基于改进PSO算法的农村居民点空间优化布局研究

农村居民点空间布局优化是一个复杂的综合评价过程,具有不确定性、多条件、多规则约束的特点。为实现农村居民点规划布局的科学化与智能化,提出云模型改进的PSO优化算法,以最小总迁移距离、最大聚集度、最大适宜性为目标建立多目标优化函数,运用云不确定性推理和云的数字特征对PSO算法中的修补规则进行转换,按照修补规则确定每个粒子的优化方向的中心方位,从而增加该中心方位对每个居民点单元的牵引力作用强度,进而改进其速度变化方向,实现农村居民点集约化过程中的定量空间布局优化。实例验证结果表明,改进后的PSO算法较标准PSO算法更能获取合理、可行、科学的空间优化布局结果,而且运行效率有明显提高,能为农村居民点空间规划提供科学依据。     

多智能体区域土地利用优化配置模型及其应用

土地利用优化配置对促进区域可持续土地利用具有重要意义,然而现有的土地利用优化配置模型引导可持续土地利用的能力有待提高。本文从整体考量区域土地利用优化配置数量、空间、时间三维特征的角度,定义了区域土地利用优化配置多智能体系统及其决策行为规则,构建了基于多智能体系统的区域土地利用优化配置RLUOA (Regional Land Use OptimizationAllocation) 模型,并以中部地区典型城市--长沙市为例开展了实证应用研究。研究结果表明：该模型能够将规划时间段内多目标约束的区域土地利用规模的数量结构合理配置到不同的空间单元,实现土地利用数量结构、空间布局、效益的协同优化,构建整体上经济可行、社会可接受、生态环境友好的土地利用格局,并明显提高区域整体土地利用经济、生态和社会效益,从而能够为促进区域土地资源可持续利用和制定土地利用总体规划提供参考借鉴。     

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。     

基于空间组合特征的农村居民点重构方向识别

基于湖北省大冶市陈贵镇2012年土地利用变更调查数据,运用核密度估计和空间热点探测法,分析镇域农村居民点空间分布特征,提出一种顾及居民点密度与规模组合特征的农村居民点重构方向识别方法。根据密度与规模的空间组合特征,将全镇农村居民点划分为7种类型,结合改进成本距离测算大规模居民点区有效覆盖范围,提出了城镇化集中型、中心村建设型、协同整治型和内部改造型4种重构模式,明确了规模与密度特征导向下的农村居民点的整治重心和重构方向。     

长沙市农村居民点空间格局特征研究

运用2013年长沙市的遥感影像数据,借助于空间插值、空间自相关分析以及空间变差函数等数学模型,对长沙市农村居民点的空间格局进行研究。在空间分布上,长沙市农村居民点空间布局呈现"西密东疏"的特征;在规模分布上,长沙市农村居民点的规模分布存在明显的空间随机独立性及空间分异性特征,并且出现高值聚簇区,主要分布在以浏阳市西北部的焦溪乡、淳口镇、北盛镇、山田乡等地为中心的周边区域;在形态分布上,长沙市农村居民点形态存在显著的空间分异格局,其形态分布的均质程度不高,呈现以中间区域为顶点向周边方向倾斜的结构,空间结构性差异显著,总体上呈随机独立分布状态。     

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.     

基于改进区位配置模型的农村就医空间优化布局研究——以湖北省仙桃市为例

以湖北省仙桃市为研究区域,运用改进区位配置模型,通过调整设施数量和规模实验,研究农村就医空间优化布局。首先对比分析传统区位配置模型（LA模型）,引入等级规模偏好系数,构建改进区位配置模型。然后基于ArcGIS10.2 Geoprocessing 框架,整合GIS网络分析,运用程序设计语言Python和线性规划建模工具PuLP实现模型构建,运用线性规划软件Cplex实现模型求解,运用ArcGIS10.2进行地理空间可视化表达。最后通过调整设施数量和规模对比实验发现：医疗机构布局调整后更加合理,居民就医效率明显提高,居民获得医疗服务时间成本减少,且15 min内满足更多医疗需求,验证了改进区位配置模型在农村就医空间优化布局的实用性。     

北京农村居民点的空间分形特征及复杂性

在多种发展功能相融合的背景下,以形状属性的空间演变为基础分析了北京城郊区域总体、平原区、近郊平原区农村居民点的空间特征。波谱分析显示,在近中郊、远郊、山区3个基本圈层的基础上,以前门为中心3种区域农村居民点斑块的空间周期交错分布。分形和Hurst指数的分析进一步显示,虽然城郊区域总体农村居民点斑块受多种因素影响,其空间结构复杂但却不具有分形特征;而地形单一、主要从事农业生产的平原区(7-76km)、乃至深受城镇化、产业化、农区非农化影响的近郊平原区(7-49 km)的农村居民点斑块的空间结构虽然简单但却具备分形特征。后2种农村居民点斑块的空间演变与其所在区域的农业发展进程存在着差异。总体上,北京农村居民点处于承接大都市空间扩展与农业、农村、农民协同发展的关键环节,对不同区域农村居民点空间规划的策略也应不同。     

基于GIS-SDA的居民点空间分布研究

空间数据分析(SDA)与GIS相结合是研究地理现象空间分布规律的重要方法。借助1994年和2004年两期RS图像,得到徐州市居民点空间分布数据,运用GIS-SDA方法研究徐州市1994年和2004年的居民点空间分布模式,并总结了11年间居民点空间分布的动态演变规律。通过最近邻距离分析(运用R统计量)得出徐州市居民点空间分布总体上呈现集聚趋势,且2004年的集聚程度比1994年低;通过计算居民点空间分布的K函数值,发现随着研究尺度的变化,1994年和2004年的居民点空间分布集聚程度均出现先增后降过程。运用核函数与泰森多边形法计算两个年份的居民点密度分布,核函数法能够从总体上反映徐州市居民点密度空间分布的地域差异,而泰森多边形法对居民点密度空间分布的细部差异较敏感。     

基于居民点密度的人口密度空间化

提出了一种基于居民点密度的人口密度空间化方法。以江苏省人口数据空间化为例,在采用核密度估计法得到江苏省镇(乡、街道)居民点密度后,运用基于居民点密度的人口密度空间化计算公式获得江苏省1 000m×1 000m的人口密度格网图,结果表明:江苏省人口分布的热点地区正是在建的三大都市圈(苏锡常都市圈、南京都市圈和徐州都市圈),其中苏锡常都市圈的人口分布呈现各向异性,而南京和徐州都市圈的人口分布则表现为各向同性;人口密度不仅取决于居民点密度,还与平均每个居民点的人口数密切相关,居民点密度大的区域的人口密度不一定大,居民点密度小的区域的人口密度也不一定小。     

巩义市农村居民点空间格局演变及其影响因素

综合运用GIS 技术、景观指数定量分析方法以及空间统计方法,分析河南省巩义市1990-2010 年农村居民点规模结构、空间分布、形态结构的演变特征,探索地形因素、区位因素以及社会经济因素对农村居民点发展变化的影响。结果表明：在快速城镇化背景下,巩义市农村居民点规模扩张明显,集约用地程度较低;居民点斑块形态趋于规则,规划管理效果已开始有初步体现;聚落斑块空间分布聚集特征明显,呈现大斑块低密度分布与小斑块高密度分布格局;但巩义市农村聚落近20 年来整体空间格局变化不大,只是局部集中趋势进一步增加,不仅在平原与丘陵地区具有集中趋势,在其之外的经济快速发展地区的集中趋势亦较为明显。居住空间格局变化与自然条件有关,但在时间与空间的微观层面上区位条件、社会经济因素具有更大的影响。本文对农村居民点的空间布局调整具有一定的政策指导意义。     

空间公平导向的城市医疗设施优化配置模型研究

城市医疗设施合理布局及其空间公平性是地理学重要议题,最大可达性均等（MAE）模型是空间公平导向优化配置模型的重要进展,但已有研究对于模型空间公平测度指标的探讨仍较缺乏。从公共服务可达性及空间公平内涵出发,选出了国内外研究中常用的10种空间公平测度指标,对MAE模型的优化目标函数进行扩展。以深圳市医疗设施为例,对这些模型进行了应用和综合比较。研究发现：(1)从空间公平内涵来看,变异系数、基尼系数、平均绝对偏差和帕尔玛比值4个指标较适用于医疗设施空间公平研究。(2)从模型优化效果来看,基于方差、标准差、变异系数、帕尔玛比值、平均绝对偏差和泰尔指数的MAE模型表现较好。(3)综合来看,变异系数、平均绝对偏差和帕尔玛比值3个指标能够较好地测度医疗设施空间公平,以这3个指标为目标函数构建改进的MAE模型,能够提升模型优化效果。本文进一步发展了空间公平导向的设施优化配置模型,能够为医疗设施等公共服务设施布局规划提供科学方法支撑。     

基于应急疏散智能体模型模拟的城市避难所空间配置——以上海市静安区为例

城市应急避难所的空间配置一直是灾害防治和城市安全研究领域的热点问题。本文以城市居民尽快地,尽少拥挤地到达满足容纳需求的应急避难所为目标,整合遥感影像数据、高精度人口分布数据、交通路网数据和专家知识等数据,综合运用智能体模型和多准则决策方法,对城市避难所空间配置开展研究。本文设计了三类与应急疏散相关的智能体：政府智能体、避难所智能体和居民智能体,来实现应急疏散的模拟,并根据模拟结果支持应急避难所的空间选址和配置。选址方法上运用了多准则决策方法和权重敏感性分析,在选址高适宜区域内选定避难所的新建方案。以新的避难所空间布局和配置为条件,执行新一轮的应急疏散模拟过程,实现选址的循环优化,从而获得最终的避难所空间配置方案。本文以上海市静安区的应急避难所空间配置分析为案例,生成了该区域应急避难所的详细空间配置方案,该方案能帮助居民在尽少拥挤风险下尽快疏散到附近的避难所。本文提出的方法充实了中国城市避难所选址的相关理论与可操作性的技术基础,为其他地区开展避难所的配置工作提供借鉴与参考。     

农村居民点耕作距离空间分布特征估测分析

基于探索性空间数据分析(ESDA)思想,提出一种耕作距离空间估测方法,定量分析农村居民点耕作距离的分布格局与分异特征。以广东省阳山县为案例,研究表明：① 耕作距离与耕地质量及地形等别存在一定的相关性,耕作半径愈小,地形愈低平的地区,居民点与较优的耕地愈集中;② 耕作距离在空间上呈现不均衡状态,随着距离尺度的增加,耕作距离的变化由低值聚类转为高值聚类状态,表明研究区耕地格局随耕作距离尺度上升变得更加分散;③ 估测方法考虑了农村居民点与耕地之间的关系,可以有效分析耕地与居民点之间的空间分布随耕作距离变化的规律,对农村居民点调整、高标准农田建设等工作的合理开展具有参照和一定指导意义。     

汶川地震灾后人口与居民点空间配置的适宜性评价

The suitability evaluation of population and settlements spatial layout in the mountainous areas is an important basis on which the scale of population and settlement after Wenchuan Earthquake is determined. Based on the statistical data of field research, this paper chooses 1264 towns in 51 counties as the scope of evaluation, selects eight indices in the evaluation index system which includes post-disaster population scale, population density, urbanization rate, the percentage of migrant workers, death rate by earthquake, the percentage of minorities, elevation-slope integrated terrain and comprehensive geological condition. Besides, this paper uses AHP supported by entropy technique and fuzzy membership function model to calculate the suitability evaluation index and then divides the disaster areas into five types: highly suitable area (area accounted for 11.03%), relatively highly suitable area (15.29%), moderately suitable area (29%), less suitable area (30.08%) and unsuitable area (14.6%). According to the result of suitability evaluation, this paper puts forward several suggestions for the reconstruction as follows: the urban system and the building of new countryside should be guided by the suitability evaluation subareas; post-earthquake reconstruction avoids zones near Longmenshan fracture and high-mountain gorge areas as far as possible; the scale of population and settlement should not exceed the capacity of resources and environment; population should be resettled as close as possible by considering adequately the heterogenicity and homogeneity of regional nationality culture characteristics; densely resettle the people at plains and hilly areas; encourage the migrant workers settle in the working place with their families voluntarily; and urban system reconstruction such as industry layout and important projects of lifeline should be guided by the spatial layout suitability evaluation.     

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。     

基于多智能体的自然灾害动态风险评估模型

将多智能体建模方法引入灾害风险评估领域,以期为灾害风险评估开拓新的研究思路.区别于一般静态评估模型,基于多智能体的风险评估模型自下而上,从微观上建立灾害系统各要素之间的相互关系,在多风险情景下,仿真模拟灾害系统状态的变化,以实现动态的风险评估.在理解多智能体建模的一般原理的基础上,设计了基于多智能体的自然灾害动态风险评估的总体模型和主要智能体的结构,并总结了多智能建模在风险评估方面的优势.     

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。     

多情景视角下基于空间组合识别的农村居民点布局优化研究——以江苏省新沂市为例

快速城镇化时期,探索农村居民点空间布局优化方案,有利于挖掘土地资源利用潜力,加快落实乡村振兴实践.本文以江苏省新沂市农村居民点为例,“自下而上”地从地理区位、村庄特征、生态本底和资源禀赋4个方面进行优化适宜性评价;基于一定耕作腹地范围内的空间竞合关系,对不同耕作半径下的优化适宜性评价结果进行二次迭代修正;并“自上而下”...     

特色保护类村域农村居民点空间重构探析

快速城镇化进程中中国乡村聚落空间面临剧烈分化和重组,农村居民点空间重构有利于乡村转型发展。论文基于系统理论,梳理了特色村落农村居民点空间系统形成机制,提出“遵循有序性—延续精神性—落脚物质性”的重构框架,并以贵州省江口县坝梅村为例,选用规模指数、基因分析及空间分析等方法解译了村域居民点系统内、外部特征,提出重构模式。研究表明：① 行为主体、文化基因及民居建筑构成坝梅村居民点内部系统,并分别呈“多元主体行为诱发空间变化、文化基因丰富但延续较差、用地结构与功能多样化”的特征;② 坝梅村居民点系统外部特征体现在外部环境对居民点起约束和导向作用,表现为距离点状、线状基础设施及河流越近,村域居民点数量、规模越大;③ 基于特征认知和重构框架,按照“分区—分类”方法,划分了核心区、重点区、提升区和保育区4种治理区以及完好型、受损型、缺失型、失真型4类民居提升类型,并提出了自组织和他组织2种模式下的居民点空间重构策略,为推动特色村落空间治理与转型提供参考。