基于多智能体的地理空间分异现象模拟 ——-以城市居住空间演变为例

许多地理现象都存在一定的空间分异规律。研究地理空间分异现象的形成与发展有重要的理论意义。基于“从上至下”的方程式方法很难对这些现象的形成过程进行解析。采用“自下而上”的多智能体系统, 对复杂地理现象的分异过程进行了重现。采用java-swarm 仿真技术, 以城市居住空间分异现象为例, 模拟出城市系统从无序走向有序的过程, 为发展和验证城市理论提供了一种重要的分析手段。基于多智能体的居住空间分异模型展现了居民智能体聚集现象的产生过程及对房屋价值的影响, 比较了居民不同收入差异情况下对居住空间分异的影响。模拟结果表明居住空间分异现象是一个历史的必然; 收入差异扩大使中低收入阶层在居住的空间区位选择上处于被动地位。     

基于多智能体的居住空间格局演变的真实场景模拟

多智能体建模方法为城市研究提供了一种新的研究思路.采用自下而上的多智能体方法构建真实场景的居住决策模型,并研究城市居住格局的形成和演变具有重要的理论意义和应用价值.但目前的多智能体模型通常把空间抽象为均质空间.无法反映真实的地理空间.通过对居住环境的"宜居性"评价,作为居民智能体对居住环境评价的影响因子.将多智能体模型与GIS相结合.为智能体模型提供一个异质的、动态变化的模拟环境.由此居民智能体根据自身的经济状况以及对居住环境的偏好不断地调整其在城市中的居住地,模拟出城市居住空间格局的演变过程.将模型应用于广州市海珠区,其模拟的住宅价格空间分布与实际情况相关系数在0.6以上,说明模拟结果与实际的情况比较吻合.模拟结果在一定程度上为理解和探讨居住空间格局的成因和动态变化提供帮助,为发展和验证城市理论提供一种重要的分析手段和模拟方法.     

北京市区居住环境的区位优势度分析

首先选取服务设施、自然环境、交通状况、区位条件等因子作为北京市城市内部居住环境区位优势度的评价要素;然后构建评价模型,对北京市不同区域居住环境进行区位优势度评价,并分析其空间特征;进一步又研究了居住环境区位优势度与住宅价格的空间关系,以及与居民居住区位选择行为的关系;最后得出结论为,居住环境区位优势度空间变化趋势与商品房价格的空间分异以及居民居住区位选择的空间偏好具有相似性,即居住环境区位优势度高的地区商品房价格也相对较高,也是居民居住空间偏好地区。     

西方城市居住区位决策与再选择模型的评述

城市居民居住区位选择行为影响着居住空间结构,城市社会分异、种族隔离、人口迁居和住宅郊区化在很大程度上都是居民住宅区位再选择行为作用的结果,因此,研究居住区位对探讨城市内部空间结构等问题具有重要意义。本文主要分析了西方城市居民居住区位再选择行为模型构建的基础和研究视角,并且重点介绍和评述了西方居住区位决策与再选择的主要模型。     

基于多智能体的就业与居住空间演化多情景模拟——快速工业化区域研究

就业与居住空间关系是城市规划与管理研究的热点问题。已有研究主要基于传统宏观模型对就业—居住空间结构进行现状分析或对城市理论进行实证研究,在微观尺度的机制探讨与过程模拟方面较为缺乏。本文基于多智能体自下而上的建模思想,提出基于就业市场的人口居住区位选择模型(Labor Market Based Model of Residential Location-LMBMRL)。以典型的快速工业化地区—东莞市主城区为实验区,通过多情景模拟对就业与居住空间的互动关系进行机制探讨与过程分析。模拟结果充分反映了就业选择对人口居住区位决策的影响,定量评估了住房与交通对职住空间均衡性与职住分离的影响规律。当住房成本提高时,城市职住均衡性降低;当交通可达性提高时,城市空间结构可能出现较为显著的职住分离现象。最后通过多情景模拟揭示不同行业劳动人口群体的就业—居住空间特征与组织模式。研究结果有助于深刻理解城市就业—居住空间互动关系及其内部因果,能够为城市规划与管理提供决策参考。     

上海市居民居住迁移的区位选择及其影响因素研究

随着中国住房改革的推进,城市居民通过居住迁移进行住房调整的行为日趋频繁。居住迁移作为城市空间分异和重构的微观机制在城市地理学、住房研究中得到了广泛关注,然而现有研究主要考察居住迁移的发生概率和驱动因素,较少论及居住迁移中的区位选择。论文基于2018年“上海市居民住房和生活空间调查”问卷,采用生命历程和时间地理学视角,刻画居民居住迁移的时空轨迹,并使用多项逻辑斯蒂回归模型探究居住迁移前后居住区位变化的影响因素。研究发现,上海市居民居住迁移的主要区位选择为跨环线向外迁移,但不同世代、不同户口、不同住房产权的居民的居住区位选择有较大差异。生命历程中的年龄、可达性中的工作单位区位以及住房属性中的产权性质都是影响居住迁移区位选择的重要因素。     

兰州城市居住空间分异研究

随着我国城市经济社会的快速发展,城市空间的不断拓展与重构,我国城市面临的居住空间分异现象将更加复杂化。为了弥补国内实证研究的不足,深化对城市居住空间分异的认识,以河谷盆地型城市——兰州为研究对象,通过搜集样本数据,基于GIS地统计分析与数理统计方法,从城市交通、行政区位、住宅价格、住宅类型等4个层面,以728个居住样点为研究对象,通过对居住样点属性的空间分布进行研究,分析总结兰州城市居住空间分异的现状特征;并运用分异度指数分别以住宅价格、住宅类型为基准,基于市辖区层面对兰州居住空间分异度进行测算,实现对城市居住空间分异纵向上定量化对比研究;最后,从自然地理环境、城市规划、住房制度、房地产业的发展、城市交通以及居民择居行为等方面解析了兰州城市居住空间分异形成的原因。     

基于多智能体强化学习的居住用地增长模拟——以深圳市为例

城市空间增长模拟对于土地快速城市化背景下空间规划的制定具有重要意义,在基于多智能体的城市空间增长模拟模型中,个体空间决策的建模至关重要。该文在基于效用函数的个体空间决策模型中,引入扩展的强化学习模型表征个体学习行为以对个体空间决策模型进行修正,结合政府规划因素构建耦合强化学习的居住用地增长多智能体模拟模型,模拟深圳市2005-2015年居住用地增长情况。结果表明:1)相比无学习模型,引入扩展强化学习模型的模拟结果精度提高了10.8%,更贴合居民个体在空间决策中的行为;2)引入强化学习的模拟结果中,新增居住用地在空间上呈现较强的集聚性,表明引入强化学习后模型不仅能够反映位于已有居住用地中间的填充式增长,而且能够发现期间新出现的连片居住用地;3)学习模型的参数敏感性实验结果显示,学习强度对模拟精度影响较大,表明居民个体空间决策建模中,对于他人经验的学习过程较为重要,应给予充分考虑。引入强化学习的模型有助于揭示城市增长中个体行为模式,为制定城市空间规划提供参考。     

基于多智能体系统的城市增长时空动态模拟——以江苏省连云港市为例

城市化是土地利用/覆盖变化中最典型形式之一,探索城市增长的驱动机制并预测其未来变化,对于实现城市可持续发展十分重要。鉴于多智能体系统强大的模拟复杂空间系统的能力,基于联合"自上而下"和"自下而上"决策行为的视角,构建了一个城市增长时空动态模拟多智能体模型,在模型中,宏观Agent实施的"自上而下"的宏观土地利用规划行为和微观Agent自主发起的"自下而上"的微观土地利用空间诉求行为通过二维空间网格相互作用,并通过联合决策共同推动研究区域的城市化进程。以连云港市中心城区为例,考虑了基于目前趋势、经济发展优先和环境保护优先的3种目标情景,并进行了相应的城市增长情景模拟。模拟结果表明:联合"自上而下"和"自下而上"决策行为的城市增长时空动态模拟多智能体模型能够充分发挥多智能体系统的潜力来了解城市化的驱动机制,为城市管理提供基于情景分析的决策支持。     

城市工业空间增长的多智能体模型

城市工业及基本就业空间的增长,是城市空间增长的动力源.有效模拟和预测城市基本就业空间的增长,对城市整体空间增长和城市系统的调控有着重要的作用.以城市工业及基本就业空间增长的决策主体--工业企业商和政府决策者,作为多智能体,通过多智能体之间的交流、竞争和协作,多智能体和环境间的交互作用,决定已存在工业区位的迁移和新工业空间区位的选择,形成城市工业及基本就业空间增长的动态微观模型.以珠江三角洲东部城市快速发展的樟木头镇为例,采用提出的方法模拟了该地区1988-2004年的工业及基本就业空间增长,获得了良好的模拟结果.     

芜湖市城市居住区位研究

运用评价模型对芜湖市各个片区的居住区位进行了评价,利用问卷调查方式所获取的资料对芜湖市居民的居住满意度和择居意向进行了分析,并探讨了居住区位优势度对商品房价格的空间分异、居民居住满意度、居民择居偏好区位的影响。结果表明,处于芜湖市中心的城中片区在居住区位方面的优势最高;其次是镜湖北片区;再次是城南片区、城东片区、开发区片区;三山片区最次。可见对一个拥有中等规模,新区刚刚开发的城市而言,发展历程越久的片区,其区位优势越强,且商品房价格越高,居民的居住满意度越高,更成为居民理想的择居区位。     

宅基地退出外部环境地域差异实证分析——基于武汉市东西湖区84个样点的分析

现阶段中国宅基地“乱象”引起了全社会的高度关注,学者们围绕宅基地退出问题从各个视角进行了广泛的探讨。宅基地退出外部环境作为外生约束条件,对农户宅基地退出意愿具有重要影响。本文以收益性空间界限理论为基础,构建了宅基地退出外部环境收益空间界限模型;并以2015年武汉市东西湖区84个宅基地样点为对象,从微观尺度单元视角对城乡宅基地退出外部环境综合收益地域差异进行系统分析。结果发现：城乡结合区农户宅基地退出外部环境综合收益为正(B>0),宅基地退出外部环境较好,农户宅基地退出意愿较高;而城市中心区和偏远农村地区宅地基退出外部环境综合收益为负(B<0),宅基地退出外部环境较差,农户宅基地退出意愿不高。研究结论可为政府在宅基地退出管理中“因地施策”,构建“城乡互助”宅基地退出机制提供决策参考依据。     

基于居住空间属性的人口数据空间化方法研究

精细尺度的人口分布是当前人口地理学研究的热点和难点,在灾害评估、资源配置、智慧城市建设等方面应用广泛。居住建筑物尺度作为精细尺度的重要内容,其人口数据空间化日益引起学术界的关注。本文以居住建筑斑块面积、斑块内建筑面积比重、建筑物层数、公摊率等居住空间属性为人口分布数量的指示因子,以居住建筑的轮廓斑块为人口分布位置的指示因子,利用街道界线和街道常住人口数据为控制单元,建立线性模型,获得了2015年宣城市宣州区6个街道的居住建筑物尺度的人口分布矢量数据,刻画了城市市区人口空间分布的细节信息。结果表明：①以居住空间属性作为人口空间分布的指示因子,获取的人口空间数据精度高,结果可信。29个社区(村)估算人数的相对误差绝对值的平均值低于7%,其中25个社区(村)的相对误差绝对值低于10%。在1102个居住建筑斑块中,估算人数在合理区内的斑块个数占比高于74%,轻微低估区(-10%, 0)和轻微高估区(0, 10%)的斑块总数占比高于9%;②由斑块面积和建筑物层数共同表征的建筑物体积,是建筑物尺度上影响人口空间分布的关键因素;斑块内建筑面积比重属性能进一步提高模型精度;公摊率属性具有“降高升低”作用,但将估算人数调节到合理区的“能力”较弱。     

计算机实验人文地理学的理论构建及应用——以城市居住区位选择为例

本文探讨了正在发展中的计算机实验人文地理学的基本理论建构,并提出将其作为地理学的一种方法论进行发展。首先对实验人文地理学的概念范畴、实验原则、技术路线进行界定,其中实验原则包括价值诱导原则、响应博弈原则、实验可控原则、结论统计原则、地理逼近原则、实验封装原则等。然后基于实验人文地理学的研究框架,以城市居民居住区位选择为例,展开实证研究,其初步结论为:① 在居住区位选择过程中,城市居住空间结构的差异并未对被试者的选择产生显著影响;② 在两种典型城市空间结构下,被试者均表现出对居住区周边交通和学校因素最为关注;③ 房价因素对被试者居住区位选择的影响并不明显,并没有引发被试者向某一特定区域集聚的现象。案例研究证实了在GIS 和计算机技术构建的地理结构环境中,以实验内容为前制度框架,通过可控制的实验环境,可以有效地模拟人类决策行为,进而研究人地关系。     

兰州市居民居住偏好研究

采用访谈式调查和问卷调查相结合的方法,对兰州市城区居民的择居偏好和对居住环境的满意度进行了较为广泛的调查,并在描述这种现象的基础上分析对兰州市房地产市场的影响。随后,采用统计分析方法,分析得出:(1)交通便利程度、住房价格、住房位置、子女教育等四个方面是兰州市居民择居过程中考虑的主要因素;(2)收入、职业、年龄对居民择居偏好影响较小;(3)城关区仍然是居民主要考虑居住的区域,达50%的市民向往居住,安宁区居于其次,对居民具有一定的吸引力,25%的市民向往居住;(4)兰州市居住空间呈现出向各组团中心集中发展的态势,并没出现十分明显的郊区化现象。近几年兰州市的居住区建设主要是各组团的中心地带,其中城关-七里河组团在离中心6 km的范围内居住用地增长幅度较大,6 km以外的区域居住用地呈减少的趋势;西固和安宁组团的居住用地变化不是十分明显,但是在离中心2 km范围内居住用地呈增长的趋势,外围区域的居住用地呈减少的态势。     

基于地理加权特征价格法的上海外环内住宅租金分布成因分析

城市住宅租金具有经济与社会双重性质,既反映房地产的市场供需关系以及价格决定机制,也反映了居民的住房需求满足情况和解决方式。建立以特征价格法为基础的空间自回归模型,探索影响上海住宅租金空间分布的驱动因素。通过Web数据抓取获得上海2012年12月至2013年1月的住宅租金样本数据,根据特征价格法将影响住宅租金的9个因素归纳为区位特征、邻里特征、整体特征三大类,利用双模型(普通最小二乘法(OLS)和地理加权回归(GWR))双形态分析对比。结果表明:市中心辐射对上海住宅租金的影响呈现"东强西弱"的格局,地铁站点对城市中心的租金影响较弱,对近郊的租金影响较大,而内环内租金对就业可达性最为敏感。优质教育和医疗资源的空间分布不均衡,前者受限于学区划分和户籍政策,对租金的影响以内环线为界呈内低外高;而后者虽不受户籍限制,但服务范围狭小,对浦西的影响较大。浦东租户对小区环境及小区竣工年限支付意愿更高。     

城市迁移人口居住空间分异——对深圳市的实证研究

基于深圳市第六次人口普查数据,将迁移人口按照户籍地划分为市内迁移、省内迁移和省际迁移3种类型。通过计算区位熵分析街道迁移人口比重在全市中的水平,并用空间自相关来识别其空间集聚状况,以揭示迁移人口的空间分异格局,进而用分异指数刻画迁移人口的分异程度。然后以街道迁移人口比重为因变量,住房因素和就业因素为自变量,采用OLS模型、空间滞后模型和空间误差模型来分析和解释迁移人口居住空间分异的影响因素。结果表明：①迁移人口区位熵呈现出较为明显的圈层结构分布特征,以南山区和福田区为中心向外依次为市内、省内和省外迁移人口;②迁移人口的居住分布存在空间集聚,市内迁移人口集聚分布在行政中心周围,省内迁移人口集中分布在商业中心周围,省外迁移人口集中分布在工业园区较多的关外街道;③省外迁移人口与本地人口之间的居住分异程度最高;④省外迁移人口的居住空间分布显著地受住房因素的影响,省内迁移人口的居住空间分布则受就业因素的影响,住房和就业因素对市内迁移人口的居住空间分布的影响不显著。     

1947- 2000 年上海中心城区居住空间结构演变

基于1947-2000 年9 个时相的上海土地利用遥感调查GIS 数据集, 从土地利用层面对 50 多年来上海中心城区居住空间结构演变进行实证研究。首先分析居住用地扩展与构成的数 量变化特征, 然后采用地理形态分析法划分各时期居住区类型, 并分别从街区与城市两个尺 度对居住区演变进行分析: 在街区尺度下, 以聚类特征表研究居住区的类型变化以及内部土 地利用构成变化; 在城市区域尺度下, 分析不同时期居住区的空间格局变化以及工业用地、 市政商服用地对居住区空间格局演进的影响。研究发现上海中心城区居住空间结构由简单的 组团加圈层结构向复杂的扇形、圈层和组团综合模式演变。其中以1988 年土地有偿使用制度 改革为界, 前期以外围住宅新村圈层扩展与和内部居住区不断被非居住用地侵入形成用地混 合居住区为特征, 后期以外围商品住宅指状扩展和内部旧城更新相结合为特征。