地理模拟研究综述

《地理模拟研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于多智能体的城市人口分布动态模拟综述摘要：本文对多智能体在城市人口分布动态模拟的国内外研究现状进行了综述，并对其发展前沿做出了总结，介绍了城市人口分布动态模拟的主要技术方法，以及多智能体在模拟过程中的重要性与优势。关键词：多智能体，人口动态分布模拟，地理模拟1引言地理信息科学研究的对象一一地理空间系统是一个多耍素组成的，自然、社会、经济相互作用的开放的复杂巨系统。开放复杂的地理系统作为地球表面自然和人文地理现象的集合，其许多地理现象都具有非平衡性、多尺度性、不确定性、白相似性、层次性、随机性、交互性、想干性、临界性、自组织性等复

2、杂性现象的特征[1,2]0同吋，地理活动或现象背后,呈现出某种捉摸不定的演化、涌现、自组织、自适应、自相似特征或规律。地理过程的模拟或预测，是揭示地理对象或现象演化本质规律的关键。建立一套有效的时空动态分析模拟建模方法和技术是当前地理学、地理信息科学研究和应用中亟待解决的任务。一方面，承接20世纪90年代遗传算法(GA)为主线的进化计算理论、以元胞自动机(CellularAutomata,CA)为代表的网格动力学模型等复杂系统理论和方法的深入研究与广泛应用。近年來，作为复杂适应性系统(CAS)理论、人工生命理论和分布式人工智能Mu

3、lti-Agent技术相结合而产生的ABM(AgentBasedModeling)模拟建模技术与方法正日益受到地理信息科学界的重视。另一方面，几乎与ABM同时，本体论的研究与应用在信息科学中兴起，地理本体(Geo-ontology)24其构建方法OBM(OntologyBasedModeling)业已成为业界关注的焦点并得到蓬勃发展。随着中国经济的快速发展，中国进入了人口城市化的快速发展阶段，伴随着城市增长也导致了多种社会和环境问题，如大气污染、交通拥堵、绿地弱化。城市政府部在制定城市规划过程中充分的考虑到上述问题，使用了大量的方

4、法来解决城市增长而带来的消极影响，其中GIS方法是最常用的解决方法之一，但是GIS方法再解决城市人口发展的时间过程中存在一定的劣势，因而不能有效的预测未来人口分布。GIS数据模型核心主要在于空间性，因此GIS工具只能有限的处理时间过程问题。城市多智能体方法是从城市内部的微观变动结合城市环境，來反映宏观的城市人口分布变化，多智能体方法再处理时间过程问题中存在很大的优势。城市规划部门为了合理管理城市发展每个时期都会制定城市建设规划，但这些规划总是因为城市变化而不断修改，学者们期望能够建立一个尽量符合城市发展的模型，并由此合理的预测城市

5、的发展，为规划决策者提供决策支持。研究逐渐发现城市发展真正的决策者是拥有自主选择与自主决策能力的城市居民，但决策管理者在制定建设规划时恰恰忽略了城市居民所起的作用。城市居民以及政府规划下的城市环境相结合就构成了多智能体系统，这个多智能体系统更加贴近实际城市发展的具体情况，在多智能体系统屮不涉及很多的数学算法。在这个复杂适应系统中城市居民为模型中的基本智能体，模型模拟了智能体与智能体以及智能体与城市环境之间相互作用，用來更清晰的描述城市发展的过程。最近几年，关于城市自组织理论的研究更加深入和广泛，并逐步分化出元胞城市、分型城市等几个

6、研允方向。而应用智能体的栅格模型可以更好的模拟城市人口发展的动力机制，随着多智能体技术的不断发展特别是在城市发展领域的应用，学者们的越来越体现到用过去静态空间模型来描述城市人口发展的局限性。因为城市人口问题不仅具有空间特性，同吋具有时态上的变换，具有空间一时间特性，城市发展模型的表达需要空间数据模型的同时还碍要集成空间过程模型⑶。GIS技术在处理空间问题屮具有很大的优势，其数据模型的核心就在于数据具有空间性，正好可以用于表达和存储与空间相关的信息。但GIS在空间数据模型中的应用是静态的，不能够用于表达过程模型，所以将GIS与多智能

7、体模型紧密集成可以更好的表达城市发展，两者的集成方法成为人们近年來最为关心的问题，冃前己有许多学者将GIS与多智能体技术集成用来模拟动态城市变化，以及城市土地利用等复杂社会问题［5］。人口地理学讲述了人口迁移、组成、分布的空间变动与城市生活环境之间的关系，而人口统计讲述了人口类别、人口年龄、人口数量的变化以及发展趋势，人口地理学和人口统计有很大的区别。人口地理学的核心是人口迁移的研究，从国内外的研究中可以看出，关于人口迁移的研究大多在人口迁移理论、方法及应用等方面。2研究方法2.1城市人口发展的时空过程在传统地理学中，一些学者己经

8、使用一些方法在城市模型研究方面対城市发展的模式与结构模型进行了研究，如德国城市地理学家克里斯泰勒和经济学家廖士分别于1933年1940年提出了著名的屮心地理论，被称为木世纪人文地理学最重要的贡献之一。1945年，哈里斯和乌尔曼提出了多核心城市模型，