基于多智能体的城市人口分布模型

人口是城市发展中最为活跃的因素,快速增长的人口给城市安全、经济和生态环境带来了深远的影响,获取不同尺度的高精度人口空间分布信息对于城市安全管理、提高资源环境的综合管理能力具有非常重要的意义。针对常用的城市人口空间分布模拟方法存在的不足,构建了基于多智能体的城市人口分布模型,模型由影响要素、智能体、决策规则等组成。在两个不同尺度区域进行了模型应用实验,并以重力模型进行了对比分析。实验结果表明,与重力模型相比,此模型所模拟的结果具有更高的精度,且接近于实际的人口空间分布,为城市人口分布模拟提供了新的思路。     

基于多智能体的城市人口分布动态模拟与预测

城市人口分布变化过程是复杂的动态系统,掌握其规律在城市规划和社会可持续发展中有重要意义。用相互作用的多智能体系统(MAS)、元胞自动机(CA)环境及城市人口密度模型构建精确到街道的城市人口分布模型,并以长沙为例,分析城市人口分布的演变过程,为相关的调控提供决策依据。研究结果表明,其模拟的城市人口分布格局与实际情况吻合较好,在多种因素的影响下,长沙市将形成“市中心人口快速增长,近郊区人口缓慢增长,沿湘江畔、沿五一大道及岳麓区高新技术开发区人口密集”的发展格局。与以往的模型进行相比,所获得的模拟结果精度更高,更接近于实际的空间分布格局。     

基于多智能体的洪涝风险动态评估理论模型

随着全球气候变化的加剧和城市化进程的快速发展,洪涝灾害的影响和复杂性日益加剧。洪涝灾害风险评估是一项复杂的系统工程,在防洪减灾工程理论与实践中具有重要意义;作为洪涝灾害风险管理和应急处置的基础和核心,风险评估模型直接影响洪涝灾害风险评估结果的可靠性。洪涝灾害风险是洪涝灾害复杂系统组成部分相互作用的结果,综合考虑洪涝灾害系统的特点以及智能体建模的优势,提出了一种基于多智能体的洪涝风险动态评估理论模型。首先从复杂系统建模的角度出发,对洪涝灾害复杂系统进行分析建模,构建基于多智能体的洪涝灾害风险动态评估框架模型;其次,对所构建的框架模型中单个智能体模型进行研究,分别建立基于反应型的孕灾环境智能体模型和基于慎思型的致灾因子、承灾体和风险分析智能体模型,并对以上单个智能体的流程进行研究;然后以风险分析智能体联盟为例对模型框架中所涉及到4类智能体联盟的内部结构和流程进行分析,对构建的框架模型中涉及到的智能体通信协调和作用规则进行探讨;最后,在Netlogo平台上,基于30 m DEM数据和构建的模型,对淮河流域的暴雨型洪涝孕育发生发展全过程的人口风险进行动态评估。结果表明,构建的模型能有效评估洪涝灾害全过程中人口风险的动态。研究结果对洪涝灾害人口灾情评估、应急救助和应急管理都具有较强的指导意义。     

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.     

基于多智能体的居住区位空间选择模型

多智能体系统(Multi-Agent system, MAS) 是一种进行复杂系统分析与模拟的强有力工具,尤其在社会科学领域得到了广泛的应用。本文提出了基于多智能体的居住区位选择模型(Agent-Based Model of Residential Location-ABMRL),将多智能体建模的方法应用于居民居住区位决策行为和地价动态变化的研究中,旨在探索与模拟居民在居住选择过程中的复杂空间决策行为,以及居民之间、居民与地理环境的相互作用而导致城市居住空间分异的演化过程。ABMRL模型由表征各类居民的多智能体层和表征地理环境的元胞自动层组成,对应人地关系中的两个基本要素--人类与自然环境。该模型认为居民迁居的动力源于内部的经济社会压力和外部的居住环境刺激。利用ABMRL模型模拟和验证了居住空间分异、圈层城市空间结构、城市绅士化等经典城市理论,并以广州市海珠区为实验区,模拟了该区域居民居住空间分异的演化过程和地价的动态变化。     

基于多智能体的土地利用模拟与规划模型

利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的土地资源。该模型由相互作用的多智能体层、元胞自动机层和环境因素层组成,可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策依据。以广州市海珠区为实验区,在可持续发展为前提的规划下,模拟了1995-2010年的城市扩展的动态变化,并讨论了在不同规划情景下城市土地资源的利用效率及合理性。     

基于多智能体模拟的旅游地保护行为决策

运用基于复杂适应性系统理论支持下的ABM建模方法,以历史文化名镇湘西里耶镇为研究对象,构建多智能体构成的保护行为执行主体系统。以系统行为偏好和行为影响分析为切入点,分析古镇旅游开发过程中各智能体的保护行为特征,从微观层面研究各智能体的保护行为变化对系统行为决策的影响,并依据行为动态模拟结果推导反映系统协调和优化的古镇保护行为决策。研究表明：（1）不同旅游开发阶段,系统保护行为决策差异明显;社区居民在古镇保护中起主导作用;（2）智能体的行为选择具有自主性、目的性和有度性特征;（3）建立分层和分级的保护行为协调体系,实施整体行为协调与重点保护相结合;（4）不同发展阶段,对各智能体与系统整体保护行为决策应实施动态干预。     

基于多智能体模型与建筑物信息的高空间分辨率人口分布模拟

自上而下的人口分布模拟模型自动化程度较低,难以分析人口分布成因,且因精细尺度的人口样本较难获取而不太适用于高空间分辨率人口分布模拟。提出了一种基于多智能体模型和建筑物信息的高空间分辨率人口分布模拟模型。首先利用建筑物三维分布数据提取住宅建筑,构建智能体人口分布模拟模型的环境;然后基于统计、调研数据定义智能体属性,确定智能体居住选择行为规则;最后以泰日社区为例进行了居住人口分布仿真模拟。研究结果表明,基于建筑物信息的人口分布多智能体模型,可以获取每栋建筑物上的人口,改进了当前高分辨率人口模拟主要只模拟小区或者居委会人口的不足;多智能体模型具有较高的自动化程度,不仅能获得较好的模拟结果,而且可在一定程度上从微观机理解释宏观居住分布模式,是对传统统计模型的有益补充。     

基于多智能体建模技术的城市用地时空演化研究

为应对现代城市发展在用地资源分配和生态环境保护上遇到的巨大挑战,研究在综合复杂系统理论、城市经济学以及地理信息系统等多种学科技术的前提下,应用多智能体建模软件NetLogo构建了一个以“由下至上”运行机制为主的城市用地拓展模型,通过不同微观个体之间的互动反馈行为来实现对圣地亚哥城市宏观用地布局的模拟,并应用逐点比对和整体比对两种不同的精度检验方法来测算模型分析结果的准确性;针对当前模型研究存在的问题和未来可能的改进方向进行了归纳分析。     

城市形态、交通能耗和环境影响集成的多智能体模型

城市能耗占全球能耗的比重随着城市化率的不断提高而增大,交通能耗作为城市能耗的重要构成部分,已有较多研究证明城市形态对其具有显著影响,这些研究多属于城市间层次,而少有城市内的研究对城市形态与交通能耗、环境影响的关系进行定量识别.本文拟建立城市形态、交通能耗和环境的集成模型,对单一城市内的不同空间组织(即城市形态),如土地...     

基于事件树分析的GIS地质灾害动态评估

运用事件树分析方法并结合GIS技术对动态地质灾害进行研究,并以福建省泉州市德化县浔中镇的地质灾害为实例进行动态地质灾害评价。结果表明:充分考虑到地质灾害的动态因素才可以更加科学地、及时地预测地质灾害,对地质灾害的防护具有很强的指导作用。因此,在进行地质灾害评价时应考虑其动态性,应进一步加强地质灾害的动态评价研究。     

耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型

沙漠化土地是自然、人文因素共同作用下的地表复杂系统,建立耦合自然-人文因素的沙漠化动态模型对于理解沙漠化演变过程、预测发展趋势以及进行科学调控具有重要的意义。本文以鄂尔多斯为典型研究区,利用系统动力学的方法,针对气候变化、土壤水分、人口、经济、放牧、土地利用六大沙漠化驱动力建立其与植被NPP的影响与反馈,结合不同沙漠化等级对应的NPP阈值范围,构建耦合自然-人文因素的沙漠化动态系统动力学模型。模拟的植被NPP与基于MODIS影像反演的实际NPP的对比表明,模型总体较为可靠。对不同情景下研究区2011-2030年植被NPP及沙漠化动态模拟分析表明,降雨是控制研究区沙漠化动态的主要因素,但在未来人类活动不变的情况下降雨量增加50%仍不能改变现有的沙漠化状态; 禁牧休牧相对于退耕还林还草、植树种草等政策更有利于植被恢复,但总体成本较高; 单独政策均无法改变现有的沙漠化状态,而这些政策的取消则会在不同的时间内导致沙漠化朝重度和极重度方向发展。对于地方政府而言,则需要根据自身经济状况合理选择不同政策组合来确保沙漠化的持续改善。     

一种基于GIS与Multi-Agent System 的城市交通管理虚拟实验系统

该文从研究城市交通系统中个体的空间行为特征出发,开发城市交通管理虚拟实验系统(VLUTM),该系统利用GIS管理城市交通系统的空间数据,用Multi-Agent System模拟城市交通系统中个体的空间行为。VLUTM引入最佳路径表实现动态最佳路径的快速检索;采用矢量一栅格形式表达城市道路;用Agent状态数据库记录个体在不同时刻的位置与状态。VLUTM供实验条件输入模块和实验结果分析模块,用户可根据实际情况自定义实验内容,可对实验结果进行可视化分析和指标分析。     

甘肃省庆阳市景观演替情景分析

以覆盖甘肃省庆阳市的陆地卫星(Landsat TM/ETM)遥感数据以及1980—2000年统计资料与实地调研资料为数据源,利用系统动力学模型构建庆阳市景观演替模拟模型,通过分析景观变化与驱动因子的关系,模拟庆阳市景观演替的时空模式,开展参考模式、生态模式与经济模式下的情景分析,为制定环境保护与区域发展规划提供决策参考信息。     

重大自然灾害遥感监测与评估技术集成系统的研究

我国的自然灾害,发生频繁,危害严重.如何应用遥感、信息系统和计算机等高新技术、对重大自然灾害进行监测评价是国民经济建设和社会保障的重大问题.建立处理洪水、林火、旱灾、虫灾、雪灾、地震、沙灾等7种灾害的技术集成信息系统(ICS)来解决这一重大问题势在必行.论文论述了建立这一系统的必要性,介绍了系统的结构和功能模块.ICS的建立主要包括两方面的工作:数据库的集成和模型的集成,本文详细介绍了各种不同格式的灾害数据转换技术和不同机型的数据通信技术,介绍了模型库集成的一种方法,最后以洪水应急为实例,说明了ICS的应用.     

基于GIS的关中地区农业生产自然灾害风险综合评价研究

旱灾、洪灾等自然灾害对农业生产有重要影响,通过分析关中地区主要自然灾害类型,选择各类型灾害的主要影响因素,建立评价模型,对关中地区农业生产中可能遭受的自然灾害风险进行综合分析评价,结果表明:关中地区农业生产自然灾害综合风险总体较高,高、中、低级别风险区分别占研究区面积的28.2%、46.6%和25.2%,其中高风险区主要分布在凤县、太白县、麟游县以及陇县的北部地区,中风险区主要分布在台塬边缘区和低山地区,低风险区主要分布在关中盆地地区,从具体灾害类型上看,高风险区域主要面临地质灾害和水土流失的威胁,中风险区域主要灾害是水土流失和生态环境恶化,低风险区域则是干旱和洪涝灾害。     

自然灾害综合研究的新进展--脆弱性研究

文章对脆弱性概念、研究内容、脆弱性的形成和影响因素以及减轻脆弱性、减少灾害影响和损失的途径进行了综述,并讨论了从灾害孕育发生的各个环节降低脆弱性,以最大限度减轻灾害及影响意义.     

青藏高原山地系统动力学模型研究

以地球系统科学为研究思路。研究了青藏高原山地系统各圈层相互作用的统一构造动力模型、力学模型和数值模拟等。关于青藏高原山地系统动力学特征。主要研究高原山地系统现今构造应力场演化特征和高原山地系统统一构造动力模型。认为均起源于喜马拉雅运动期印度一欧亚板块碰撞引发的统一的板块汇聚动力体系和各圈层与之相应的一系列运动学和动力学过程。关于青藏高原山地各圈层力学系统描述，主要把山地各圈层块体质点作为一个力学系统来描述。求解速度向量、位移向量、密度场、温度场、应力张量等物理量和状态空间。最后求解运动方程。关于青藏高原山地系统的非稳定性问题。将给定的载荷历史分成许多小的增量步。对每一个增量步求解一个非线性边值问题。使用失稳量准则判断山地系统的稳定性。关于青藏高原山地各圈层多体系统力学描述。青藏高原是由多圈层多块体不同物质结构组成的。皆可用若干塑性、流变体、流体和弹性组成的系统模型予以有效地描述。主要研究内容有：高原山地系统碰撞隆升的分类和现象、山地主动碰撞构造体特性和山地被动碰撞体(靶体)特性等力学模型。文中初步分析和推断了演变的历史与现状。探讨了青藏高原隆升的动力学过程。     

基于细胞自动机与多主体系统理论的城市模拟原型模型

文章从城市地理学模拟模型研究发展相对滞后的现实出发,分析了传统城市模型模拟存在的问题与不足,讨论了计算机科学、复杂性研究、地理信息科学与技术、新发展的地学计算方法等作为计算城市模型发展基础的可行性,提出了一个基于细胞自动机与多主体系统理论与方法、包容了多尺度(宏观、中观、微观)层次的综合可计算城市模拟原型模型框架,对以邻里社区为基础的居住区位微观模拟模型作了概念上的讨论,分析了地学计算方法在城市模拟模型研究中的发展前沿。     

基于地价监测信息的地价预测模型研究

实现对地价的全面监测、分析和预测,有助于城市基准地价的快速更新和政府对土地资源的宏观控制。过去的地价预警预报模型研究主要存在两点不足：一是没有建立科学完善的数学模型,也没有用多种数学模型相互验证预测结论;二是没有充分利用现有的信息,如地价监测体系的信息,致使预测地价水平与城市实际地价水平、预测走势与实际变化有偏差。该文利用地价监测体系的信息,建立马尔可夫链地价预测模型,并与时间序列模型、空间分布预测模型的预测结果相比较。马尔可夫链地价预测模型是概率分布式预测模型,适用于对地价变化进行科学的概率预测,预测结果与实际情况吻合较好。