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基于多目标决策和CA 模型的土地利用变化 预测模型及其应用 总被引：17，自引：1，他引：16
结合宏观用地总体需求与微观土地利用适宜性, 集成灰色预测模型、多目标决策模型、 元胞自动机模型、地理信息系统技术方法, 建立了GCMG 土地利用变化预测模型。GCMG 模型包括非空间和空间2 个模块, 非空间模块侧重依据宏观社会经济发展趋势预测研究区未 来的总体用地需求变化, 而空间模块集成多目标决策模型、元胞自动机、地理信息系统等技 术方法实现了基于土地适宜性的土地利用空间配置。运用该模型对龙海市2000-2010 年土地 利用变化进行了情景模拟, 结果表明园地和建设用地是该区域内变化最为显著的用地类型, 基本农田保护政策严格实施与否将对龙海市未来土地利用变化产生深远的影响。GCMG 模型 在龙海市的应用实例表明, 该模型将土地利用系统作为一个整体, 兼顾到区域宏观水平上的 土地利用需求与局部尺度上的土地利用适宜性, 能够较好地同时模拟不同土地利用类型以及 不同人类决策情景下的土地利用转换概率, 因而可为理解土地利用多尺度复杂系统提供一定 的帮助。 相似文献
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基于元胞自动机模型的土地利用变化模拟——以大连经济技术开发区为例 总被引：10，自引：2，他引：8
元胞自动机模型已经成为模拟土地利用变化的重要方法。传统土地模拟方法中侧重于通过分析影响土地利用变化的因素来构建预测模型,较少从土地利用类型变化及其相互作用的空间角度来关注模型构建。本文以1998年、2004年和2009年1:10000土地利用数据,利用Python语言结合GDAL与Numpy类库实现局部土地利用竞争的元胞自动机模型原型开发,并用于模拟大连市经济技术开发区1998-2009年土地利用变化模拟。研究结果:1建立了发掘多地类之间相互作用关系的试验方法,研究适用于具有明确物理意义的多地类元胞自动机模拟模型;2该模型具有好的模拟精度,对建设用地、农用地和林地等3种不同类型用地进行同时模拟,其对应Kappa系数分别为0.762,0.634和0.678;3该模型建立了研究不同种地类协调作用的基本方法,可以用于进一步研究土地利用变化地类之间驱动原理。 相似文献
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元胞自动机和多主体模型在土地利用变化模拟中的应用 总被引：4，自引：1，他引：3
土地利用变化模拟研究是土地利用变化研究的重要分支。复杂系统理论的完善和系统模拟平台的发展使得复杂系统模拟方法在土地利用变化模拟研究中的优势越来越明显,元胞自动机模型和多主体模型正是基于复杂系统理论模拟研究的代表。本文简要回顾了土地利用变化模拟研究进展,探讨了土地利用变化的内在机理,着重分析了元胞自动机和多主体模型的内涵、研究热点、模拟平台和优缺点等,并对其今后在土地利用变化模拟研究的发展趋势进行了展望,以期为土地利用变化模拟研究提供参考。 相似文献
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具备时空计算特征的元胞自动机 (CA)模型与地理信息系统 (GIS)集成在地理过程模拟方面具有很大的优势 ,但标准CA在邻居规则等方面的严格定义制约了CA对真实世界的模拟能力。在分析了元胞空间关系和元胞邻居描述的基础上 ,该文提出元胞邻居不仅存在几何空间上的邻接形式 ,还存在空间上不邻接但属性上相关的邻居形式。传统思路的模型扩展很难完全解决CA的局限性 ,基于关系数据库来定义和选择元胞邻居是一种有益的理论尝试。以时空为载体的文化革新扩散系统具有多空间扩散形式和遗传特征 ,相对于标准CA基于关系数据库的CA扩展模型可以更真实地对其进行时空模拟 ,笔者以服装传播为典型案例做实验研究 ,取得了比较满意的实验结果。认为基于关系数据库的CA扩展模型比较适用于具有多空间扩散形式的复杂系统的过程模拟。 相似文献
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土地利用空间优化是实现土地资源合理利用和区域可持续发展的重要途径和手段,是目前研究的一个热点,在文献阅读的基础上,分析比较了数理统计模型、CLUE-S模型、元胞自动机模型、多智能体系统模型四种土地利用空间优化方法的优缺点.结果是:多智能体系统模型从土地利用的主体出发,选择影响土地利用空间优化的驱动因素,抽象定量化表达智能体的行为准则,利用智能优化算法来选择土地利用类型在空间上的演变过程,并在多目标函数及约束条件下判断土地利用空间优化方案的优劣性,很好的解决了土地利用空间优化过程中土地利用主体、土地利用环境、土地利用类型三个最主要问题在空间上的演变,比数理统计模型、CLUE-S模型、元胞自动机模型在土地利用空间优化方面更具有优势,是未来土地利用空间优化方法的发展趋势. 相似文献
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基于生命周期理论的煤矿区 土地利用演化模拟 总被引：7，自引：0，他引：7
准确、可靠地模拟和预测煤矿区土地利用结构的变化,是矿区制定土地利用规划、土地复垦措施的重要依据。考虑到元胞自动机模型(CA)在土地利用结构变化模拟和预测方面的优越性能,将CA模型引入了矿区土地利用结构变化的模拟和预测。但矿区在不同的发展阶段,土地利用类型之间的转换具有不同方式,使得土地利用结构的演化存在阶段性的特点。因而利用CA模型对矿区的土地利用变化进行模拟和预测,就要求在不同阶段使用不同的转换规则,而传统CA模型难以满足这样的要求。本文基于矿区生命周期理论,改进了传统CA模型,通过控制变量的引入,实现了元胞转换规则的动态获取和应用。为了验证模型的有效性,以潞安矿区为研究区域,常村矿为研究对象,利用改进的模型对常村矿的土地利用空间结构进行了成熟期和衰退期的预测。通过和传统CA模型预测结果的比较,表明该模型的预测结果和矿区的不同阶段的土地利用演化特点比较吻合。因此该模型能够提高矿区土地利用结构演变模拟和预测的精度,是有效可行的方法。 相似文献
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基于关系数据库的CA模型扩展和时空模拟实验研究 总被引：10，自引：0，他引：10
具备时空计算特征的元胞自动机（CA）模型与地理信息系统（GIS）集成在地理过程模拟方面具有很大的优势，但标准CA在邻居规则等方面的严格定义制约了CA对真实世界的模拟能力，在分析了元胞空间关系和元胞邻居描述的基础上，该文提出元胞邻居不仅存在几何空间上的邻接形式，还存在空间上不邻接但属性上相关的邻居形式，传统思路的模型扩展很难完全解决CA的局限性，基于关系数据库来定义和选择元胞邻居是一种有益的理论尝试，以时空为载体的文化革新扩散系统具有多空间扩散形式和遗传特征，相对于标准CA基于关系数据库的CA扩展模型可以更真实地对其进行时空模拟，笔者以服装传播为典型案例做实验研究，取得了比较满意的实验结果，认为基于关系数据库的CA扩展模型比较适用于具有多空间扩散形式的复杂系统的过程模拟。 相似文献
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基于区块特征的元胞自动机土地利用演化模型研究 总被引：1，自引：1，他引：0
针对传统元胞自动机模型中栅格式规则空间模拟复杂地理元素精度不高的问题,提出一种基于土地区块特征的非规则空间元胞自动机模型,以地理单元实质不规则实体形状作为元胞空间单元,进行土地利用变化的仿真模拟,运用MapInfo建立非规则空间元胞自动机模型的应用软件.对头灶镇土地利用演化的实证研究表明,非规则空间元胞自动机模型可以更真实地描述元胞地理信息、局部空间关系和演化规则,可为城市规划提供决策支持. 相似文献
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《地理与地理信息科学》2017,(2)
元胞自动机是模拟土地利用时空演变的重要建模工具,但其经典框架主要根据历史变化规律进行空间"自下而上"驱动,这种模拟机制缺乏对宏观土地供需平衡以及空间发展政策等"自上而下"机制的整合,难以科学解释中长期土地利用变化过程。该文利用金字塔架构解释城市空间增长的复合驱动力,提出了"顶层土地供需平衡-中层空间政策引导-底层元胞状态演化"多尺度联合驱动的土地利用变化模拟框架。以广州都市区为案例,利用改进模型对其2010-2030年的城市扩张过程进行了模拟,并对结果进行了精度对比和案例举证。研究表明,多尺度联合驱动进一步增强了元胞自动机模型对现实世界的仿真能力,多尺度空间协同是地理时空过程建模的发展方向。 相似文献
10.
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
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上海城市建成环境对居民通勤方式选择的影响 总被引：14，自引：2，他引：12
伴随中国快速城市化与机动化进程,私人汽车拥有量不断增长,由此引起的交通拥堵和环境问题已成为制约中国城市可持续发展的难题。基于上海市区的居民通勤问卷调查数据,采用多项Logit模型检验了街道尺度城市建成环境对于居民通勤方式选择的影响,结果表明,在控制了其他因素后,提高居住地的人口密度、土地利用混合度与十字路口比重,可以减少小汽车通勤方式的选择,而就业地建成环境对居民通勤方式选择影响相对较弱;建成环境对通勤方式选择的影响会因个体的社会经济异质性而不同。这些结论为通过优化土地利用规划来优化居民通勤结构的城市交通和城市规划政策提供了启示。 相似文献
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城市家庭居住地选址的空间异质性分析——以美国佛罗里达州橙县为例 总被引：1，自引：0，他引：1
家庭选择居住地的行为天然具有空间性, 因而空间异质性效应是家庭居住地选址建模不可忽视的因素。传统的居住地选址模型基于空间一致性假设, 即假设影响因素对家庭的居住地选择行为的影响在空间上一致, 因而忽略了空间异质性效应。基于多项Logit 模型构建了居住地选址模型, 并在两个空间尺度和5 个子区域中分别应用该模型, 来反映影响因素的影响作用在空间上的变化。以美国佛罗里达州橙县家庭选址为例进行实证研究, 结果表明:家庭居住地选址行为的影响因素在不同的空间位置和空间尺度上具有不同的作用, 因而存在显著的空间异质性。尽管以美国地区为例, 但所得结论对国内案例区研究同样具有借鉴意义。 相似文献
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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
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Armed-conflicts often occur in tropical areas considered to be of high ‘conservation-value’, termed as such for their biodiversity or carbon-storage functions. Despite this important overlap, few studies have assessed how forest-biomass is affected by armed-conflicts. Thus, in this paper we develop a multinomial logit model to examine how outcomes of the interactions between carbon-storage, armed-conflict and deforestation rates are linked to social, institutional and economic factors. We use Colombia as a case study because of its protracted armed-conflict, high forest-cover, sustained deforestation rates and on-going peace processes. Our empirical results show that the impacts of armed-conflicts on forest-cover are connected to specific socio-economical processes, such as unequal land distribution and land-grabbing, which typically occurs as part of ‘agricultural colonization’. Findings address a research gap by providing statistically sound evidence for associations between armed-conflicts and land-related grievances, which has rarely been demonstrated empirically. Our results also suggest that forest commons are associated with reduced armed-conflict, and simultaneously provide contributions to carbon storage and to meeting basic needs. Moreover, our forest-conflict transition models provide useful visual means to capture and relay to policymakers-the causes of forest cover-changes in a conflict-affected country. Finally, our findings imply that in dedicating their efforts to resolving land-ownership disputes, the Colombian government might uphold their international climate change commitments via reducing deforestation and hence forest based carbon emissions, while pursuing their national security objective via undermining opportunities for guerrilla groups to operate. 相似文献
15.
A neighbor decay cellular automata approach for simulating urban expansion based on particle swarm intelligence 总被引：1，自引：0，他引：1
Jiangfu Liao Guofan Shao Quanyi Qiu Cuiping Wang Shuanning Zheng 《International journal of geographical information science》2014,28(4):720-738
Simulation and quantitative analysis of urban land use change are effective ways to investigate urban form evolution. Cellular Automata (CA) has been used as a convenient and useful tool for simulating urban land use change. However, the key issue for CA models is the definition of the transition rules, and a number of statistical or artificial intelligence methods may be used to obtain the optimal rules. Neighborhood configuration is a basic component of transition rules, and is characterized by a distance decay effect. However, many CA models do not consider the neighbor decay effect in cellular space. This paper presents a neighbor decay cellular automata model based on particle swarm optimization (PSO-NDCA). We used particle swarm optimization (PSO) to find transition rules and considered the decay effect of the cellular neighborhood. A negative power exponential function was used to compute the decay coefficient of the cellular neighborhood in the model. By calculating the cumulative differences between simulation results and the sample data, the PSO automatically searched for the optimal combination of parameters of the transition rules. Using Xiamen City as a case study, we simulated urban land use changes for the periods 1992–1997 and 2002–2007. Results showed that the PSO-NDCA model had a higher prediction accuracy for built-up land, and a higher overall accuracy and Kappa coefficient than the urban CA model based on particle swarm optimization. The study demonstrates that there exist optimal neighborhood decay coefficients in accordance with the regional characteristics of an area. Urban CA modelling should take into account the role of neighborhood decay. 相似文献
16.
休息日与工作日居民购物时空间决策因素及差异比较 总被引：4，自引：1，他引：3
居民购物时空间决策及其影响机制的研究往往将时间与空间分裂开来单独进行考虑,忽略时间与空间自身的内在联系。利用2007年北京市居民活动日志调查获取的第一手数据,通过构建影响居民购物时空间决策的9个选项,利用多项Logit模型,探讨北京市居民购物行为的时空间决策因素,并对休息日与工作日之间的差异进行比较。结果表明,休息日居民购物时空间决策属于单因素主导影响模式,购物持续时间的影响最为显著;工作日居民购物时空间决策属于多因素综合影响模式,是否多目的购物和巡回次数的影响显著提升。说明工作日由于受到工作等生存性活动的影响,购物等非生存性活动的时空间选择受到较大制约。 相似文献
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To fully understand forest resources, it is imperative to understand the social context in which the forests exist. A pivotal part of that context is the forest ownership. It is the owners, operating within biophysical and social constraints, who ultimately decide if the land will remain forested, how the resources will be used, and by whom. Forest ownership patterns vary substantially across the United States. These distributions are traditionally represented with tabular statistics that fail to capture the spatial patterns of ownership. Existing spatial products are not sufficient for many strategic-level planning needs because they are not electronically available for large areas (e.g., parcels maps) or do not provide detailed ownership categories (e.g., only depict private versus public ownership). Thiessen polygon, multinomial logit, and classification tree methods were tested for producing a forest ownership spatial dataset across four states with divergent ownership patterns: Alabama, Arizona, Michigan, and Oregon. Over 17,000 sample points with classified forest ownership, collected as part of the USDA Forest Service, Forest Inventory and Analysis (FIA) program, were divided into two datasets, one used as the dependent variable across all of the models and 10 percent of the points were retained for validation across the models. Additional model inputs included a polygon coverage of public lands from the Conservation Biology Institute’s Protected Areas Database (PAD) and data representing human population pressures, road densities, forest characteristics, land cover, and other attributes. The Thiessen polygon approach predicted ownership patterns based on proximity to the sample points in the model dataset and subsequent combining with the PAD ownership data layer. The multinomial logit and classification tree approaches predicted the ownership at the validation points based on the PAD ownership information and data representing human population, road, forest, land cover, and other attributes. The percentage of validation points across the four states correctly predicted ranged from 76.3 to 78.9 among the methods with corresponding weighted kappa values ranging from 0.73 to 0.76. Different methods performed slightly, but statistically significantly, better in different states Overall, the Thiessen polygon method was deemed preferable because: it has a lower bias towards dominant ownership categories; requires fewer inputs; and is simpler to implement. 相似文献
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CA-Markov模型的空间尺度敏感性研究 总被引：3，自引：0，他引：3
以广州市花都区为研究区,研究利用CA-Markov模型进行土地利用变化模拟的空间尺度敏感性特征,结论如下:①元胞尺寸的选择会明显影响模拟结果,元胞尺寸越大,模拟结果精度越低。模型中存在元胞尺寸的阈值,当元胞尺寸超出该阈值时,模拟结果的精度急剧下降,因此对于元胞尺寸的选择必须要慎重。②邻域类型的选择也会对模拟结果产生影响。采用3×3冯诺依曼邻域的模拟结果会比3×3摩尔邻域和5×5摩尔邻域生成更多的斑块数量和更高的斑块密度,但是模拟结果的Kappa系数值相差不大。 相似文献