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1.
从土地供给角度建立城市扩展模型,可以为城市扩展模拟研究提供有效补充。城市扩展生态阻力面模型是这一领域的新进展,在最小累积阻力面模型的基础上增加了绝对生态约束和扩展源等级的改进。在城市扩展生态阻力面模型的基础上,进一步加入了城市空间区位条件因素,包括城市间空间相互作用和道路交通条件两项因子,以反映其对城市空间扩展的影响。从而构建了综合考虑城市扩展的推力、阻力和外部吸引力的城市扩展模型。以新疆玛纳斯县城及其周边区域为例,利用构建的模型进行实证研究。结果表明,改进的模型取得了较好的应用效果,反映了城市扩展的推力、阻力和外部吸引力的综合作用,为城市扩展模拟提供了新方法。 相似文献
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云南城市经济影响区空间组织演变规律 总被引：4，自引：0，他引：4
对1990-2004 年云南省城镇发展差异进行分析,发现自20 世纪90 年代以来云南省城市综合实力总体呈差异扩大的趋势,表现出小城市发展缓慢且分化不明显,少数高位城市极化,在空间呈现明显的核心-边缘倾向等特征。其后,进一步展示云南省城市经济影响区空 间演化的阶段性规律：① 20 世纪90 年代以前云南省城市经济影响区被特殊的地理环境分割 成破碎且难以整合的小型离散化的格局;② 自20 世纪90 年代以来,随着地区工业化和城市 化加速进行,交通通讯网络的发育和辐射,中小城市得以发育,伴随于城市经济影响区空间 扩张与收缩,云南省城市经济影响区逐渐从单层离散分布演变为三层嵌套结构,并不断朝更高级的结构形态演进,即云南省城市经济影响区空间呈现显著的、由小规模离散分布阶段、过渡转型阶段到嵌套复合阶段的时空演化序列。最后,针对这种时空演化序列,笔者解析出云南省城市经济影响区在不同时空条件组合下的三种空间扩展类型：单向拓展类型、多向拓展类型和邻接扩展类型。 相似文献
3.
城市扩张情景模拟及对城市形态与体系的影响——以广西西江经济带为例 总被引：4，自引：0，他引：4
针对区域层面城市扩张模拟研究的缺失,以快速城市化的广西西江经济带为案例区,构建了生态重要性和土地开发建设适宜性两种扩张情景;借助最小累积阻力模型对经济带内主要城市的扩张进行情景模拟,进而分析城市扩张对其形态和位序-规模特征的影响,揭示不同情境间的差异。结果表明,随着扩张强度增加,城市形态趋于紧凑和稳定,城市位序-规模发生变化。对比两种情景,生态重要性情境下,新增建设用地的分配相对均匀,首位城市发生变化,首位度明显下降,城市扩张方式多样,形态较为复杂、松散,内部各城市之间形状差异较大;土地开发建设适宜性情景下,大中城市扩张速度较快,首位城市保持不变,其首位度略有下降,城市扩张以外延式和填充式扩张为主,形态相对紧凑、规则,各城市间形状差异较小。研究认为基于生态重要性的城市扩张情景有利于减少重要生态空间占用、维护城市生态系统健康、合理调控城市体系结构,是一种更加可持续的扩张方式。 相似文献
4.
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
5.
Tingting Xu Jay Gao Giovanni Coco Shuliang Wang 《International journal of geographical information science》2020,34(11):2136-2159
ABSTRACT Abstract: When modelling urban expansion dynamics, cellular automata models focus mostly on the physical environments and cell neighbours, but ignore the ‘human’ aspect of the allocation of urban expansion cells. This limitation is overcome here using an intelligent self-adapting multiscale agent-based model. To simulate the urban expansion of Auckland, New Zealand, a total of 15 urban expansion drivers/constraints were considered over two periods (2000–2005, 2005–2010). The modelling takes into consideration both a macro-scale agent (government) and micro-scale agents (residents of three income levels), and their multi-level interactions. In order to achieve reliable simulation results, ABM was coupled with an artificial neural network to reveal the learning process and heterogeneity of the multi-sub-residential agents. The ANN-ABM accurately simulated the urban expansion of Auckland at both the global and local scales, with kappa simulation value at 0.48 and 0.55, respectively. The validated simulation result shows that the intelligent and self-adapting ANN-ABM approach is more accurate than an ABM with a general type of agent model (kappa simulation = 0.42) at the global scale, and more accurate than an ANN-based CA model (kappa simulation = 0.47) at the local scale. Simulation inaccuracy stems mostly from the outdated master land use plan. 相似文献
6.
Although traditional urban expansion simulation models can simulate dynamic features, these models fail to address complex changes produced by different agents' behaviors. The paper has built up a set of spatial-temporal land resource allocation rules and developed a dynamic urban expansion model based on a multi-agent system, which can simulate the interaction among different agents, such as residents, peasants, and governments. This model is applied to simulate urban expansion process taking Changsha City, in China as a study area. The results show that this model can not only reflect basic characteristics of urban expansion, but also help explain the reasons for urban expansion process and understand the effect of agents' behavior on the expansion process, and provide insights into the causing factors behind the expansion. In addition, in contrast to simulation results with land use classification map from remote sensing images, the precision of the simulation reached over 68% with higher precision than cellular automata model according to the cell-by-cell comparison. The results suggest that the model can help to provide land use decision making support to government and urban planners. 相似文献
7.
长沙城市土地扩张模型及其应用 总被引：2，自引：0，他引：2
Although traditional urban expansion simulation models can simulate dynamic features, these models fail to address complex
changes produced by different agents’ behaviors. The paper has built up a set of spatial-temporal land resource allocation
rules and developed a dynamic urban expansion model based on a multi-agent system, which can simulate the interaction among
different agents, such as residents, peasants, and governments. This model is applied to simulate urban expansion process
taking Changsha City, in China as a study area. The results show that this model can not only reflect basic characteristics
of urban expansion, but also help explain the reasons for urban expansion process and understand the effect of agents’ behavior
on the expansion process, and provide insights into the causing factors behind the expansion. In addition, in contrast to
simulation results with land use classification map from remote sensing images, the precision of the simulation reached over
68% with higher precision than cellular automata model according to the cell-by-cell comparison. The results suggest that
the model can help to provide land use decision making support to government and urban planners. 相似文献
8.
多智能体城市土地扩张模型及其应用 总被引：22，自引：5，他引：17
传统的城市土地扩张模型多为静态模型,无法呈现空间上每一时间点的土地利用状况,以元胞自动机（Cellular Automata）模型为代表的新型城市土地扩张模型虽然具有动态特性,但其无法描述影响城市土地扩张的智能体（Agent）之间所产生的多元变化结果。以多智能体系统（Multi—Agent System）理论为基础,建立城市土地资源时间和空间配置规则,构建了动态且能描述影响城市土地扩张的智能体（Agent）间互动关系的城市土地扩张模型,并以长沙市区为例,应用所构建之模型进行了城市土地扩张的实证分析。结果表明：该模型可以反映城市土地扩张的基本特征和规律．对于解释城市土地扩张的成因、理解智能体行为对城市土地扩张过程的影响是合适的。并且将模拟结果与遥感土地利用解译结果对比．1998年、2001年、2005年城市土地扩张模拟的点对点精度均达到68％以上,从而能够为政府和城市规划者制定用地政策提供辅助决策支持。 相似文献
9.
顾及城市空间结构信息的元胞自动机模型构建及其应用 总被引：2，自引：2，他引：0
利用衡量新增斑块空间邻接关系的多阶景观扩张指数定量识别城市组团的空间特征,结合城市组团所表现出的城市空间结构信息,构建基于MLEI的元胞自动机城市扩展（MLEI-CA）模型。针对武汉市1990、2000、2013年3期遥感影像数据,运用MLEI-CA对武汉市城市扩展进行模拟,通过与Logistic-CA模型对比验证该模型的适用性。研究结果表明,MLEI-CA模型更加准确地揭示城市扩展的空间演变过程,MLEI-CA模型精度优于Logistic-CA模型,Kappa系数、城市用地的精度分别提高6%和4%。 相似文献
10.
黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。 相似文献
11.
沈阳市城市扩展与土地利用变化多情景模拟 总被引：5，自引：4，他引：5
利用基于遥感手段获取的沈阳市城市扩展与土地利用变化历史数据,对SLEUTH城市扩展模型进行校正,对未来(2005~2030年)不同管理情景下的城市扩展与土地利用变化过程进行模拟,并对其发展变化趋势和生态环境影响进行分析与比较。结果显示,在三种管理情景下,未来的沈阳市城市建设用地都将持续增加,大量的耕地资源被侵占;但不同管理情景下,城市景观格局和区域面临的景观生态风险却表现出明显差异。SLEUTH模型的模拟结果较好地反映了沈阳市不同土地利用政策、规划方案等对未来城市扩展和土地利用变化以及区域景观生态风险的潜在影响,同时也指出了当前城市增长管理政策中存在的不足之处。 相似文献
12.
城市扩展模拟可为城市可持续发展与国土空间规划提供参考。智能体模型(ABM)与元胞自动机(CA)结合可兼顾城市空间增长的自组织性和不同决策主体的决策过程,人工神经网络(ANN)可描述智能体与城市扩展之间复杂的非线性关系。该文基于ANN-ABM-CA耦合模型,在构建CA转换规则时基于ABM刻画人类决策行为的影响,并采用ANN挖掘不同类型的智能体在城市扩展过程中的偏好差异,同时考虑宏观和微观层面的智能体决策行为,结合城市扩展的10个驱动因素,模拟武汉市主城区2005-2015年的扩展情况,结果表明:1)相比传统的ANN-CA模型,ANN-ABM-CA模型模拟性能更优,从宏观与微观相结合的角度更好地解释了城市扩展的驱动机制,OA值为97.46%,Kappa系数为0.9176,FoM值为0.4375,结果可靠且合理;2)不同收入层级的居民智能体对城市扩展的决策偏好不同;3)武汉主城区城市扩展模式主要为边缘型扩展,洪山区西南部有少部分填充型扩展、东南部出现飞地型扩展,与实际扩展情况相符。 相似文献
13.
本文提出一种基于随机森林的元胞自动机城市扩展(RF-CA)模型。通过在多个决策树的生成过程中分别对训练样本集和分裂节点的候选空间变量引入随机因素,提取城市扩展元胞自动机的转换规则。该模型便于并行构建,能在运算量没有显著增加的前提下提高预测的精度,对城市扩展中存在的随机因素有较强的容忍度。RF-CA模型可进行袋外误差估计,以快速获取模型参数;也可度量空间变量重要性,解释各空间变量在城市扩展中的作用。将该模型应用于佛山市1988-2012年的城市扩展模拟中,结果表明,与常用的逻辑回归模型相比,RF-CA模型进行模拟和预测分别能够提高1.7%和2.6%的精度,非常适用于复杂非线性特征的城市系统演变模型与扩展研究;通过对影响佛山市城市扩展的空间变量进行重要性度量,发现对佛山城市扩张模拟研究而言,距国道的距离与距城市中心的距离具有最重要的作用。 相似文献
14.
运用自下而上的多智能体建模方法构建城市扩张模型,研究城市扩张的基本特征和规律,对新型城镇化建设具有重要的理论和现实意义。但传统的多智能体模拟大多是基于栅格数据构建,不同的格网大小、邻域形状及邻域大小将产生不同的模拟结果。为克服传统栅格数据受模拟尺度的影响,采用城市土地利用现状图,构建矢量多智能体城市扩张动态模型。智能体依据“宜居性”评价指标,并遵从个人偏好,选择合适区位,模拟城市扩张的时空动态过程。将模型应用于广州市番禺区,模拟了其2003-2008年城市扩张情况。最后将模拟结果与实际土地利用现状图进行对比,结果表明,地块的转化精度为63.09%,非转化精度为90.74%,总精度为85.83%,具有较好的模拟精度,可以为新型城镇化建设提供有效的决策支持。 相似文献
15.
Delimitation of an urban growth boundary (UGB) can effectively curb disorderly urban expansion, optimize urban development space and protect the ecological environment. Eco-environmental sensitivity was evaluated and areas prohibiting construction expansion were extracted by establishing an index system. Point of interest (POI) and microblog data were utilized to analyze the expansion of residential activity space. Urban space expansion potential was calculated using a comprehensive evaluation model, and an urban growth boundary for Jinan in 2020 was delimited combining the predicted urban expansion scale. The results showed that: (1) An evaluation of eco-environmental sensitivity can effectively protect ecological land and provide an ecological basis for urban expansion. Regions with high eco-environmental sensitivities in Jinan are located along the banks of the Yellow River and Xiaoqing River and in southeast mountainous areas, but eco-environmental sensitivities in the central, north and southeast areas are relatively low; (2) The model to evaluate urban residential activity expansion can quantify the spatial distribution of urban residents' activities. Regions with high potential for residential activity space expansion in Jinan are mainly concentrated in the middle of Jinan and most are part of existing built-up areas and surrounding areas; (3) The method that delimits urban growth boundaries based on the coordination of ecology and residential activity space is reasonable. Spatial expansion in Jinan mainly extends towards the east and west wings, and the boundary conforms to the spatial strategy guiding Jinan’s development and is consistent with the overall layout in related plans. Considering both ecological protection and the internal forces driving urban expansion, the method of urban growth boundary delimitation used in this study can provide a reference and practical help for studies and management of urban development in the new era. 相似文献
16.
基于CA-ABM模型的福州城市用地扩张研究 总被引：3，自引：2，他引：1
以中国海西地区重要门户福州市为研究区,结合其地理位置多层次约束性条件,以地理加权回归模型作为元胞自动机(CA)层的转换规则,同时以2000-2015年多期LandsatTM/ETM+影像的城市用地情况为参照,借助GIS空间分析技术,对CA和多智能体(ABM)相耦合的城市用地扩张模型进行改进。然后利用传统的和改进后的CA-ABM模型,多角度、多层次地模拟福州市2000年、2005年、2010年、2015年城市用地扩张在微观格局上的变化。结果表明,传统的和改进后的CA-ABM模型的整体精度均在80%以上,模拟结果具有较强的可信度;改进的 CA-ABM模型模拟的点对点总体精度和Kappa系数均高于传统的CA-ABM模型,而且模拟结果更加接近实际的城市用地扩张分布情况。结论可为平衡城市化进程和合理规划城市用地提供重要的理论技术支撑。 相似文献
17.
一种新的城市景观扩张过程测度方法：多阶邻接度指数 总被引：2，自引：2，他引：0
提出多阶邻接度指数（Multi-order Adjacency Index, MAI）,应用多阶缓冲区完善对新旧斑块间空间关系的识别,从而更为详细地揭示城市扩张过程特征。MAI的延伸公式可供自下而上从宏观分析城市整体的扩张程度及空间变化过程。选取武汉市作为研究区,基于4期遥感影像（1995、2000、2005和2010年）划分3个时段应用MAI分析武汉市城市景观格局的演变特征。结果表明,MAI能够详细地反映出新增城市斑块在空间上有更加离散的分布趋势,新增斑块的扩张程度逐渐加深,建成区的边界不断向外延展。比较MAI与LEI（Landscape Expansion Index, LEI）的特征差异,指出MAI能够更加详尽地反映新旧斑块间的空间位置关系。 相似文献
18.
中国城市群城市用地扩张时空动态特征 总被引：8，自引：1，他引：7
认识城市群城市用地扩张特征、扩张质量及景观生态效应等综合信息将有助于城市群空间高质量发展规划与决策。选取10个不同发育等级的城市群作为研究对象,综合运用城市用地扩张强度指数、城市用地扩张强度差异指数、景观扩张指数、景观格局指数,分析1990—2015年期间城市群城市用地扩张时空特征及景观生态效应,并构建人口、经济与城市用地协同发展指数,据此分析城市用地扩张中“人—地”关系协同程度。结果表明：① 1990—2015年,各个城市群城市用地面积持续增加,建成区的范围不断扩大,扩张强度呈现“上升—下降”的趋势;在2010年之前成熟型城市群的扩张强度最高,2010年之后培育型城市群成为扩张强度最高的类型。② 城市群城市用地扩张总体上呈现不均衡布局的趋势,高速扩张区域主要分布在沿海地区。从全国视角来看,东部高于中、西、东北部,整体城市群快速扩张的中心由东向西移动。③ 城市群城市用地空间扩张模式表现出边缘式和飞地式两种空间扩张模式并存,不同发育等级之间具有明显差异性,成熟型城市群的空间结构较为稳定,其他两种类型的城市群空间结构初具雏形或尚未形成。④ 城市群城市用地扩张“吞没”了郊区和农村地区,破碎化程度、形状的复杂程度较高,景观格局表现出不稳定。⑤ 城市群“人口—土地”协同程度逐步增强,“经济—土地”协同程度整体较高,整体上表现出城市用地扩张质量有所提升。新时期城市群城市用地应严格控制扩张规模,加快中小城市的发展,促进城市群城市用地扩张均衡发展,为城市群国土空间高质量发展提供重要参考。 相似文献
19.
长三角地区城市土地利用与生态环境效应的交互作用机制研究 总被引：2，自引：0，他引：2
论文以“长江三角洲城市经济协调会”内16个核心成员城市作为典型案例,构建城市土地利用与生态环境效应评价指标体系,运用灰色关联评价模型探究2000—2015年间城市土地利用与生态环境效应的时空演变规律与耦合度变化,解析系统间交互作用机制。结果表明：① 长三角地区城市土地利用指数不断增加,社会经济发展与土地利用开发均起到正向促进作用。社会经济发展对城市生产、生活空间和环境质量产生更多需求,建设用地扩张、耕地面积被侵占、人口承载增大也是导致城市土地利用指数上升的重要因素。② 区域生态环境质量整体表现平稳,效应映射到空间上,变化幅度与演变特征明显。浙江省的城市生态环境质量高于上海与江苏的城市,这与环境自净能力、污染处理设施建设以及生态保护理念的宣传等因素相关。③ 城市土地利用与生态环境效应耦合度较低的城市占多数,处于失调状态。城镇化进程中用地扩张呈现低密度、分散化倾向,对生态安全和环境质量扰动强烈,导致城市土地利用与生态环境保护的空间偏离度加大。④ 城市土地利用系统与生态环境系统各要素间存在较强的相互作用关系,要素胁迫与约束作用强度大小差异明显。 相似文献
20.
Mining transition rules of cellular automata for simulating urban expansion by using the deep learning techniques 总被引：3，自引：0，他引：3
Jialv He Yao Yao Ye Hong Zhang Jinbao 《International journal of geographical information science》2018,32(10):2076-2097
Along with the gradually accelerated urbanization process, simulating and predicting the future pattern of the city is of great importance to the prediction and prevention of some environmental, economic and urban issues. Previous studies have generally integrated traditional machine learning with cellular automaton (CA) models to simulate urban development. Nevertheless, difficulties still exist in the process of obtaining more accurate results with CA models; such difficulties are mainly due to the insufficient consideration of neighborhood effects during urban transition rule mining. In this paper, we used an effective deep learning method, named convolution neural network for united mining (UMCNN), to solve the problem. UMCNN has substantial potential to get neighborhood information from its receptive field. Thus, a novel CA model coupled with UMCNN and Markov chain was designed to improve the performance of simulating urban expansion processes. Choosing the Pearl River Delta of China as the study area, we excavate the driving factors and the transformational relations revealed by the urban land-use patterns in 2000, 2005 and 2010 and further simulate the urban expansion status in 2020 and 2030. Additionally, three traditional machine-learning-based CA models (LR, ANN and RFA) are built to attest the practicality of the proposed model. In the comparison, the proposed method reaches the highest simulation accuracy and landscape index similarity. The predicted urban expansion results reveal that the economy will continue to be the primary factor in the study area from 2010 to 2030. The proposed model can serve as guidance in urban planning and government decision-making. 相似文献