城市土地利用演化仿真模型系统软件设计与实现.pdf

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1、第5期矿山测量No．52014年1O月MlNESURVEYING0ct．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．05．02城市土地利用演化仿真模型系统软件设计与实现卢岚，刘兴权，陈*-7森(1．长沙环境保护职业技术学院，湖南长沙410004；2．中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙410083)摘要：城市土地利用演化仿真模型(CFCA—Urban)对于理解城市土地利用演化的发展规律和特征，指导城市决策者的实际工作具有重要的意义。文中对原有模型思路进行了扩展，并运用GIS技术将模型思路进行了软件实现。客观而言：实证预测结果并不能作为深圳特区城市发

2、展的精确预测，而是提供了一种大致的可能性。模型思路虽做扩展，但CFCA—Urban模型也还处于尝试性研究阶段，模型的精度和真实性尚待提高，留下了巨大的后续研究空间。关键词：元胞自动机；CFCA—Urban模型；ArcEngine中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)05—0004—05城市用地的扩展会影响到城市可持续发展的各陷，罗平于2004年在其博士论文中提出基于地理个层面，掌握好城市用地变化的空间规律、驱动机制特征的元胞自动机概念模型GeoFeature—CA，该及未来发展动向等问题将成为城市可持续管理和城模型将地理特征引人CA模型，以一种

3、更逻辑的方式市生态安全等研究领域的首要关键，对城市用地扩来描述地理空间、空间相互作用对象和局部演化规展演变的深入研究也必将成为提高城市与区域规划则，是CA和地理过程分析理论的一种尝试，拓展和科学性、战略性的有效手段。长期以来，对城市发深化了元胞自动机理论。该模型对研究城市土地利展、尤其是对城市组织结构的发展变化的预测相对用演变的微观相互作用贡献很大，但其土地利用演落后，由于缺乏有效的分析工具使得城市规划工作化的动力机制、关键属性以及机制和属性的表达都大多依赖定性分析。认识和理解城市化过程尤其是有待进一步深入与完善。土地利用变化的基本特征规律，建立城市用地利用通过对城市土地利用演化

4、仿真模型(GFCA—动态演化模型，对城市发展过程中的动态行为进行Urban)的优缺点的分析，并集合其他模型的优点，对有效的描述、模拟和分析，并在此基础上提供城市发其模型思想进行了扩展研究。下面谈谈CFCA—Ur-展决策支持从而降低城市化过程的风险水平，具有ban模型系统软件的设计与实现。重要的理论和实践意义⋯。面对这样一个极其复杂1CFCA—Urban软件系统设计目标和工作平台的动态系统，发展城市空间动态模拟已经成为当前地理学研究的热点和难点。元胞自动机模型(CA)1．1系统设计目标因其自身的特点以及与GIS的完美集合为我们研究CFCA—Urban软件系统的设计目标分为两个阶这一

5、热点领域提供了新的思路。实践证明这也是认段。第一阶段，面向城市地理学家等科研工作者，系识城市用地演变复杂性的有效方法。元胞自动机模统提供灵活的交互性方式，使得用户能够定义自己型是一种基于微观个体相互作用的空间离散动态模的模型及相应参数，并导入实际研究数据，进行计算型，元胞间的相互作用是完全基于空间相邻关系的。和模拟工作。第二阶段，面向城市规划部门、土地管但该模型研究也存在一定的缺陷和不足，影响到了理部门、信息咨询机构等高级用户，利用模型产生的模型的性能和实用性。一是由于目前尚不存在与模拟和预测结果，为城市规划等工作提供有益的参GIS紧密结合的CA模型，因此CA模型固有的实用考。特

6、征往往无法得到体现，其计算的可视化问题亟待1．2系统的工作平台解决；二是模型构造过于简单，缺乏必要的扩展。综合对比各类硬件和软件平台的优缺点，结合基于城市发展演变的复杂性和标准CA自身的缺数据源的具体特点和自身条件，本次研究采用高性4第5期——卢岚等：城市土地利用演化仿真模型系统软件设计与实现2014年1o月能微机作为系统运行硬件平台，操作系统采用微软化规则和阈值演化规则。排序演化规则是指根据元公司的WinXP平台，选择采用微软NET编程环境，胞演化为各土地利用类型的欲望值按大小排序，输运用c#语言，采用ESRI公司的ArcEngine组件作为入排序参数n，取前n位土地利用类型为

7、可能演化状GIS组件开发包来构建CFCA—Urban软件系统。态，根据这个土地利用类型欲望值，按照蒙特卡罗方法确定最终的利用类型。阈值演化规则是指根据2CFCA—Urban模型软件基本流程输入可能性概率阈值u，选择演化为该类型的可能性基于地理特征的城市土地利用演化CA模型概率大于该阈值的土地利用类型为可能演化类型，CFCA—Urban系统中土地元胞演化的基本流程主要被选中的可能性土地利用类型能否最终被选择为演包括七个基本步骤：化状态由蒙特卡罗方法确定。(1)数据准备和参数设置(6