基于元胞自动机的海洋溢油模型

本文采用三维元胞自动机模型,对海洋溢油过程进行了模拟,对风流、水流等水平方向的影响系数进行了改进。考虑了蒸发、垂直扩散、岸边附着、溶解、乳化等因子的影响,并且引入乳化含水率将乳化因子进行实际量化,构建了海洋溢油模型。并以"Deep Spill"的溢油实验为基础进行了模拟,实验结果 Kappa系数达到0.902,与实际相比具有较好的一致性。本文对海洋溢油事故进行预测模拟,为提出合理有效的应急预案提供科学依据。     

基于城镇化背景下的城郊土地利用模拟研究——以广州市花都区为例

本文以广州市花都区1990年和2008年TM影像作为数据源,在分析花都区2个时期土地利用格局时空特征的基础上,结合人工神经网络与元胞自动机(ANN-CA)模型对研究区的土地利用空间布局进行模拟。研究表明:根据研究需求构建的ANN-CA模型在实际模拟过程中无需人工定义模型结构和转换规则,只需通过3层神经网络即可模拟复杂的城市形态。因此,通过构建ANN-CA模型对土地利用空间布局进行模拟,可以合理预测城市土地利用发展趋势,具有较强的科学性和可靠性。     

基于Logistic回归的CA模型改进方法——以广州市为例

基于Logistic回归的CA模型因其结构简单和数据要求相对较小的优势,被广泛应用于城市模拟领域,但数据的空间自相关性影响了模型机制挖掘与模拟精度。通过将影响城市发展演变的各种约束条件划分为强制和普通约束条件,以及运用主成分分析降低普通约束条件的数据相关性,构建了改进型Logistic回归CA模型,并在2000~2008年广州市城市增长模拟研究中进行应用。结果表明:与传统型Logistic回归CA模型相比,改进型Logistic回归CA模型在模型拟合度和精度上均有4%左右的提高。其中约束条件划分对非城市像元模拟精度约有6%的提高,对整体精度有3%的提高。更为重要的是,降低数据相关性后,Logistic回归CA模型对于城市扩展机制的解释更符合实际。本研究旨在寻求一种简单可行且易于构建的CA模型,探求城市发展机理,为城市规划管理提供更为准确的科学依据。     

地理元胞自动机模型的尺度敏感性及原因

地理元胞自动机模型的模拟精度会受到元胞尺度的影响。以杭州市土地利用变化模拟为例,分析了元胞尺度分别为50m×50m、100m×100m、150m×150m和200m×200m时地理元胞自动机模型的模拟精度,对地理元胞自动机模型的尺度敏感性进行了分析;并从元胞转换规则入手,研究了元胞自动机模型尺度敏感性产生的原因:(1)元胞尺度会对地理元胞自动机模型的模拟精度产生影响,元胞尺度越精细模拟精度越高;(2)元胞自动机模型的尺度敏感性与元胞尺度相关,在有些尺度区间上表现得明显,而在有些尺度区间上表现并不明显;(3)孤立元胞是元胞自动机模型尺度敏感性产生的主要原因。研究表明,随着元胞尺度的增大,元胞空间的孤立元胞增多,这些孤立元胞本身及其周围元胞具有较低的邻域函数值和较小的转换概率值,并影响了地理元胞自动机模型的模拟精度。     

基于元胞自动机的三江平原湿地景观时空演化模拟研究

通过湿地景观时空演化过程模拟,可以揭示景观演替的机制与规律,实现景观的可持续利用,为湿地保护与管理提供决策支持.该文以三江平原典型内陆淡水湿地为实验区,运用元胞自动机技术开展湿地景观变化过程模拟实验,模拟与预测的视觉效果均较好,点对点评价的总体精度达84%以上,验证了元胞自动机在湿地景观时空演化模拟中的可行性与有效性.     

城市土地利用演化CA模型的扩展研究

城市土地利用演化的实质是人为干预下城市生态景观的自组织机制作用过程。根据城市土地利用演化生命机制概念,构建基于地理特征的城市土地利用演化CA模型,并以深圳特区为试验区域进行实证研究。结果表明,基于城市生命机制和地理特征的城市土地利用演化CA模型,可以有效地进行城市土地利用演化的时空模拟与预测。     

土地利用变化研究中的细胞自动机与灰色局势决策

把细胞自动机和灰色局势决策结合起来对土地利用变换机制进行模拟。实验证明,基于灰色局势决策规划的细胞自动机是对土地利用变换机制从宏观和微观角度进行模拟的有效方法。     

城市扩张驱动下植被净第一性生产力动态模拟研究——以广东省为例

城市间相互作用对城市扩张时空演变及其植被碳循环效应具有重要影响。本文将城市相互作用因子引入到元胞自动机(CA)的城市扩张模拟中,使用极限学习机(ELM)来自动获取CA的转换规则,并提出了ELM-CA模型;结合Biome-BGC模型,以广东省为例,对未来城市扩张及其植被净第一性生产力(NPP)效应进行耦合研究。结果表明:ELM-CA模型无需人工确定各变量权重大小,在不同类型变量的参数获取方面具有优势。通过嵌入城市间相互作用,ELM-CA模型能较好地模拟广东省城市用地扩张过程和格局。另外,广东省城市用地扩张对植被NPP具有重要影响,主要表现为城市用地的增加显著地降低植被NPP。按2000-2005年间城市扩张趋势,到2020年,由城市用地扩张导致的植被NPP降低约占广东省植被NPP的1.79%。引导城市合理扩张,对于维持生态系统碳平衡、促进社会经济的可持续发展具有重要意义。     

基于空间分析的铁路危货办理站吸引区域研究

铁路危险货物办理站吸引区域划分是铁路危险货物办理站宏观布局规划的重要依据。结合GIS和空间结构分析,分别利用节点缓冲分析、基于元胞自动机的铁路危货办理站吸引区模型和基于ArcGIS空间分析模块的最短路径方法对四川省境内八个办理站点吸引区域进行了研究,总结比较了三种方法,并对四川省当前铁路危货办理站布局优化提出了建议。     

基于GIS的西平县土地利用变化分析

在遥感和地理信息系统软件支持下,通过2002年的ETM＋和2007年的CBERS遥感图像分析,利用马尔科夫链的元胞自动机模型与构建土地利用适宜性图层,模拟西平县2012年土地利用变化。结果表明：到2012年,西平县城镇及工矿用地将在原有基础上向四周辐射发展,交通运输用地将在原来基础上拓宽,村镇居民点及公路周围的耕地将减少,林地、其他用地也将减少。