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元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。 相似文献
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本文以1990、1995、2000、2005年的上海市土地利用遥感监测数据为基本数据源,分析了1990-2005年上海市城市空间扩展 的时空特征。同时利用SLEUTH模型对城市空间扩展进行了模拟和精度验证,并对未来30年上海市城市空间扩展进行了预测。结果显示:1990-2005年,上海市城市空间扩展明显,城市面积净增加81 278hm2,净增长10.14%;在扩展的时间过程上呈现先减缓后加剧的趋势,2000-2005年城市用地扩展最为剧烈,城市面积净增加40 668hm2,净增长5.08%,填海造陆是该时期城市扩展的典型特征。SLEUTH模型可以较好地模拟预测上海市城市空间扩展的时空过程,不同时期模拟与遥感监测结果的Kappa系数最高达到了0.8476;未来30年,上海市城市用地将以年平均增长率1.63%的速度扩展,2040年城市用地面积将达到152 685hm2。城市扩展将占用耕地41 824hm2,年平均占用耕地1200hm2。城市扩展的方式主要是边缘增长,东部的浦东新区沿五洲大道向海方向、南部的徐汇区沿沪闵高架路向南,以及西部的嘉定区和青浦区沿京沪高速两侧向西的地区 均是未来城市扩展的主要方向。 相似文献
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城市空间格局变化监测能够反映城市建设空间的发展规律和特点，为城镇体系发展规划、优化以及城市空间开发集约利用等提供重要基础。该文选取山东省作为研究区域，以全省17个地级以上城市城区为研究对象和统计分析单元，以2000—2017年7个时期高分辨率正射影像提取其城区边界和部分时期内部结构数据，采用城市扩展面积、城市扩展速度、城市扩展强度及紧凑度等指标，对山东省17个地级市城市空间格局发展变化进行综合分析，对城市扩展、城市用地等进行评价。研究结果表明：山东省地级以上城市空间格局演变整体呈现出以济南青岛为中心的东西两极发展格局，整体发展较为均衡，但东西部差距依然较大。城市紧凑度较低，以粗放型土地增长模式扩展，面积扩张过快，占用耕地比例较高，土地集约利用程度不够。研究成果可为优化城市空间结构，促进城镇高效、集约、节约、绿色发展等提供了合理的建议以及技术支撑。 相似文献
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多中心组团发展是优化区域空间结构的重要路径，由此带来的城市空间扩展模式包含邻接型与跳跃式，亟需研究顾及城市空间多模式扩展的模拟技术。既有研究难以较好实现跳跃式斑块的模拟，主要存在无法展现城市增长过程或选取的“扩展种子点”随机性过大或模型适用尺度较小等问题。本文提出了一种耦合最大熵模型（MaxEnt）与近邻传播聚类（AP）的MaxEnt-AP-CA模型：利用MaxEnt模型寻找跳跃式扩展备选区域并进行筛选，减小了种子点的搜寻范围，降低了随机性和运算数据量，适用于更大尺度；结合AP算法得到种子点，展现跳跃式斑块的增长过程；引入“生长系数”实现多模式扩展的同步模拟。以重庆市主城都市区为研究区，使用MaxEnt-AP-CA模拟了2010—2020年城市用地的扩展情况，研究发现：(1) MaxEnt-AP所求种子点命中实际跳跃式斑块的准确性显著提高；(2)在精度指标上，最优参数下，MaxEnt-AP-CA的FoM峰值达到0.3061，精度相比传统CA模型具有明显提高；景观形态上，MaxEnt-AP-CA在斑块规模、破碎度、聚集度上与实际情况更为接近，且能保留更多的斑块形状特征，最优模拟结果与实际... 相似文献
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北京城市增长边界预测 总被引：2，自引：0，他引：2
为了遏制北京”摊大饼”式的城市发展模式,促进土地资源的集约、高效利用,引导国土空间合理布局,划定北京城市增长边界成为重要举措。本研究从城市内生发展动力角度,将遗传神经网络嵌入CA模型,建立北京城市增长边界预测模型,选定了自然、人口经济、区位、邻域、土地利用类型和政策规划6类因素共18个影响因子,预测北京市城市增长弹性边界。同时,从土地自身生态承载能力角度,用建设用地适宜性评价方法,选定了地形、地貌、公园水域、土地利用现状、自然保护区、城市用地距离为影响因子,划定北京市城市增长刚性边界。结果表明,利用该模型预测北京市2025年城市增长边界,总的面积匹配值为96%,模型精度较高;2025年北京市弹性增长边界总面积为1738.98 km2,刚性增长边界总面积为3297.01 km2。基于GANN-CA模型的城市增长边界划定方法对确定城市未来扩张方向有指导作用,可为城市规划和发展政策的制定提供依据。 相似文献
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模拟城市土地利用空间变化格局的研究,对未来区域规划以及实现可持续发展具有十分积极的作用。以往基于FLUS的研究栅格尺度较大,如何模拟快速发展中城市的复杂土地利用变化过程,挖掘土地利用变化驱动机制值得进一步探讨。本文构建了耦合FLUS和Markov的城市土地利用格局拟合框架,创新性地引入房价指标表征社会经济属性,以深圳为研究区,基于30 m空间分辨率小栅格尺度的土地利用分类数据和基础地理、路网河网、感兴趣点等多源空间变量,模拟不同发展情景下的未来城市土地利用空间格局,并通过随机森林进行土地利用变化驱动因素分析。研究结果表明:本文提出的耦合FLUS和Markov方法相较于传统CA模型（RFA-CA和Logistic-CA）精度更高（FoM=0.22）,能更准确地模拟快速发展中城市的土地利用变化过程;多情景土地利用格局制图结果验证了城市发展过程中生态控制线的重要性,进一步说明本文拟合框架在未来城市规划布局中的参考价值;医院、娱乐场所等的基础设施和公交、路网密度等的基础交通比自然因素（高程、坡度）对城市发展的影响更大,到海岸线距离会在一定程度上限制深圳内部土地利用变化过程。本研究所构建模型及精细制图结果,可为城市区域规划和空间格局模拟等相关研究提供参考依据和理论基础。 相似文献
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为获取望城区未来土地利用/覆盖的数量及空间分布情景,本文利用2009、2010、2012年土地利用/覆盖数据、DEM及社会经济数据,运用Logistic模型分析土地利用变化与各驱动因子间的定量关系,综合区域限制条件修正土地利用适宜性概率,最终耦合CA-Markov模型对2020年土地利用进行模拟与预测。模拟结果较好地揭示了望城区土地利用动态变化趋势,一定程度上指导该地区的土地资源优化配置。 相似文献
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城市交通与土地利用相互作用、相互影响。传统的城市空间模拟研究多关注交通对土地利用变化影响,缺少土地利用对路网空间形态影响的模拟。已有研究通常使用静态路网,不能表达土地利用与交通间的动态相互作用关系。本文以城市土地利用强度与城市道路网络空间分布间的正向关系,提出了基于城市土地利用强度的城市路网增长模拟模型。以唐山市为例,对其城市环路内的道路增长进行了模拟。结果表明,该模型能以城市土地利用强度的空间分布特征快速生成路网,反映城市土地利用对道路网络扩张的影响。模拟结果与实际路网具有高度的空间分布相似性。该模型可进一步与土地利用模拟模型结合,模拟城市土地利用与交通的动态相互作用。 相似文献
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大都市区增长是当前中国城镇化发展的一种主要模式,如何确定其最佳空间增长形态是新型城镇化关注的重要内容之一。本研究立足于未来“生态城市”建设理念,从自然资源生态敏感性和城市发展适宜性角度构建双重约束条件,利用元胞自动机模型构建了生态空间胁迫下的城市增长过程模拟框架,探讨了边缘性增长、生态性增长与协调性增长3种发展模式,并从建设适宜性、生态安全性与斑块紧凑性等角度构建评价指标对模拟方案进行定量化对比。最后,以长江中游城市群的南昌大都市区进行实例应用,结果表明,协调性空间增长模式能最大程度降低城市建设对生态安全空间的侵蚀,大都市区在制定城市增长边界等空间政策时宜参考此种发展模式,基于生态空间胁迫分析的城市增长过程建模是一种有用的规划决策情景分析工具。 相似文献
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针对西部城市土地利用结构不合理等问题,采用层次分析法、线性规划法等,建立土地结构定量评价模型和建设用地最优供应模型;以西安为例,对城市用地结构效能进行定量评价,测算土地最优供应比例。结果表明:西安城市用地结构效能指数为0.691,属于潜力级别的Ⅱ级,城市用地结构趋于合理,尚具有进一步优化的空间;优化后的西安商服用地、工矿仓储用地、居住用地、公共管理与公共服务用地、特殊用地、城市交通用地占比分别为10.7%、25.7%、22.2%、18.9%、4.0%、18.5%,适当提高商服、公共管理与公共服务、城市交通用地,降低工矿仓储、居住、特殊用地。最后,提出了西安城市用地结构的优化建议:增加商服用地比例,提升主城区经济发展能力;优化工矿仓储用地布局,引导工业企业入园;放缓商品房供地,优化保障性住房用地结构;适度增加公共管理与公共服务用地,提升城市综合服务功能;增加城市交通用地面积,提高配套服务水平。 相似文献
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文章以桂西为研究区域,以土地开发建设适宜性评价为研究对象,依据土地适宜性评价原则和评价因子,基于地理信息系统（GIS）技术强大的空间分析功能建立土地适宜性评价模型,统计桂西适宜开发建设土地的空间位置、分布与面积,为国土资源管理提供参考。 相似文献
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为了在微观层次上正确地描述各土地单元之间的相互作用,本次研究引入基于地理特征CA的城市土地利用演化仿真模型(CFCA-Urban),以城市生态机制理论为基础,结合城市土地利用演化的具体情况,首先在城市土地利用演化仿真模型(CFCA-Urban)思想的基础上,引入蒙特卡罗随机方法,借助"元胞单元生命值"和"元胞状态突变"等概念,利用可行方法获取元胞单元的交通属性,充分考虑城市生态景观、自组织机制和人为干预等宏观因素对原有模型思想进行了扩展,在接下来的工作中运用GIS技术将模型思想进行了软件实现,最后以深圳特区作为研究区域对2000~2010年土地利用时空演化进行了仿真和模拟。实证结果表明,城市土地利用演化仿真模型(CFCA-Urban)对于我们理解城市土地利用演化的发展规律和特征,指导城市决策者的实际工作具有重要的意义。客观而言,实证预测结果并不能作为深圳特区城市发展的精确预测,而是提供了一种大致的可能性。模型思想虽做扩展,但CFCA-Urban模型也还处于尝试性研究阶段,模型的精度和真实性尚待提高,留下了巨大的后续研究空间。 相似文献
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FLUS-UGB多情景模拟的珠江三角洲城市增长边界划定 总被引：2，自引：0，他引：2
城市增长边界（UGBs）能够控制城市空间的无序蔓延并引导城市合理增长,多发展情景下的UGBs是对不同规划条件下城市未来发展空间范围进行界定的常用方法。元胞自动机（CA）模型能对未来城市发展进行动态的预测,并已广泛的应用于UGBs的划定中。然而,目前的方法和模型大多只针对单一的城市发展情景进行UGBs的划定,较少能对未来多种发展情景下的UGBs进行准确划定。因此,针对这个问题本文提出了一种基于未来用地模拟（FLUS）模型和膨胀与腐蚀的算法的多情景UGBs划定模型（FLUS-UGB）。本文选取珠江三角洲地区为研究区,在对2000-2013年珠江三角洲地区城市土地利用进行模拟和验证的基础上（Kappa系数为0.715,总体精度为94.539%）,预测了2013-2050年基准、耕地保护及生态控制3种情景下珠江三角洲地区的城市扩张,并根据预测结果对该地区UGBs进行划定。结果显示,该方法能够针对不同的城市发展情景进行相应UGBs的划定,具有较好的可靠性及适用性。 相似文献
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基于多目标遗传算法和FLUS模型的西北农牧交错带土地利用优化配置 总被引：1，自引：0，他引：1
西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传算法和FLUS模型的应用可以从多方面（数量结构、空间布局、综合效益）完善土地利用优化配置,为土地利用优化配置提供更多的选择方案。本文选用多目标遗传算法和FLUS模型对该区域进行2025年的土地利用变化模拟,通过设置自然发展、生态保护优先、经济发展优先、生态-经济均衡4种情景,探讨了如何在兼顾生态环境保护与社会经济发展的情况下进行土地利用的优化配置。结果表明,基于生态-经济均衡情景下的优化方案,土地利用类型的数量结构和空间布局更为合理,其综合效益优于另外3种情景。该情景在合理限制经济发展速度的前提下,使生态建设获得稳定发展,其经济效益较生态保护优先情景下增长了8.96%,生态效益较经济发展优先情景下增长了0.77%,在生态保护与经济发展2种目标之间达到平衡,为西北农牧交错带的土地利用规划提供了决策辅助。 相似文献
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面向新时代国土空间规划的要求,城镇用地扩展与农业空间、生态空间的关系面临新的挑战,而城镇用地扩展模拟可为制定国土空间规划政策提供科学支持。城镇建设用地斑块的空间特征,是城镇用地扩展的重要影响因素,且与元胞层面处于不同层级,因此分层级耦合元胞与斑块的空间特征,能够提升模拟的精度和科学性。以上海大都市圈为例,本文构建一种兼顾城镇建设用地空间网络结构和变量层级关系的CA模型(Spatial Network-Hierarchical Generalized Linear-Cellular Automata, SN-HGLM-CA)。首先通过城镇建设用地空间网络模型提取斑块的空间特征,再利用分层广义线性模型考虑变量间的层级关系,得到城镇用地扩展的适宜性概率,继而嵌入元胞自动机模型中进行城镇用地扩展的模拟。本研究得到以下研究结论：(1)基于城镇建设用地斑块构建的空间网络模型,对于识别城镇建设用地的空间重要性特征和挖掘其扩展规律具有重要意义;(2) HGLM模型能够揭示城镇建设用地扩展中元胞和斑块的层级性关系,有助于提高CA模型的科学性和模拟精度;(3)基于SN-HGLM-CA模型的城镇用地扩展模拟... 相似文献
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日前,随着天津市东丽区军粮城街等7个街道土地利用总体规划（2006—2020年）获得市政府批准,天津市、区县、乡镇三级土地利用总体规划修编工作完成。修编后的《规划》更加注重优化各类用地结构和布局,提出了“两城优化调整,滨海重点发展,西部协同发展,南北适度拓展,北端生态保育”的土地利用空间战略,构建了“一轴两带、三区九廊道、 相似文献
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采用深圳市2010年、2015年和2016年的土地利用现状数据,运用FLUS模型对自然发展情景、生态安全情景和生态优化情景3种情景下2030年深圳市土地利用结构和空间布局的变化进行模拟。研究结果表明:以2010年为基期模拟2015年土地利用布局的kappa指数为0.862,模拟结果较为理想。3种情景下深圳市2030年土地利用布局既有共性也存在差异。生态优化情景在禁止建设区把部分生产性用地转变为具有重要生态功能的林地,在限制建设区严格控制新增建设用地,在集中连片的控制区内限制生产活动,比自然发展情景和生态安全情景更能达到城市建设和生态保护的双重目标。 相似文献