“三规合一”服务的空间信息技术:地理模拟与优化

中国的国民经济和社会发展规划、土地利用总体规划以及城乡规划都是法定规划,但由于规划主体、技术标准和编制办法、实施手段和监督机制等的不同,导致"三规分离"、各个规划之间相互冲突的问题较为突出。虽然国家为了消除冲突,正在开展"三规合一"的有关工作,但缺乏有关技术手段的支持。本文以地理信息科学为出发点,对地理过程建模在国内外研究中的应用进行了总结,阐述了地理模拟与优化的框架体系可以成为目前中国正在进行的"三规合一"工作的重要理论和方法支撑。     

基于耗费场的最优路径算法研究

在GIS中,有一类应用是基于连续分布耗费场的最优路径计算问题,如公路选线等。该文首先采用规则格网对耗费场进行建模,进而基于规则格网表现,分别建立网络实现模型和元胞自动机实现模型,并探讨了基于元胞自动机模型的最优路径算法,通过实例研究,说明了算法的正确性。     

基于 CA模型的北京及邻区土地荒漠化动态演化评价

元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)是一个时空动态模型,具有鲜明的时空耦合特征,特别适于地理空间系统的动态模拟研究。元胞自动机在地理学中的应用最早可追溯到20世纪60年代。Hagerstrand(1965)在他的空间扩散模型的研究中首先采用了类似于元胞自动机的思想。进入80年代,伴随着元胞自动机本身理论的深入,元胞自动机     

顾及轨道交通影响的浙中城市群土地利用多情景模拟与分析

土地利用变化受到地形地貌、自然环境、城市规划和经济发展等的影响,预测其未来情景对政策调整具有重要的参考意义。元胞自动机模型是模拟和预测不同规划政策下土地利用变化的常用方法。本文基于GlobeLand30数据集,利用浙中城市群2000-2010年土地利用变化校准FLUS模型,并模拟2010年土地利用格局,其总体精度、Kappa系数和图形优化(FOM)分别为89.74%、82.69%和29.86%。采用马尔可夫链预测2030年各类型土地总量,利用FLUS预测一般条件下(常规情景)和城市轨道交通规划站点影响下(轨交情景)浙中城市群未来土地格局。结果表明,在5 km范围内城市轨道交通站点对建设用地增长影响较大,在该区域轨交情景比常规情景面积增加45.25 km^2、且主要发生在城市边缘区。建设用地扩张主要通过侵占优质农田实现,轨交情景5 km范围内农田转化为建设用地比常规情景增加33.34 km^2,建设用地扩张强度高于常规情景,其中最低扩张强度以上占比高于常规情景3.70%。景观指数表明,2种情景中林地、草地和水域格局具有较高相似性。本研究表明,综合使用FLUS、遥感、GIS等技术方法,能够准确模拟和预测不同规划条件下未来土地利用格局,并为规划和政策调整提供高可信空间数据。     

基于影响因子动态更新的都市圈国土-人口协同模拟

都市圈作为典型的复杂巨系统,其国土、人口、交通等要素呈现出共同演化、协同发展的特征。现有基于元胞自动机的空间模拟方法通常分别进行国土或人口模拟,忽略了国土、人口之间的协同演化,从而限制了模拟性能。本文提出一种影响因子动态更新策略用以表征国土、人口两种要素间的相互作用,拓展经典元胞自动机模型构建协同模拟算法,实现了都市圈国土与人口空间分布态势的精准模拟。本文以深莞惠都市圈为例,对提出算法进行了实验验证。实验结果表明,本文提出协同模拟算法在深莞惠都市圈的国土模拟品质因素为0.274、人口模拟平均绝对百分比误差23.55%,分别优于传统基于随机森林的元胞自动机算法0.24和29.33%;相较于传统模型,在国土模拟中本模型在对于建设用地的模拟准确度提升了约3%,在人口模拟中本模型在对人口高密度的区域模拟误差降低了约6%。本文进一步预测了深莞惠都市圈2030年国土和人口发展空间态势。研究结果可为都市圈重大基础设施选址和发展情景推演提供技术支撑。     

用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型

提出一种新的用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型（Phononiclatticesolidwithvariousgridlength,简称PLSVL模型）．该模型通过改变不同介质中网格的边长来体现介质速度的变化,粒子在所有网格中的运动均保持每一步运行一个网格边长．详细推导了该模型的Boltzmann方程,证明该方程及其散射项的表达式与PLS模型相同,因而从该方程出发,可寻出宏观变量所满足的波动方程．新模型在同种网格内部的传输过程不存在误差,在界面产生的误差不会随时间而积累．本文同时给出了一个理论模型的波场模拟结果．     

细胞自动机地震波模拟的并行化算法

采用区域分解的办法对格子气自动机地震波传播模拟的并行化算法进行了研究,提出了两种区域分解算法,并在SGIPowerChallenge并行计算机上进行了实际地质模型中平面波反射地震响应的计算,获得了较高的并行计算效率．     

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则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。     

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。     

语义支持下的土地利用栅格数据制图综合研究

土地利用数据存在复杂的空间关系、语义关系,其综合是一项十分复杂的工程;栅格数据结构明确、邻域探测简单、数学建模方便,因此利用结构化的栅格数据来实现土地利用综合更具易行性。本文以土地利用栅格数据为研究对象并考虑数据自身的特点,在数学形态学与元胞自动机等栅格处理方法的基础上加入语义因素来实现像元转换规则,最终实现土地利用栅格数据综合。论文详细讨论了该算法的过程并以旅顺口区北海街道二调数据为例来分析上述方法的综合效果。