球面等积六边形离散网格的生成算法及变形分析

球面离散网格模型是管理海量数据的有效途径,如何构建球面网格是这类模型的基础问题。利用施奈德等积投影建立平面与球面的对应关系,并在此基础上设计了3种球面等积六边形离散网格的生成算法。结合实验分析这3种网格的最大/最小边长比和单元周长均方差两项指标,结果表明全部网格的指标均收敛,其中C-Ⅰ网格的性质最优。     

地理元胞自动机模型的尺度敏感性及原因

地理元胞自动机模型的模拟精度会受到元胞尺度的影响。以杭州市土地利用变化模拟为例,分析了元胞尺度分别为50m×50m、100m×100m、150m×150m和200m×200m时地理元胞自动机模型的模拟精度,对地理元胞自动机模型的尺度敏感性进行了分析;并从元胞转换规则入手,研究了元胞自动机模型尺度敏感性产生的原因:(1)元胞尺度会对地理元胞自动机模型的模拟精度产生影响,元胞尺度越精细模拟精度越高;(2)元胞自动机模型的尺度敏感性与元胞尺度相关,在有些尺度区间上表现得明显,而在有些尺度区间上表现并不明显;(3)孤立元胞是元胞自动机模型尺度敏感性产生的主要原因。研究表明,随着元胞尺度的增大,元胞空间的孤立元胞增多,这些孤立元胞本身及其周围元胞具有较低的邻域函数值和较小的转换概率值,并影响了地理元胞自动机模型的模拟精度。     

多尺度联合驱动的城市增长模拟建模

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。     

基于区块特征的元胞自动机土地利用演化模型研究

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.     

基于元胞自动机的三江平原湿地景观时空演化模拟研究

通过湿地景观时空演化过程模拟,可以揭示景观演替的机制与规律,实现景观的可持续利用,为湿地保护与管理提供决策支持.该文以三江平原典型内陆淡水湿地为实验区,运用元胞自动机技术开展湿地景观变化过程模拟实验,模拟与预测的视觉效果均较好,点对点评价的总体精度达84%以上,验证了元胞自动机在湿地景观时空演化模拟中的可行性与有效性.     

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

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。     

海南岛西部土地沙漠化时空模拟及虚拟政策实验

分析海南岛西部土地沙漠化演变过程及其动力机制,构建沙漠化元胞自动机模型,预测2010年海南岛西部土地沙漠化状态,进行两种典型的虚拟政策实验。结果表明:1)基于元胞自动机技术建立土地沙漠化防治政策虚拟实验室,可对多方案政策主导下的土地沙漠化时空过程进行有效仿真、预测和可视化表达;2)未来5~10 a若仍维持目前的土地开发模式和政策状态,海南岛西部土地沙漠化将有较明显的扩展倾向,必须实施有利于沙漠化逆转的政策措施。     

城市化对传染病传播影响的动态模拟 ———以英国南安普顿市为例

在定量化和空间化模拟分析的基础上,探讨了城市化对传染病传播影响的模型框架.该模型框架是通过人口空间分布表面,集成了元胞自动机土地开发模型、人口预测矩阵模型和元胞自动机传染病模型,在动态的,随机的模拟环境中将城市化与传染病传播结合起来.以英国南安普顿市为研究区,对南安普顿市的"郊区化"对传染病传播的影响进行了动态模拟,场景模拟和定量分析.结果表明:4个模拟预测年期(2001年、2011年、2021年和2031年)的平均传染病例数没有太大的变化,"郊区化"对传染病的传播没有太大影响.但是,"郊区化"中的城市局部的家庭迁移和全市的年轻年龄组的迁移可能会通过在同年份减少平均传染病例数而影响传染病的传播.     

球面似均匀格网的剖分方法及特征分析

给出球面"似均匀格网"概念的内涵,并介绍3种常用的球面似均匀格网(三角形格网、菱形格网和六边形格网)的剖分方法.从几何上分析3种格网的单元特征及不同格网在不同领域的应用优势.通过对比得出3种格网的特征对照表及相互关系,即:三角形格网是最基本的球面剖分格网,球面六边形格网和菱形格网可以通过球面三角格网来生成,且这3种剖分格网各有优缺点并在一定条件下可以相互转换.     

基于QTM格网的球面对称正交小波构建与多分辨率表达

全球离散格网可以实现全球空间数据的无缝管理,却不易进行球面局部数据的多分辨率自适应表达与描述.针对上述问题,该文在基于球内接正八面体的全球离散格网框架基础上,引入球面流形概念,将平面小波在球面上重新定义,构建了具有多分辨分析、局部紧支撑特性的球面离散对称正交小波,可以兼顾数据压缩和球面局部数据的多分辨率自适应表达.最后在Matlab平台上进行了相关实验分析,验证了相关方法的正确性与可行性.