多层次矢量元胞自动机建模及土地利用变化模拟

城市规划对土地利用变化起着重要的引导作用,各层次规划相互支撑、互为补充,自上而下影响着土地利用格局的演变。矢量元胞自动机以不规则的地理实体作为基本单元,可以更逼真地表达客观复杂的城市用地空间结构。然而,当面向具有层次协同性、空间引导性和管控传导性等特征的城市规划时,其元胞多层次体系构造、层次间协同方法和转换规则获取等关键问题凸显出来。本文以江阴市2007年、2012年、2017年3期土地利用现状数据为基础,在多层次矢量元胞自动机建模基础上,模拟了2017年土地利用变化,通过模拟结果与用地现状对比分析,对模型个别参数进行了修正,进一步提高了模型的可行性与适用性,进而预测了2022年城市土地利用格局。模拟结果显示,中心城片区建设用地发展已经趋于饱和,澄南、澄东南和澄东片区建设用地扩张较为明显,有逐步形成“中心城区—城镇组团—村庄”三级城乡空间聚落体系的趋势。最后利用FoM指标对模拟结果进行了评价,得到整体和各片区的精度基本都大于或接近于0.21,表明模拟结果精度较高,其构建的模型在面向多层次规划的用地变化模拟方面具有更好的效果。     

基于知识单元的自然语言结构化解析模型——以城市规划领域规则为例

将自然语言描述的知识规则应用于计算机处理时,需要将非结构化语言转换为结构化语言。对于面向特定领域的、具有空间关系的规则,还需要消除两种语言之间的空间信息语义障碍。本文以城市规划领域的知识规则为例,提出知识单元概念、构建具有空间关系的知识单元体系结构、提炼面向领域的知识单元组合模式。在此基础上,建立自然语言解析模型,实现将自然语言描述的领域规则转化为知识单元组合模式,进而解析成面向GIS查询、分析、操作的结构化的计算机语言。     

基于事件树的地理要素时空回溯

地理对象的时空回溯是时态GIS关注的热点,并在GIS应用领域有着迫切需求.时空回溯能够蓖现历史状态、跟踪变化、预测未来,有助于展现和分析整个地理变化过程.基于现实世界中的事件是引起地理要素变更的根本原因,本文从要素和事件两方面着手,以基础地理数据为例,归纳常见的地理要素变更类型,同时,建立蕴含事件关联及约束的事件树索引体系.在此基础上,剖析事件与要素变更的关联机制,设计时空回溯路线"事件--变更操作--要素状态",提出基于事件树的地理要素时空回溯方法,实现任意范围地理要素和单要素全生命周期的回溯.探讨了任意范同回溯中重叠区域内要素的回溯判别条件,并给出示例反演了跨范围单要素的全生命周期的时空回溯过程.     

基于空间突变特征的城市边缘区提取方法

城市边缘区位于城市与乡村之间的过渡交接地带,既是城市扩张的前沿,也是城乡建设和用地置换中最具活力的地区。准确识别城市边缘区的空间范围一直是城市空间结构研究的核心问题,有助于从城乡对比的角度来衡量城市化程度。本文以城市边缘区的空间突变特征为切入点,基于格网尺度评价构建基于多源数据的城市边缘区特征识别指标,然后采用小波变换检测进行特征值突变点群的识别,并利用基于Delaunay的自动边长阈值的边界提取算法识别突变点群内外边界,从而实现了一种基于空间突变特征的城市边缘区提取方法。最后,以江阴市作为研究区进行了实证分析,并将本文方法提取结果与通过信息熵模型和土地利用程度综合指数模型提取城市边缘区的经典方法提取结果进行对比,经典方法所提取的城市边缘区结果更为混乱分散,而本文结果更为完整客观。将本文方法提取结果与使用土地利用数据与行政区划统计年鉴数据构建城市边缘区识别指标进行突变检测的不同指标方法提取结果进行对比,二者重叠度达88.03%,体现了本文方法的正确性,而从局部细节分析来看,本文结果更符合实际情况。为了更好地验证本文方法的有效性,利用景观格局指数对本文方法和不同指标方法提取的城市建成区、城市边缘区和乡村腹地的范围进行检验：从斑块类型层级指数分析, 2种方法划定的区域都具有典型的空间特征;而从景观层级指数分析,本文识别出的边缘区所计算的斑块密度、最大斑块指数、景观分离度、景观破碎化指数和香农多样性指数均高于对比方法,而蔓延度和香农均匀度均低于对比方法,说明本文识别的城市边缘区范围内景观破碎化程度和异质性更高,景观分布不均匀,社会经济条件更复杂,从而证明了本方法的有效性,尤其适合于非闭合环状的城市边缘区的提取。     

基于图形识别的建筑模型三维重建

基于二维图形数据重构三维模型是建筑三维建模的重要手段。二维图形中建筑构件的图形识别是三维建筑模型重构的关键。针对现有二维建筑图形识别算法鲁棒性缺乏、抗图形变换能力低和不易扩展等问题,本文构建了统一表达制图符号几何特征、拓扑关系特征和语义属性特征的属性图;实现了抗旋转、缩放的建筑构件识别,确保了算法的鲁棒性。系统分析了图纸空间到模型空间的语义映射关系,并利用3DMax脚本实现了三维建筑模型自动构建。     

规则约束的南京市用地布局多情景模拟

本文提出一种基于规则约束的多情景土地分配模型,将城市规划领域内的法律法规提取并概括为一系列规则,加入到现有的用地布局情景模拟过程中。该模型由用地评价子模型、规则约束子模型、用地分配子模型和GIS空间数据库组成。文章以南京市为研究区进行实例验证,通过土地评定和适宜性评价、情景归纳、规则约束和情景模拟等步骤,借助GIS的空间分析功能,生成3种情景下的用地布局模拟方案,并对3种用地布局方案进行了综合分析。     

基于UML的城市规划管理信息系统建模方法研究

城市规划管理信息系统是以城市规划实施管理流程为主线,为满足城市规划管理信息化需求而构建的Office GIS应用系统,用于实现城市规划管理业务的网络化协同工作和图文档案资料的一体化集成管理.首先阐述UML的符号化表示和语义描述,简要介绍UML的建模概念和特点,然后针对城市规划管理信息系统的实际需求和业务模式,给出基于UML的系统需求模型,进而建立包含静态模型和动态模型的系统分析模型,实现基于UML的系统业务化建模,从而为城市规划管理信息系统的开发集成奠定基础.     

城市规划管理信息系统的开发与实践

结合近年来城市规划管理信息系统的研究实践和技术发展趋势，讨论归纳城市规划管理信息化的用户需求及特点，并针对城市规划管理信息系统的需求特点及业务化运作要求，提出了业务化城市规划管理信息系统的设计原则和开发思路，进而阐述了若干关键性技术问题及其解决方案，介绍了城市规划管理信息系统设计与开发的应用实践。     

规划CAD数据到GIS数据的分类组织研究

数据组织是CAD与GIS的主要区另4之一，本文主要根据规划CAD数据和GIS数据的特点，研究规划CAD数据到GIS数据的分类和编码。     

基于插件的城市规划信息系统的研究

以GIS应用为出发点,在插件技术和框架技术的基础上,对GIS插件进行分类和建模,在此模型基础上,研究了插件的结构定义及其描述信息的形式化表达。最后在插件式GIS应用框架的基础上实现了城市规划成果管理信息系统桌面原型系统,同时,实现了插件的加载流程以及GIS应用框架的生成过程,验证了插件式GIS应用框架的实用性。