱和,且近30年的城市扩张以由南向北的放射式蔓延为主。面临城市化带来的生态威胁,相关环保措施的有力实施仅能延缓城市化导致的生境退化步伐,城市扩张所带来的生态破坏依然不容小觑,合理而有力的政策颁布、实施与监管在未来的城市发展中极为必要。 相似文献
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基于城市扩展图和多时相Landsat遥感影像资料，应用分形理论，对1949年以来徐州城市形态的演变进行定量分析，揭示了徐州城市形态在不同时期的扩展特征。结果表明：徐州城市形态具有分形性质，城市形态的演变是多种因素综合作用的结果，尤其与经济发展的周期性变化密切相关。城市形态的演变经历了迅速扩展期、缓慢扩展期、恢复扩张期、快速推进期和稳步扩张期。在空间上，徐州城市形态一直处于外部扩展一轴间填充一外部扩展的循环过程中。在扩展方向上，1987年以前，城市的扩展重心向东北方向转移；1987年以后，扩展重心转向东南方向。 相似文献