吉林市城市扩展监测及模拟研究

随着我国城市化进程的加快,其引起的城市数量的增加和城市规模的扩大已经引起学术界广泛的重视,定期或不定期地获得城市扩展信息、了解城市动态变化趋势,可为城市土地资源的规划和管理提供有力的依据。本文基于元胞自动机(CA)原理,充分利用CA在土地利用空间格局演化模拟和空间局部优化方面的优势特点,结合遥感和GIS 技术建立城市空间扩展 CA 模型,对吉林市建成区的演化过程进行模拟。结果表明,开发的CA模型具有较好的模拟效果。     

基于CA的南京市城市空间结构演变模拟

元胞自动机(Cellular Automata,CA)是一种"自下而上"的动态模拟建模框架,具有模拟复杂系统时空演化过程的能力。本文将对标准CA进行扩展,以南京市为研究区域,对其城市扩展进行模拟。     

基于CA模型的城市空间扩展研究——义乌市为例

本文引入地理信息系统(GIS)和元胞自动机的有机集成而构筑的GeoCA-Urban模型模拟义乌市城市空间扩展的动态演化过程。结果表明:从发展速度分析,义乌市城市发展经历了一个起步—缓慢发展—爆炸发展的过程,而且爆炸式发展还在继续,从发展的空间布局上分析,义乌市在交通(主要是浙赣铁路和主要公路)、水系(义乌江)和城市中心辐射作用下,经历了带状(东北西南向)—椭圆—圆形的发展过程。通过设置转换规则、参数,真实直观地再现展示了城市空间系统的演化过程,为城市规划等提供了辅助决策。     

用于沿海城市扩展模拟的一种CA模型

对传统的克拉克城市扩展模型进行了分析,构造了一种适合沿海城市扩展的CA模型.利用建立的CA模型,对沿海城市青岛市的城市扩展进行了模拟,试验结果表明,模型对沿海城市的扩展具有很好的模拟效果.     

基于CA模型的西安城市空间扩展模拟及误差分析

元胞自动机(CA)是城市发展动态模拟的重要工具。本文以西安市为例,利用基于遗传算法的CA模型对西安市1990-2007年的城市发展进行模拟,得到了较好的效果。结果表明,运用遗传算法建立的CA模型能够较好地模拟城市发展状态;对模拟误差分析表明,影响城市土地利用变化机制的尺度特征,城市规划调整、重大事件、重大建设项目和行政区划调整等过程,城市不同发展阶段和不同区位的扩展类型等都将影响确定转换规则、寻找最佳参数和模拟精度的结果。     

基于逻辑回归CA模型的溢油模拟与预测

结合逻辑回归方法和元胞自动机模型构建了逻辑回归CA模型,模型中的逻辑回归方法能够很方便地获取影响因子的权重,再设置起止条件等,便可以模拟出溢油的动态变化情况。把模型应用到Deep Spill项目的溢油模拟实验中,结果表明,从模型结果的形态看,模拟结果与检验结果吻合程度较高,能够很好地模拟出溢油扩散与漂移等重要的溢油特性。从统计分析中可知,模拟结果的总精度可达96.8%,Kappa系数达到0.834。     

城市扩展元胞自动机多结构卷积神经网络模型

传统的城市扩展元胞自动机(CA)模型是基于单个元胞的变量信息挖掘来构建转换规则的。针对这一问题,本文基于多结构卷积神经网络提出从区域特征出发且顾及区域多尺度特征挖掘转换规则的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA),并以武汉主城区和上海浦东新区为例,模拟了两个试验区2005—2015年期间城市扩展过程。模型验证表明:与逻辑回归和神经网络相比,本文构建的3个单一结构的卷积神经网络元胞自动机(CNN-CA)模型在4个指标(Kappa系数、FoM(figure of merit)值、命中率(h)和错误率(m))上都有不同程度的提高。特别是FoM指数,在武汉主城区提高了23.3%～29.4%,在上海浦东新区提高了20.3%～28.5%。此外,MSCNN-CA模型与3个单一结构的CNN-CA模型相比,在各个指标上也有所改善,FoM指数在武汉主城区提高了0.8%～4.8%,上海浦东新区提高了2.8%～7.8%。两个试验区的模拟结果表明:相比传统CA模型,基于多结构卷积神经网络的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA)能够有效提高城市扩展模拟的精度,更真实地反映城市扩展空间演变过程。相比单结构的...     

利用生物地理学优化算法获取城市扩展元胞自动机模型参数

提出了一种基于生物地理学优化算法寻找城市扩展元胞自动机（cellular automata,CA）模型最佳参数的方法。转换规则制定及相应权重参数获取是构建城市扩展CA的核心和难点。生物地理学优化算法（biogeography-based optimization,BBO）通过模拟生物物种在栖息地的分布、迁移和灭绝来求解优化问题。利用BBO算法自动获取城市扩展CA模型参数值,构建BBO-CA模型进行城市扩展模拟实验,并与粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）、蚁群算法（ant colony optimization,ACO）、遗传算法（genetic algorithm,GA）及逻辑回归（logistic regression,LR）等方法相比较。结果表明,BBO算法具有较好的收敛性,可有效地快速自动寻找城市扩展CA模型最佳参数组合,获取的空间变量权重参数较为合理;BBO-CA模型明显提升了城市用地模拟精度,城市用地模拟精度为72.5%,相对PSO、ACO、GA、LR各算法分别提升了1.1%、1.2%、2.7%和4.0%,Kappa系数达到0.700,分别提升了0.015、0.016、0.034和0.046,且整体空间布局与实际情况更为接近,验证了应用BBO算法的可行性与优势。     

基于GeoSOS的城市扩展模拟——以旅顺口区为例

运用MCE-CA和Logistic-CA两种基本的元胞自动机模型作为理论模型,考虑边界到市中心、镇中心、铁路和主要公路等作为区位因素的空间距离约束条件,以及地形和禁止建设区作为区位因素的全局限制约束条件,在地理模拟优化系统(Geographical Simulation and Optimization System,GeoSOS)的支持下,对1990~2000年和2000~2010年辽宁省大连市旅顺口区的城市空间扩展进行了模拟,并取得较好效果。结果表明,MCE-CA模型的Kappa系数分别为0.71和0.64,Logistic-CA模型分别为0.54和0.55,两者均达到较好的模拟精度;MCECA模型适用于主观变量较多的CA模型,Logistic-CA模型更适合于客观因素较多的CA模型;利用合理的CA模型模拟旅顺口区城市未来土地利用变化,可为今后的土地规划以及制定有效的土地管理措施和方针政策提供依据。     

扩展邻域元胞自动机模型城市扩张研究

元胞自动机近年来被广泛应用于动态模拟城市扩张,但其邻域类型一般固定于摩尔邻域.文章基于Geo-CA理论,自定义扩展邻域类型,并结合特定地理位置多层次约束性条件构建CA模型,扩展了CA模型的空间建模功能.以武汉市为例,将2000年和2009年TM遥感影像和城市用地数据作为基础,结合武汉市城市规划图、DEM、道路交通图、水域等多层次图像,构成空间数据库,建立武汉市城市扩张扩展邻域CA模型.最后以2009年数据为基础,对武汉市2018年城市用地扩张情况进行预测,为武汉市城镇建设提供参考.     

城市遭受恐怖袭击的风险评估模型研究

自美国"9·11"事件发生以来,全球恐怖主义活动日益频繁,已成为21世纪城市所面临的重大安全问题。目前,对城市恐怖主义的研究也变得越来越紧要。本文以模糊层次分析法为基础,构建城市遭受恐怖袭击的风险评估模型,分析城市遭恐怖袭击的可能程度,得到我国15个大城市遭受恐怖袭击的风险排序,并用专题图展示。     

MonoLoop:CA城市模型状态转换规则获取的一种方法

状态转换规则是元胞自动机(Cellular Automata,CA)的核心,如何获取并建立CA的状态转换规则是构建CA模型的关键。邻域作用是CA能够模拟复杂物理现象的核心驱动力,而在已有的用于城市增长模拟的CA城市模型中,因为邻域作用在模拟的过程中为时间动态的变量,其系数很难通过常用的Logistic回归方法识别,致使已有的CA城市模型的状态转换规则中,往往仅通过Logistic回归获取邻域作用之外的空间变量的模型参数,而邻域作用的参数通常采用主观赋值的方法。本文提出了CA城市模型的多指标评价(Multi-Criteria Evalua-tion,MCE)形式状态转换规则获取的一种新方法 MonoLoop,并针对北京市域1976～2006年的城市增长开展了该方法的实验。基于这种方法,一方面利用历史数据可以建立更为客观的状态转换规则;另一方面也可以大大降低模型参数识别的时间。     

利用DMSP/OLS灯光影像提取城镇建成区的聚类阈值法

提出了便捷、高效地提取城镇建成区的聚类阈值法。该方法以连通区域循环标识算法所识别的建成区对象为基本空间单元,以对象的规模和地理重心处像元灰度(DN)值的大小为不同城镇化发展等级的衡量指标,进行空间聚类;然后,借助统计数据确定各聚类区域的最佳灯光阈值序列,提取城镇建成区,并对各建成区对象进行几何形态优化,利用消除运算去除细小碎片,填充运算填充内部空洞,平滑运算消除边缘锯齿。将提取结果与历年的《中国统计年鉴》数据和利用Google Earth提取的影像数据进行对比分析,结果表明,聚类阈值法能较好地提取城镇建成区的面积总量信息和空间格局特征,在数量尺度和空间格局上均有较高的有效性及可靠性。     

城市3维建模在规划审查中的应用

文章以镇海风景九园为例,详细阐述了规划审批中建设项目3维模型的构建、数据组织、方案展示等关键技术,说明了3维辅助建设项目方案审查的实施方案和生产作业流程。     

测绘项目实施阶段的风险评估研究

系统讨论了测绘项目实施阶段所涉及的主要风险因素,建立风险识别指标体系,运用层次分析法和模糊数学相结合的综合评估法对该项目的风险进行评估,并提出相应的应对措施,为其他同类测绘项目的管理工作提供参考。     

逻辑回归元胞自动机模型的鸡西市城市扩张分析及预测

城市的快速扩张导致人地矛盾激化,土地利用效率下降.分析并预测城市发展状态,可以实现土地资源的合理配置,为城市发展提供合理规划.本文以鸡西市市辖区为例,利用Logistic-CA模型进行城市扩张模拟及趋势特征分析.结果表明:1)鸡西市在2005—2015年间城市处于低速扩张阶段,土地利用效率较低,城市发展较为分散;2)通...     

基于遥感数据SOFM网络分类的五种城市增长方式鉴别方法应用研究

使用了自主研发的自组织神经网络分类(SOFM)方法，选择了1988、1994、2001和2003年5～6月份TM^ 时间序列多光谱遥感数据，对北京城市增长方式进行了30m分辨率遥感时序数据的鉴别，包括填充式增长方式、扩张式增长方式、独立式增长方式、线状式增长方式和簇状增长方式，并绘制了三个时期的城市增长图。在此基础上，根据北京城市增长环线驱动的特点，分别对四环内、四环至五环、五环至六环1988～1994年、1994～2001年、2001～2003年的5种城市扩展方式面积进行了统计。     

基于AHP和GIS的扬泰地区浅层地下水脆弱性评价

地下水脆弱性评价是保护地下水资源的重要手段,本文根据扬泰地区浅层地下水的水文地质条件,对DRASTIC模型进行了修改。选取地下水位埋深、大气降水入渗净补给量、含水层介质、含水层厚度、地形坡度、包气带介质影响、含水层富水性7个因子作为评价因子,利用层次分析法确定各因子的权重值,建立了符合扬泰地区浅层地下水脆弱性评价模型;利用ArcGIS10．0软件的空间叠加分析功能,编制了扬泰地区浅层地下水脆弱性评价等级图,评价结果与该地区实际水文地质条件基本吻合,对扬泰地区的地下水资源保护和区域规划具有一定的参考价值。     

用3ds Max建立城市房屋3维模型的方法

3维造型软件3ds Max以其强大的功能,越来越受到广大设计者的青睐,已经成为当前模型、效果图制作的主流软件。文章介绍了用3ds Max建立城市房屋3维模型的基本方法,对建立城市房屋3维模型有一定的参考和应用价值。     

事件驱动的城市公共交通时空数据模型研究

以模型驱动架构为理论基础,以事件驱动的方法进行面向对象的时空数据建模研究,建立城市公共交通领域的概念模型、静态结构模型、动态行为模型和时态行为模型,并结合软件模型实现时空数据面向对象的组织与操作。事件驱动的面向对象时空数据模型实现了关系数据库和对象关系型GIS平台下面向对象的数据建模,扩展空间对象的动态行为与时态行为特征,实现对复杂空间对象的操作并保证了其空间关系及时态一致性。本研究为行业空间数据建模提供理论和方法上的参考,通过在广州市公共交通规划管理地理信息系统中的应用对模型的实用性进行验证。