Examining the sensitivity of spatial scale in cellular automata Markov chain simulation of land use change   总被引：2，自引：0，他引：2  

Hao Wu  Zhen Li  Keith C. Clarke  Wenzhong Shi  Anqi Lin 《International journal of geographical information science》2019,33(5):1040-1061

Understanding the spatial scale sensitivity of cellular automata is crucial for improving the accuracy of land use change simulation. We propose a framework based on a response surface method to comprehensively explore spatial scale sensitivity of the cellular automata Markov chain (CA-Markov) model, and present a hybrid evaluation model for expressing simulation accuracy that merges the strengths of the Kappa coefficient and of Contagion index. Three Landsat-Thematic Mapper remote sensing images of Wuhan in 1987, 1996, and 2005 were used to extract land use information. The results demonstrate that the spatial scale sensitivity of the CA-Markov model resulting from individual components and their combinations are both worthy of attention. The utility of our proposed hybrid evaluation model and response surface method to investigate the sensitivity has proven to be more accurate than the single Kappa coefficient method and more efficient than traditional methods. The findings also show that the CA-Markov model is more sensitive to neighborhood size than to cell size or neighborhood type considering individual component effects. Particularly, the bilateral and trilateral interactions between neighborhood and cell size result in a more remarkable scale effect than that of a single cell size.  相似文献   

土质边坡失稳判别的CA-AA耦合模型     

王羽  肖盛燮  冯五一  张元才  于忆骅 《吉林大学学报(地球科学版)》2010,40(1):148-152

解决边坡稳定性问题的关键是确定最危险滑动面(潜在最危险滑动面)和边坡的稳定系数。将蚁群算法用于求解土质的边坡稳定性问题。针对蚁群算法在演化过程中存在停滞和过早收敛的现象,对基本蚁群算法的结构形式和蚂蚁转移概率的计算进行了改进。构建了一种新的蚁群算法——元胞蚁群算法(CA-AA)。在文武坡边坡稳定性判别中,利用CA-AA法计算得到其稳定系数为1.37,略小于《岩土工程勘察规范》不平衡推力法计算值,弥补了不平衡推力法的不足,更接近实际。算例结果表明:元胞蚁群算法(CA-AA)总能搜索到问题的全局最优解,且搜索效率也有较大的提高。  相似文献   

山城眺望空间OSCA模型构建及应用   总被引：2，自引：0，他引：2  

王烁棋  赵亮 《地球信息科学学报》2021,23(9):1559-1574

山体是大自然赋予城市的天然景观资源,通过山与城市中建筑群构成的山城空间关系,可形成多类型的眺望景观。当前山城眺望景观在建设热潮中不断被破坏,逐渐消失在林立的高楼中,需要进行一定的控制和保护。以济南市中心城区为例,基于眺望控制分区,寻找城市建筑发展演变、分区建设的规律,结合元胞自动机与多智能体,提出基于眺望景观控制下的山城眺望空间CA-OSCA模型（Overlooking Space Cellular Automata）,构建山城眺望空间演变模型。利用GIS等数据分析平台,对模拟结果进行分析,构建真实城市空间下的未来山城眺望空间景观三维模型,以更加直观、真实地方法探讨在眺望景观分区控制的影响下,未来城市空间结构的发展模式,最终为未来山城眺望景观空间的控制与保护以及眺望景观保护下,山城城市未来空间发展结构提出发展策略。  相似文献   

城市元胞自动机扩展邻域效应的测量与校准研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

廖江福  唐立娜  王翠平  许通 《地理科学进展》2014,33(12):1624-1633

城市元胞模型由于在定量分析与预测城市动态的潜力而受到众多研究者的持续关注.邻域规则是主导城市元胞模型模拟过程的关键组件.研究表明,不同土地利用组合间存在显著的邻域效应,且邻域效应具有惯性、排斥和吸引等影响.然而,传统城市元胞模型主要考虑的是特定分辨率下较小窗口的邻域范围.本文尝试刻画更大窗口的邻域效应及其对元胞模型的影响.基于测量的扩展邻域因子,应用粒子群优化算法校准大窗口邻域规则,并创建了考虑扩展邻域效应的城市元胞模型.为验证模型有效性,将其应用于模拟厦门市1995-2010年期间的城市扩张动态.与3×3摩尔邻域的逻辑回归模型相比较,1995-2010年期间的建设用地模拟精度从80.7％提高到83.9％,总体精度从87.8％提高到89.6％,Kappa系数从70.0％提高到74.5％,表明考虑扩展邻域效应的城市模型取得了更好的模拟效果.  相似文献   

An agent-integrated irregular automata model of urban land-use dynamics   总被引：2，自引：0，他引：2  

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   

基于CA模型的佛山市建设用地动态变化研究     

毛华锐  杨武年  桑学佳 《地理信息世界》2014,(5)

元胞自动机具有能模拟复杂动态系统的强大能力,本文采用了多约束条件的元胞自动机模型,以广东佛山市2000年、2006年和2012年建设用地的变化为例,从自然、社会经济发展等方面综合考虑选取了高程、坡度、人口密度、道路交通、水系等对城市建设用地发展变化起决定作用的诸多因子,利用马尔科夫概率矩阵计算2000年~2006年建设用地变化,推算建设用地转移总量。结合Logistic-CA模型和决策树-CA模型,预测模拟了2012年的建设用地分布并与实际相比较,分析其整体精度和误差来源。结果显示基于CA模型的建设用地动态发展模拟具有良好的效果,可以为城市的发展规划,过程演变提供虚拟的实验手段和科学依据。  相似文献   

基于人工蜂群CA模型的南京市土地利用变化模拟与预测     

吴掠桅  刘耿 《测绘通报》2022,(2):95-99

以南京市为例,构建人工蜂群元胞自动机（CA_ABC）模型,对2000—2007年的土地利用变化进行模拟以实现CA_ABC模型的校正,并以2007—2015年的土地利用变化为案例,验证该模型的有效性。模拟结果总体精度（OA）2007年为87.79%,2015年为80.61%;模拟结果的品质因数（FOM）2007年为21.23%,2015年为19.25%。基于CA_ABC模型和马尔可夫链预测未来城市土地总量,对南京市2025和2035年的土地利用格局进行了预测,对城市扩张和生态用地被侵占现象进行分析。模型预测结果表明,未来20年的城市扩张主要以牺牲耕地和林地为代价,2025和2035年80%的城市扩张面积来源于对耕地面积的侵占,17%的城市面积扩张是由2015年的林地转换得到的。研究表明,准确模拟、预测未来城市格局及评估城市扩张能够对生态用地侵占,以及为决策者合理规划城市、推动城市可持续发展提供帮助。  相似文献   

顾及空间尺度效应的城市土地利用变化精细化模拟     

李岩  林安琪  吴浩  吴霞  岑鲁豫  刘荷  江志猛 《地理学报》2022,77(11):2738-2756

城市土地利用变化模拟是优化土地资源配置的科学依据,提高其精细化程度和可靠性有助于准确把握城市用地发展趋势,对城市土地资源精准调控具有重要意义。基于宏观遥感分类的土地利用变化模拟,难以在街区尺度上揭示城市用地社会功能变化及精细化模拟中空间尺度效应来源和作用机理。本文联合遥感影像和POI数据识别出城市土地利用精细化特征,运用响应面法率定土地利用精细化模拟的最优空间尺度组合,在此基础上,利用CA-Markov模型开展了未来土地利用变化的精细化模拟。以武汉市中心城区为应用案例,研究结果表明：基于POI 的城市土地利用精细化识别方法,可以深度解析城市建设用地的社会功能,极大改善了传统基于遥感的土地覆被宏观解译效果;研究区土地利用变化元胞自动机精细化模拟的最优空间尺度组合是30 m元胞、7×7邻域以及冯诺依曼邻域类型,采用最优空间尺度组合能够提高土地利用变化精细化模拟的可靠性。响应面试验设计结果可有效识别精细化模拟过程中空间尺度效应的主要来源,并区分其对模拟精度的影响程度与正负效应;预计到2025年,研究区建设用地范围将继续向周边扩张,各类型用地之间互为交织,土地利用空间格局将呈更加破碎化趋势。  相似文献   

基于CA模型的佛山市建设用地动态变化研究     

毛华锐  杨武年  桑学佳 《测绘软科学研究》2014,(5):19-23

元胞自动机具有能模拟复杂动态系统的强大能力,本文采用了多约束条件的元胞自动机模型,以广东佛山市2000年、2006年和2012年建设用地的变化为例,从自然、社会经济发展等方面综合考虑选取了高程、坡度、人口密度、道路交通、水系等对城市建设用地发展变化起决定作用的诸多因子,利用马尔科夫概率矩阵计算2000年～2006年建设用地变化,推算建设用地转移总量。结合Logistic-CA模型和决策树-CA模型,预测模拟了2012年的建设用地分布并与实际相比较,分析其整体精度和误差来源。结果显示基于CA模型的建设用地动态发展模拟具有良好的效果,可以为城市的发展规划,过程演变提供虚拟的实验手段和科学依据。  相似文献   

Effect of nitrogen and phosphorus on the growth of a red tide dinoflagellateScrippsiella trochoidea (Stein) Loeblich III     

Qin Xiao-ming  Qian Pei-yuan  Zou Jing-zhong 《中国海洋湖沼学报》1999,17(3):212-218

Scrippsiella trochoidea (Stein) Loeblich III was grown in a nitrogen-or phosphorus-limited batch culture system in laboratory. Growth rates and cellular Chl-a were measured as functions of nitrate and phosphate concentrations. Growth rates were hyperbolic with both nitrate and phosphate concentration and fit the Monod equation. The minimum cell quota of nitrogen and phosphorus and then the optimum N∶P ratio ofS. trochoidea were estimated in this study. Measurement of phosphate concentration in Jiaozhou Bay suggest that phosphorus is the limiting factor ofS. trochoidea growth. Contribution No. 3679 from the Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences. Project 39790110 supported by NSFC, the study aslo supported by the National Climbing Project B (PDBG-7-2) and partly supported by an MF grant from Hong Kong University of Science and Technology.  相似文献