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1.
Tenley M. Conway Christopher C. Wellen 《International journal of geographical information science》2013,27(10):1613-1631
Biogeographers have developed a new generation of statistical models called presence-only models, which require no data concerning the absence of a species and do not assume that the absence of a species indicates habitat unsuitability. Both characteristics are especially useful when modeling a species that is actively spreading across a landscape. Although urban expansion is sometimes equated to an invading species, the applicability of presence-only models has not yet been explored when modeling urban growth. This article compares predictions of urban growth using a presence-only model (ecological niche factor analysis) and a more traditional presence–absence model (logistic regression). An additional model used pseudo-absence sites, from the presence-only model output, as input into the presence–absence model. The models were applied to New Jersey's Barnegat Bay Watershed. Overall, the traditional presence–absence model performed the best, although the presence-only model was sufficiently similar to warrant further exploration of presence-only models when no reliable absence data (i.e., locations where no conversion occurred) exists. However, due to data-formatting requirements of the presence-only model, it is difficult to accommodate data pertaining to administrative boundaries, which are inherently Boolean. Finally, the output based on the pseudo-absence approach overpredicted urban conversion when compared to the other approaches. 相似文献
2.
Yimin Chen Shujie Wang Xiaoping Liu 《International journal of geographical information science》2013,27(7):1155-1172
In recent years, agent-based models (ABMs) have become a prevalent approach for modelling complex urban systems. As a class of bottom-up method, ABMs are capable of simulating the decision-making as well as the multiple interactions of autonomous agents and between agents and the environment. The definition of agents' behaviour is a vital issue in implementing ABMs to simulate urban dynamics. Urban economic theory has provided effective ways to cope with this problem. This theory argues that the formation of urban spatial structure is an endogenous process resulting from the interactions among individual actors that are spatially distributed. However, this theory is used to explain urban phenomena regardless of spatial heterogeneity in most cases. This study combines GIS, ABM and urban economic models to simulate complex urban residential dynamics. The time-extended model is incorporated into an ABM so as to define agents' behaviour on a solid theoretical basis. A spatial variable is defined to address the neighbourhood effect by considering spatial heterogeneity. The proposed model is first verified by the simulation of three scenarios using hypothetical data: (1) single dominated preference; (2) varying preferences on the basis of income level; and (3) spatially heterogeneous environment. Then the model is implemented by simulating the residential dynamics in Guangzhou, China. 相似文献
3.
B. Yoo 《International journal of geographical information science》2013,27(1):24-46
The depiction and navigation of large-scale urban landscapes are limited by the great cost of traditional computer-aided design (CAD) models for large urban environment in terms of both the labor of data entry and the runtime computational expense. This article presents a hybrid modeling approach that enables rapid urban model production from legacy spatial data. Our scheme fills the gap between the low geometry models, such as photo-textured digital terrains, and high geometry models, such as true three-dimensional CAD models. To achieve optimal performance in modeling and rendering, we employ bilayered displacement mapping consisting of global displacement mapping (GDM) for terrains and local displacement mapping (LDM) for buildings. The LDM is performed only within image processing so that the complexity of the models depends only on the area of an urban model. We present a use case of rapid urban model production to compare our approach with the traditional polygonal urban models of a widely used geo-browser. 相似文献
4.
基于神经网络的元胞自动机及模拟复杂土地利用系统 总被引：57，自引：9，他引：57
本文提出了基于神经网络的元胞自动机(CellularAutomata),并将其用来模拟复杂的土地利用系统及其演变。国际上已经有许多利用元胞自动机进行城市模拟的研究,但这些模型往往局限于模拟从非城市用地到城市用地的转变。模拟多种土地利用的动态系统比一般模拟城市演化要复杂得多,需要使用许多空间变量和参数,而确定模型的参数值和模型结构有很大困难。本文通过神经网络、元胞自动机和GIS相结合来进行土地利用的动态模拟,并利用多时相的遥感分类图像来训练神经网络,能十分方便地确定模型参数和模型结构,消除常规模拟方法所带来的弊端。 相似文献
5.
哈大城市带网络结构韧性演化研究 总被引：1，自引：0，他引：1
网络结构韧性是城市空间组织未来发展的重要指向,是社会经济稳定性与恢复力的结构保障。论文借鉴复杂网络指标,构建城市网络结构韧性演化评价模型,以哈大城市带为例,对比分析多重城市网络结构韧性的演化特征。结果表明：① 多重城市网络层级性与匹配性存在分异,在层级性上,交通和金融网络趋于扁平,信息和创新网络趋于立体;在匹配性上,交通和创新网络分别表现为同配性与异配性且特征强化,金融和信息网络为异配性但特征削弱。② 网络结构韧性类型相对稳定,交通运输网络为“同配—核心边缘网络”,金融、信息与创新网络为“韧性网络”;韧性演化综合水平表现为创新合作网络>信息关联网络>0>金融联系网络>交通运输网络。③ 可以从整体结构、片区差异和要素流动三方面优化网络结构韧性演化水平。 相似文献
6.
在经济全球化、区域一体化的背景下,城市发展动力由内部功能集聚转向外部关系协调,城市间的关联作用愈发重要,成为“城市的第二本质”。通过文献计量分析,发现空间计量模型逐渐成为城市网络外部性定量测度的主要方法之一。从研究设计角度,空间计量模型作为城市网络外部性的定量建模工具,存在至少两方面的问题：城市网络外部性的非对称效应和城市网络的多尺度问题。本文结合城市网络外部性测度与建模,首先阐述如何规范地解读空间计量模型参数及其与网络外部性测度的对应关系;其次基于蒙特卡洛模拟实验论证非对称城市网络外部性和多尺度城市网络外部性的建模方法。研究表明：(1)忽视城市网络外部性中潜在的非对称效应会显著降低模型参数估计的准确性,本文开发的非对称空间效应模型（Asymmetric Spatial Econometric Model,ASEM）可以准确识别网络外部性的非对称效应,给出更加准确的参数估计;(2)忽略现实存在的多尺度网络效应,只在单一尺度对网络效应建模会造成参数估计失真,而空间多尺度统计模型（Hierarchical Spatial Autoregressive model,HSAR）为多尺度网络外部... 相似文献
7.
城市轨道交通及其沿线土地一体化发展是城市可持续发展的关键问题。提高城市轨道交通可持续性和土地资源配置合理性的关键需掌握轨道交通客流与土地功能之间的依赖关系,而回归分析是研究二者关系的主要方法。既有研究对于土地利用的描述多基于用地面积等概略数据,难以揭示各类属性的用地对客流的影响机理及其空间效应。采用百度地图POI数据以刻画用地信息,提出城市轨道交通车站吸引范围内用地功能的细粒度描述方法,基于全局常参数和局部变参数的回归模型研究车站早高峰出站客流与粗细粒度土地利用的相互依赖关系及其空间效应。针对北京地铁的案例研究表明：车站出站客流与不同功能用地及POI的依赖程度和空间特征存在显著差异。早高峰出站客流更多地受到与就业通勤相关的商业服务业设施用地、公共管理与公共服务用地的影响。在细粒度层面上,出站客流对写字楼和政府机构的依赖性更大,二者显著分布在就业岗位密集的中心城区功能分区和城市核心区。基于细粒度POI的局部变参数模型能较好地识别各类土地利用对车站客流的影响及其空间异质性,案例研究表明车站客流与土地利用的依赖关系是各类属性功能用地影响及其空间效应的叠加。 相似文献
8.
城市交通与土地利用间的协调发展是科学调控城市发展的重要环节。在基于地租理论的微观区位决策与土地利用与交通系统宏观动态交互理论基础上,回顾了城市交通与土地利用一体化模型的发展过程及不同依据下的分类特征,对空间相互作用和重力模型理论模型、空间经济学理论模型、随机效用和离散选择模型和基于行为的微观模型4类一体化模型的优劣进行了系统梳理分析。分析表明,具有合理理论基础、科学数据处理方法、较高模型精度和政策评估适用性的一体化模型仍存在巨大发展空间。近年来西方学者研究趋向微观化、综合化和简约化,而国内一体化模型发展相对滞后,要求模型理论与综合实证开发的进一步突破。特别是在新数据、新交通技术、国土空间规划体系背景下,城市交通与土地利用一体化模型将从“空间”模型向“时空间”模型转变;从“宏观”集计模型向“微观”行为模型转变;从“交通-土地”模型向“综合系统”模型转变;从“样本数据”模型向“大数据”模型转变;从“交通规划”应用向“国土空间规划”应用转变。旨在对城市交通与土地利用一体化模型的一般结构、原理类型、当前面临的问题和挑战进行深入剖析,以推进一体化模型在中国的研究与开发。 相似文献
9.
基于神经网络的单元自动机CA及真实和优化的城市模拟 总被引：78，自引：8，他引：78
提出了一种基于神经网络的单元自动机（CA）。CA已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。CA模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时，很难确定模型的参数值。本模型的结构较简单，模型的参数能通过对神经网络的训练来自动获取。分析表明，所提出的方法能获得更高的模拟精度，并能大大缩短寻找参数所需要的时间。通过筛选训练数据，本模型还可以进行优化的城市模拟，为城市规划提供参考依据。 相似文献
10.
Hossein Shafizadeh-Moghadam Julian Hagenauer Manuchehr Farajzadeh Marco Helbich 《International journal of geographical information science》2013,27(4):606-623
The majority of cities are rapidly growing. This makes the monitoring and modeling of urban change’s spatial patterns critical to urban planners, decision makers, and environment protection activists. Although a wide range of methods exists for modeling and simulating urban growth, machine learning (ML) techniques have received less attention despite their potential for producing highly accurate predictions of future urban extents. The aim of this study is to investigate two ML techniques, namely radial basis function network (RBFN) and multi-layer perceptron (MLP) networks, for modeling urban change. By predicting urban change for 2010, the models’ performance is evaluated by comparing results with a reference map and by using a set of pertinent statistical measures, such as average spatial distance deviation and figure of merit. The application of these techniques employs the case study area of Mumbai, India. The results show that both models, which were tested using the same explanatory variables, produced promising results in terms of predicting the size and extent of future urban areas. Although a close match between RBFN and MLP is observed, RBFN demonstrates higher spatial accuracy of prediction. Accordingly, RBFN was utilized to simulate urban change for 2020 and 2030. Overall, the study provides evidence that RBFN is a robust and efficient ML technique and can therefore be recommended for land use change modeling. 相似文献
11.
从内容、空间尺度、时间维、综合程度、建模方式、复杂程度和数学方法等方面对目前的城市模型进行了系统的分类。论述了城市模型研究的发展趋势：模型研究内容日益丰富和多元化;从静态模拟到动态模拟发展;从子系统模拟向综合系统模拟发展;遥感和GIS的应用以及与城市模型的集成。对城市模型研究的未来发展进行了展望,认为未来的城市模型开发应基于综合方法的思想,注重加强城市基本理论和多学科交叉研究,强调城市模拟的动态性和综合性。充分借助遥感与GIS等技术手段进行研究。 相似文献
12.
杭州市人口密度空间分布及其演化的模型研究 总被引：56，自引：8，他引：56
基于四次人口普查数据 ,本文探讨了杭州城市人口密度的空间分布及其演化规律。首先提取了不同年份城市人口密度的空间分布数据 ;然后根据人口分布的曲线特征对各种可能出现的数学模型进行拟合、比较 ,发现杭州市的人口分布服从Clark模型的修正形式———加幂指数模型 ;借助模型参数进行城市增长及其空间动力学分析 ,发现反映信息熵的约束参数波动升高、渐次逼近于 1,从而揭示 :改革开放以来 ,随着城市演化过程中自组织能力的加强以及郊区化的发展 ,城市空间复杂性程度增高 ,城市内各功能单元的效用增强 ,城市的空间结构进一步趋向新的有序状态。本文借助前沿科学思想及郊区化理论 ,尝试提出一个分析城市人口时空变化规律的完整范例 ,对城市规划和管理工作也具借鉴意义 相似文献
13.
中国经济增长进入高质量发展阶段以后,传统“以地谋发展”的粗放增长模式弊端渐显,不仅造成了资源的过度消耗,也导致环境污染问题日益严峻。城市发展面临经济增长和环境保护的双重压力。“以地谋发展”背景下,地方政府主导的工业用地出让,在保障工业化快速推进的同时,也带来了一系列区域影响和区域效应,但现有文献缺乏深入研究。基于此,本研究利用2015—2019年284个地级及以上城市的面板数据,通过构建计量模型,实证分析了地方政府主导的工业用地出让对城市空气质量可能带来的影响。研究表明：① 城市工业用地出让规模扩张显著降低了城市空气质量,且这一效应存在空间异质性。② 工业用地出让方式对城市空气质量具有差异性影响,地方政府以协议方式出让的工业用地规模越大,城市的空气质量越差。③ 产业选择可能是工业用地出让影响城市环境质量的内在机制,地方政府倾向于通过协议出让的方式将工业用地供给污染密集型产业,从而导致城市空气质量变差。本研究从产业选择机制的角度试图解释地方政府工业用地出让行为影响城市空气质量的内在机理,是对现有文献的拓展和补充,也可为城市生态文明建设提供一定的政策启示。 相似文献
14.
新型城镇化背景下,传统粗放的城镇土地利用模式难以为继,控制城市规模、优化空间格局已成为当前国土资源管理的重点工作之一。城市增长边界(UGB)作为一种西方国家控制城市蔓延的技术手段和政策工具已逐渐被引入国内。采用文献资料法和归纳演绎法,梳理并分析了国内外城市增长边界的理论模型、划定方法与实效评价,挖掘未来城市增长驱动力和增长边界制定方法可能的研究方向,为后续研究和未来其在中国的实践提供参考。结果表明：① 城市增长边界实证研究的理论基础主要源于古典单中心城市模型,由于国情不同,国内主要关注经济水平、产业结构和可达性对城市增长的影响,而国外在此基础上还关注公共政策和服务、外部性以及主体间的博弈对城市蔓延的促进或抑制作用;② 城市增长刚性边界划定主要以土地适宜性和承载力评价为基础,弹性边界可采用元胞自动机进行空间辅助模拟;③ 国外城市增长边界的实施效果具有地区差异性,国内目前还缺乏城市增长边界实施效果评价相关方面的研究。因此,城市增长驱动力后续研究应吸纳多源理论,识别不同尺度下其机理特征,探索宏观环境的情景变量对微观环境下“驱动力—城市增长”这一关系的影响。城市增长弹性边界制定需要考虑城乡土地利用转换背后不同情景下主体间的复杂博弈对用地转换在空间上分布的决定作用。为了保证政策的持续性和统筹区域发展,未来需要明确城市增长边界的管理机构,制定对应的法律条款和管理体系。 相似文献
15.
Khila R. Dahal T. Edwin Chow 《International journal of geographical information science》2014,28(11):2281-2303
Urban growth models are useful tools to understand the patterns and processes of urbanization. In recent years, the bottom-up approach of geo-computation, such as cellular automata and agent-based modeling, is commonly used to simulate urban land-use dynamics. This study has developed an integrated model of urban growth called agent-integrated irregular automata (AIIA) by using vector geographic information system environment (i.e. both the data model and operations). The model was tested for the city of San Marcos, Texas to simulate two scenarios of urban growth. Specifically, the study aimed to answer whether incorporating commercial, industrial and institutional agents in the model and using social theories (e.g. utility functions) improves the conventional urban growth modeling. By validating against empirical land-use data, the results suggest that a holistic framework such as AIIA performs better than the existing irregular-automata-based urban growth modeling. 相似文献
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深化城市网络空间特征的认识,科学测度经济增长的溢出效应,对推进新时期区域协调发展具有重要意义。本文结合城市网络和网络外部性两种研究视角,基于网络分析和空间计量方法,使用互联网大数据构建信息网络、企业网络、人口网络三种流要素城市网络,对中国336个地级以上行政单元的网络空间异质性、经济增长溢出效应进行实证分析。研究发现：中国城市网络联系具有显著的空间异质性,呈现出“中心-外围”特点,形成全国范围和省域、城市群范围两种尺度下的空间结构,表现出兼具择优选择与地理邻近的复杂特征;网络关联下城市经济增长具有显著的正向和负向溢出效应,反映出网络外部性对区域经济增长的重要影响,对比实体空间溢出效应表现出地理邻近关系下的相似性,以及跨越省级边界的差异性;对于全国范围下的网络关联矩阵,使用对称化和标准化处理更为合适,表明省域和城市群是推进区域经济协调发展的重要载体。 相似文献
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上海及周边主要城镇城市用地扩展空间特征及其比较 总被引：45，自引：10，他引：35
基于多时段TM遥感影像资料,运用缓冲分析法对上海市区及其周边主要城镇城市用地扩展的时空特征进行了分析和比较。研究结果表明:1)区域城市土地利用扩展过程主要受距中心市区(CBD)的距离的影响;2)城市用地扩展在距CBD10km范围内主要表现为上海市区扩展的空间异向性,距CBD10km范围之外城市扩展的异向性则源于不同时期、不同方向上周边城镇的异速扩展过程,并受河流、渠系等小尺度地貌格局差异的影响;3)上海主要郊区城镇扩展可分为标准型、被动扩展型、平缓扩展型和不规则扩展型。 相似文献
18.
基于经济社会活动视角的城市空间演化过程模型 总被引：4，自引：0，他引：4
中国的快速城市化带来了诸多问题,亟需制定合理有效的城市空间政策以确保城市发展的可持续性。因此,开展城市空间发展过程模拟、实施政策检验对于推进新型城镇化和城市的健康发展具有重要意义。本文基于“土地利用/交通相互作用模型”(Land Use/Transport Interaction Model, LUTI),以经济社会活动为切入点,构建了城市空间演化过程模型(Urban Activity Spatial Evolution Model, UASEM),并进一步给出了UASEM模型各子模型的具体实现和模块之间衔接的逻辑结构,从可操作层面给出了模型的实现方法。该模型可用于模拟城市空间演化过程、检验政策实施等,将成为城市空间可持续发展模拟分析研究的重要工具。 相似文献
19.
城市土地潜力分析--以南京市为例 总被引：9，自引：2，他引：7
研究城市土地潜力是城市建设者合理利用城市土地、提高城市土地利用效率、保护耕地的基础。该文利用GIS对土地、规划、环保、人口等相关数据进行整合,从房地产开发的角度建立测算最低经济容积率的模型,求得每块城市土地的经济容积率;基于GIS空间分析功能,分析城市土地利用现状与最低经济容积率,并用地域环境质量综合评价、历史文化名城保护规划等数据对结果进行修正,得出南京市城市土地潜力的数量、质量及空间分布。 相似文献
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中国城市土地绿色利用效率驱动因素及空间分异 总被引：1，自引：0，他引：1
以2009—2018年中国285个地级及以上城市为研究对象,测算各城市的城市土地绿色利用效率,对其驱动因素的空间异质性进行探究与分区。结果表明：① 城市土地绿色利用效率总体呈波动上升趋势,集聚特征显著,省际、省内差异明显;区域上,呈现西部＞东部＞中部的格局;规模等级上,随着城市规模等级降低而递增。② 城市土地绿色利用效率是众多因素交互驱动的结果,且各驱动因素均具有明显的空间异质性特征,呈现出空间带状或片状分布规律。③ 根据城市土地绿色利用效率驱动因素的空间异质性特征,可划分为产业结构高级化、环境规制和科技投入水平主导的东南地区;生态资源禀赋主导的华北地区;经济发展水平、城市空间集聚主导的西南地区;土地市场化主导的西北地区;人口集聚、土地财政、基础设施水平主导的东北地区。未来应因城施策、因地制宜,采取差异化的措施来提升城市土地绿色利用效率。 相似文献