基于案例推理的元胞自动机及大区域城市演变模拟   总被引：19，自引：0，他引：19  

黎夏  刘小平 《地理学报》2007,62(10):1097-1109

元胞自动机(CA) 被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系, 并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时, 定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA 转换规则获取的瓶颈问题, 提出了基于案例推理(CBR) 的CA 模型, 并对CBR 的k 近邻算法进行了改进, 使其能反映转换规则的时空动态性。将该模型应用于大区域的珠江三角洲城市演变中。实验结果显示, 其模拟的空间格局与实际情况吻合较好。与常规的基于Logistic 的CA 模型进行了对比, 所获得的模拟结果有更高的精度和更接近实际的空间格局, 特别在模拟较为复杂的区域时有更好的模拟效果。  相似文献   

全球2000年—2015年30 m分辨率逐年土地覆盖制图     

许晓聪  李冰洁  刘小平  黎夏  石茜 《遥感学报》2021,25(9):1896-1916

高时空分辨率的全球多类别土地覆盖数据对于地球系统的生物化学循环、气候变化等研究至关重要。目前公开的数据产品中,较高空间分辨率的全球多类别土地覆盖产品仅提供单一或短时期的数据,而全球逐年土地覆盖产品往往只有单一土地覆盖类型,难以从较长时间跨度上反映精细地物的年际变化。本文借助Google Earth Engine平台,利用现有多套全球土地覆盖产品、Landsat卫星系列影像、以及大量人工目视解译样本,结合多数据融合、时序变化检测和机器学习等的方法,研制了一套2000年—2015年全球30 m分辨率的逐年土地覆盖变化数据集AGLC-2000-2015（Annual Global Land Cover 2000-2015）。基于AGLC-2000-2015数据集,本文选择性分析了3个典型区域（中国珠江三角洲地区、青藏高原色林错湖区和亚马逊热带雨林区）的土地覆盖年际变化。结果显示,AGLC-2000-2015数据集达到了较高的精度水平：基准年份产品（AGLC-2015）的总体精度（OA）为76.10%,Kappa系数为0.72,显著优于现有30 m分辨率的全球土地覆盖产品Globeland 30（OA = 63.49%,Kappa = 0.58）、FROM-GLC（OA = 61.41%,Kappa = 0.55）和GLC-FCS30（OA = 63.46%,Kappa = 0.57）;年际间分类模型的总体精度和Kappa系数分别为84.10%和0.81,在各大洲的平均总体精度均超过80.00%,表明该模型在全球多类别土地覆盖分类中表现良好。3个典型区域的土地覆盖变化分析显示,中国珠江三角洲地区城市扩张趋势明显（195.96 km²/a）,其增量主要来源于耕地（84.88%）;青藏高原色林错湖泊对于气候变暖响应明显,湖区面积呈扩大趋势（17.95 km²/a）,湖面北岸扩张最为明显;亚马逊热带雨林南部区域毁林造田趋势明显,15 a间森林面积减少46356.53 km²,其中大部分转化为农田（39621.29 km²）。上述结果表明：AGLC-2000-2015数据集能够有效反映全球陆地区域在30 m空间分辨率下的地表覆盖分布及年际间的动态演化,为地表陆面过程研究和相关应用提供可靠的数据支撑。  相似文献   

耦合遥感观测和元胞自动机的城市扩张模拟   总被引：2，自引：0，他引：2  

张亦汉  黎夏  刘小平  乔纪纲  何执兼 《遥感学报》2013,17(4):872-886

在传统元胞自动机(CA)模型中,静态的模型参数和模型误差不能释放是影响城市扩张模拟效果的两个重要原因。文中引入集合卡尔曼滤波方法到CA模型中,提出了基于联合状态矩阵的地理元胞自动机。该模型在模拟过程中可以通过同化遥感观测数据,动态地调整模型参数和纠正模拟结果,使模型参数能够反映转换规则的时空变化,同时也能较好地释放积累的模型误差。将模型应用于东莞市的城市扩张模拟中,实验结果表明,模型能够准确地调整模型参数使之符合城市发展模式,同时也能有效地控制模型误差,其模拟的空间格局与真实情况吻合。  相似文献   

主成分分析与Cellular Automata在空间决策与城市模拟中的应用   总被引：42，自引：2，他引：42  

黎夏  叶嘉安 《中国科学D辑》2001,31(8):683-690

探讨了多准则判断技术（ＭＣＥ）在空间分析中所碰到的变量相关的问题．变量 之间的相关使得使用的权重不恰当，导致分析结果不合理．以城市发展的空间模拟为 例，指出了在一般的空间分析中所使用的因子有很大的相关性．提出了利用主成分分 析与“理想点”的方法来解决这一问题．结合单元自动演化（Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ａｕｔｏｍａｔａ）和地理信息系统（ＧＩＳ），将该方法应用在城市形态的优化模拟中．  相似文献   

地理模拟优化系统(GeoSOS)及其在地理国情分析中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

黎夏  李丹  刘小平 《测绘学报》2017,46(10):1598-1608

第一次全国地理国情普查工作已基本完成,需要对所获取的地理国情监测数据进行空间统计分析,以得到地理国情的时空分布模式、演变规律及发展趋势,形成地理国情信息和知识。地理国情监测生成的基础数据源,可用于土地资源集约利用、城乡及城市群协调发展、生态环境保护等问题的空间智能决策分析,但目前有效的模拟分析工具还比较缺乏。笔者提出的地理模拟优化系统(GeoSOS)理论框架,耦合了地理过程模拟预测和空间优化,为上述研究提供了有利的理论支持和实用工具。为进一步方便与GIS进行无缝的链接,本文提出了基于ArcGIS插件的GeoSOS以方便进行高效的地理模拟分析。并以快速城市化地区的城市扩张与生态保护研究为例,通过在地理国情信息分析中的应用,得到了一些重要的发现。模拟结果显示,按照现在的发展趋势,广东省优化开发区域在2020年其土地开发强度将超出规定的约束指标,并发现各区域均存在大量城乡建设用地占用生态保护压力等级高和较高地块的现象,而基于土地开发强度和生态保护双重约束的城镇化扩张能够在满足约束指标的同时获得更紧凑的景观格局。表明GeoSOS及其ArcGIS插件可以成为地理国情信息分析的有利工具,并给出了今后需解决的问题和发展方向。  相似文献   

基于多智能体系统的空间决策行为及土地利用格局演变的模拟   总被引：7，自引：0，他引：7  

刘小平  黎夏  叶嘉安 《中国科学D辑》2006,36(11):1027-1036

探讨了基于多智能体系统(MAS)的城市土地利用动态变化模拟的新方法. 模型是由相互作用的环境层和多智能体层组成. 旨在探索城市中居民、房地产商、政府等多智能体之间, 以及多智能体与环境之间的相互作用而导致城市空间结构的演化过程. 以广州市海珠区为实验区, 模拟了其1995~2004年的土地利用动态变化情况. 并与元胞自动机(CA)模型进行了对比研究, 结果表明MAS在模拟较为复杂的城市时比CA有更高的精度和更接近实际的空间格局.  相似文献   

雷达差分干涉测量及其在地表沉降中的应用与展望     

艾彬  黎夏  卓莉  钱峻屏 《热带地理》2007,27(4):317-322

阐述了雷达差分干涉测量(D-InSAR)的基本原理,概括了国内外目前应用比较广泛的D-InSAR模型,针对长时间序列的城市地表沉降监测,应用较多的是基于相干点目标选择,相关的技术包括PSI、SBAS、CRT、CTA。通过多景数据的套合达到消除大气误差相位的目的。进一步总结了相关D-InSAR技术在地表沉降方面的应用进展。相关研究表明,D-InSAR技术能够应用于城市地表沉降监测,并且能够达到较高精度,逐步形成了完善的理论体系和技术处理流程。而且随着技术的发展,监测的时间尺度也在不断扩大、进一步拓展D-InSAR的试验区域。多种数据的结合和补充、方法的有效结合以及与传统的GPS、水准仪测量方法的结合是今后进一步关注的焦点和研究重点。  相似文献   

利用蚁群智能挖掘地理元胞自动机的转换规则   总被引：3，自引：0，他引：3  

刘小平  黎夏  叶嘉安  何晋强  陶嘉 《中国科学D辑》2007,37(6):824-834

提出了基于蚁群智能算法(Ant Colony Optimization, ACO)的地理元胞自动机(ACO-CA). 元胞自动机(CA)具有模拟和预测复杂的地理现象演变过程的能力. CA 的核心是如何定义转换规则, 但目前的方法所获取的转换规则大都是隐含的, 是通过数学公式来表达. 当研究区域较复杂时, 确定CA的模型结构和参数有一定困难, 需要使用智能式的方法获取有效的转换规则. 提出了一种基于蚁群智能来自动获取地理元胞自动机转换规则的新方法. 该方法所提取的转换规则毋需通过数学公式来表达, 能更方便和准确地描述自然界中的复杂关系, 并且这些规则比数学公式更容易让人理解. 将ACO-CA应用于广州市的城市模拟实验中, 取得了较好的结果. 并与See5.0决策树模型进行了对比研究, 对比实验结果表明: 蚁群智能算法在提取CA转换规则时比See5.0 模型更具有优势.  相似文献   

基于耦合地理模拟优化系统GeoSOS的农田保护区预警   总被引：4，自引：0，他引：4  

陈逸敏  黎夏  刘小平  李少英 《地理学报》2010,65(9):1137-1145

依据农田保护区规划与城市发展模拟相耦合的新思路,开展农田保护区预警研究。以广东番禺为实验区,首先利用基于多智能体的空间优化配置模型(AgentLA) 自动生成农田保护区范围。AgentLA模型能避免产生分散、破碎的空间格局,有利于保护区的管理和维护。通过地理模拟优化系统GeoSOS中的神经网络CA模型对研究区2025 年的城市发展格局进行三个情景的模拟：低速增长情景、基准情景和高速增长情景。最后利用GIS空间分析方法将预测结果与农田保护区相结合,提取农田保护与城市扩张产生冲突的区域。总体上,冲突的严重程度随着空间上城市扩张强度的增大而加剧,高速增长情景中冲突区域的面积较大。冲突区域的存在一方面说明了农田保护区需要相应的法律、法规支持,否则可能会因城市扩张而被侵占;另一方面也反映了农田保护与地区发展之间的冲突。因此,可以根据所提取的冲突区域面积大小、空间位置等特征,采取某种形式补偿,以此取得农田保护与地方利益之间的平衡。  相似文献   

基于Pareto多目标遗传算法的公共服务设施优化选址研究——以深圳市医院选址为例   总被引：2，自引：0，他引：2  

刘萌伟  黎夏 《热带地理》2010,30(6)

公共服务设施选址是一类复杂的多目标优化问题。传统遗传算法选址模型多将此问题转化为单目标优化问题,采用二进制或实数编码方式,在小规模数据下进行优化实验,其模型的空间搜索能力不足以满足当前设施优化选址的实际需求。文中基于Pareto多目标遗传算法,设计了行列号组合编码方式及多种重组方法相结合的遗传操作算子,构建了Pareto多目标遗传算法选址模型。实验表明,模型可较好地逼近Fonseca(2)测试函数的凹状解空间前沿,将模型应用于大规模数据环境下的深圳市公共设施优化选址中,取得了较好的实验结果。  相似文献