数字制图技术中元胞自动机的设计与规划

数字制图自执行框架为改善数字制图过程复杂、周期冗长的状况提供了途径,自执行框架的构成需要大量的数字制图元胞自动机作为主体。通过对一体化数字制图处理方法的分析,总结出数字制图处理方法的3种基本形态以及作用流程,并对其中的常见方法进行了分析规划,为数字制图元胞自动机方法库的建立提供了基础。     

基于元胞自动机的多尺度下制图综合效应研究

研究基于数学形态学中的膨胀、腐蚀运算结合元胞自动机等理论,利用Python脚本编写的相关程序将1:10000研究区土地利用数据分别综合至1:25000、1:50000、1:100000,分析了多尺度下土地利用数据的制图综合尺度效应。研究结果表明：1.随尺度的增大,研究区各地类斑块数目明显降低,最小上图面积增大,斑块趋于整体化,综合概括程度增大。2.各地类面积综合前后变化各异,但总面积保持平衡。其中,林地、采矿用地等面积随尺度的增大而增大;城镇用地、其他农用地面积等随尺度的增大而降低。耕地等面积保持不变。     

水系元胞自动机的设计与实现

水系元胞自动机模型是应用元胞自动机理论对水系的形成与发展的随机过程进行模拟的模型。本文使用DEM作为基础数据,针对水系元胞自动机模型的建模过程和模型结构,详细阐述了将其抽象为计算机中具体的数据模型,以及使用C#程序设计语言实现该模型对水系进行模拟的具体过程,模拟了南流江流域局部地区的水系发展过程,为元胞自动机与水文学研究的结合提供了参考。     

基于约束条件的元胞自动机土地利用规划布局模型

分析了我国当前土地利用规划布局的不足,对标准的元胞自动机模型的元胞涵义、规则定义等进行了扩展,探讨了元胞自动机模型在政策及相关规划约束、邻域耦合、适宜性约束、继承性约束及土地利用规划指标约束下的土地利用规划布局的元胞自动机模型。以广西东兴市为例进行了模型的仿真运行和结果分析。     

利用元胞自动机作用域构建林火蔓延模型

在现有的基于元胞自动机的林火蔓延模型的基础上,提出了元胞作用域的概念,将元胞自身属性与外界影响通过作用域的概念归纳为一个整体。建立的基于元胞作用域的林火蔓延模型不仅包括中心元胞的属性,如可燃物类型、气温等,还将邻居元胞的点燃系数、距离系数、风作用项及地形作用项纳入考虑范畴,其中距离系数以基于地图代数的障碍距离为基础,地形作用项则以DEM为基础求取。模拟结果表明,基于元胞作用域的林火蔓延模型能够真实地反映现实世界林火蔓延的过程。     

海上距离元胞自动机分析法

针对障碍存在情况下距离变换研究较少的问题,提出了一种基于元胞自动机的绕障欧氏距离变换方法。以南海为例,基于海陆分布数据和目标点数据,以最短绕障路径长度为元胞状态,设计了包含距离算子的元胞状态转换规则。通过元胞自动机模拟距离扩散计算过程,得到绕障距离变换结果,并分析了绕障效果和精度。结果表明:本文方法动态直观地展示了绕障距离变换过程,能够自动计算绕过障碍的最短距离;具有更新机制,能够根据邻域的变化修正状态值;为绕障距离变换问题提供了一种近似的解决途径,错误率低于3.96%,可应用于航线设计、海上救助等领域。     

元胞自动机的遥感影像混合像元分类

通过对元胞自动机理论的研究,提出元胞自动机的遥感影像混合像元分解模型。利用多波段遥感数据验证混合像元分解算法的可行性,并将结果与线性分解模型进行比较。结果表明,元胞自动机混合像元分解模型在分解的准确性方面,明显优于一般线性模型的精度。最后,将分类结果与传统的监督分类算法比较,得出元胞自动机的混合像元分解模型明显优于监督分类精度的结论。     

基于GIS和元胞自动机的荒漠化演化预测模型

荒漠化是当今全球最严重的环境与社会经济问题之一 ,荒漠化以其发展速度和严重的灾害性而引起国际学术界的广泛关注。开展荒漠化变化的驱动因素及其作用机制研究 ,尤其是在此基础上对荒漠化与其驱动因素之间的关系进行量化及动态模拟模型研究 ,对荒漠化的防治和治理具有十分重要的意义。尝试利用3S技术 ,结合元胞自动机理论架构出一套荒漠化动态模拟模型 ,进而对北京及邻区荒漠化的发展趋势进行预测。实验证明 ,这套系统是对荒漠化演化机制从宏观和微观角度进行模拟的有效方法。     

基于数据同化的元胞自动机

提出基于集合卡尔曼滤波(EnKF)的元胞自动机(CA)模型。在CA模型中,由于不同的样本会训练出不同参数值 的转换规则,且获取的转换规则在整个模拟过程中不能改变等原因,误差在模拟过程中会不断累积。本文在CA模型中 引入集合卡尔曼滤波的数据同化方法,建立了基于集合卡尔曼滤波的数据同化CA模型,同化遥感观测数据,根据得出 的同化值修正模拟结果使之向真实情况逼近。利用该模型模拟了广东省东莞市的发展情景(1995年—2005年),实验表 明,与传统CA模型相比,基于集合卡尔曼滤波的CA模型能够融合遥感观测数据,并能更有效地模拟城市扩张过程,达 到良好的模拟效果。     

Fisher判别及自动获取元胞自动机的转换规则

提出一种基于费歇尔(Fisher)判别和离散选择模型相结合来自动获取地理元胞自动机转换规则的方法。CA的核心是如何定义转换规则,但目前主要是采用启发式的方法来定义转换规则,受主观因素影响较大。本模型结合离散选择模型,通过对Fisher判别方法进行改进,可以成功搜索最佳分隔单元发展和不发展的变量组合,自动确定模型参数值。与常用的Logistic回归模型进行对比分析,结果表明,所提出的方法具有更高的模拟精度,转换规则有着清晰的物理意义。此外,本模型在模拟多类复杂的土地利用变化时可能更具有优势。     

GIS专业中地图学教学方法的研究

结合GIS专业的特点,探讨了地图学课程在GIS专业课程体系中的作用,并就传统教学方法存在的问题,通过定位教学方法、引进大型作业环节和开设具有本校特点的实验课内容的研究,提出根据学校特点开展地图学课程教学的方法,培养学生的自主学习能力,提高课程教学效果。     

数字地图学发展的现状与趋势

总的看来,正在发生的数字化革命对地图学的影响可以从技术、理论和实践三个方面体现:技术进步是数字化革命为地图学发展带来的最大动力,理论发展,尤其是针对数字化对传统理论进行总结提高是目前地图学的最大挑战,而地图学实践的提升是保持地图学长久存在与发展的最终目标。本文针对正在发展中的数字化进程,对数字化环境下地图学在以上三个重要环节上的发展趋势进行了探讨和分析,并提出了相应的努力方向与发展对策。     

一种改进元胞自动机的人员疏散模型

为使人员疏散离散模型更好描述行人微观特性,提出一种改进元胞自动机的人员疏散模型。在传统模型基础上,将空间划分为更细小网格,令单个行人占据多个网格以便展现行人间微观行为。引入社会力模型中自身驱动力、排斥力、摩擦力的运算规则改进模型,以模拟行人间碰撞现象。通过建立行人出口选择机制并改进移动规则,真实模拟行人动态出口选择过程。疏散过程中考虑了速度因素,能更加具体展现行人不同的移动方式。模拟结果显示,改进的模型能够真实地反映人员疏散的具体过程。     

数字技术对地图制图的影响

随着计算机技术在地图制图学科中应用的不断深入,地图学的理论、地图的生产方式都在发生变 化,整个测绘行业正经历着一场技术性的革命。新的作业方式和技术要求已取代传统手工地图生产流程。     

多平台集成数字制图一例

介绍了一条利用多种软件平台作为工具、利用已有数据和数字制图技术编制地图的技术路线,并指出其优越性及存在的问题。     

一种多规则可逆元胞自动机的栅格地图加密算法

针对单规则元胞自动机图像加密易受明文攻击的问题,分析了其密钥空间的局限性,提出了一种高阶可逆元胞自动机加密算法。通过分析可逆元胞自动机的特点,结合栅格地图的四叉树分解结果,构造了多规则高阶可逆元胞自动机,取代传统方法中对所有像素进行多次循环迭代加密的方式,在不增加元胞自动机结构复杂性的前提下,实现栅格地图加密。实验结果表明,该方法密钥空间较大,加密效率较高,在保证地图数据完整性的基础上,能够有效抵抗差分攻击和明文攻击,适用于实时图像加密。     

Cellular Automata Based Model of Urban Spatial Growth

In the study reported in this paper an attempt has been made to develop a Cellular Automata (CA) model for simulating future urban growth of an Indian city. In the model remote sensing data and GIS were used to provide the empirical data about urban growth while Markov chain process was used to predict the amount of land required for future urban use based on the empirical data. Multi-criteria evaluation (MCE) technique was used to reveal the relationships between future urban growth potential and site attributes of a site. Finally using the CA model, land for future urban development was spatially allocated based on the urban suitability image provided by MCE, neighbourhood information of a site and the amount of land predicted by Markov chain process. The model results were evaluated using Kappa Coefficient and future urban growth was simulated using the calibrated model