基于案例推理的元胞自動機及大區(qū)域城市用地演變模擬.pdf

1、近年來，我國城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程不斷加快，并存在城市用地過度擴張、基礎設施重復建設、空間開發(fā)布局無序等問題。為了使我國國土空間資源得到充分利用，使各生產(chǎn)要素能夠在城市群、省域乃至更大范圍的區(qū)域?qū)用婕s高效地流通分配，國家日益重視區(qū)域土地利用規(guī)劃，不斷加強對全國及省域土地利用規(guī)劃的編制工作，不斷加快對區(qū)域規(guī)劃法及相關法律體系的構建，以促進我國區(qū)域政策的科學化與規(guī)范化，強化區(qū)域規(guī)劃對我國發(fā)展的戰(zhàn)略指導作用。
　　為滿足區(qū)域土地利用規(guī)劃編

2、制需求，我國學者對區(qū)域?qū)用娴某鞘杏玫匮葑冋归_研究。按照我國城鄉(xiāng)一體化土地分類系統(tǒng)對土地的分類方法[1]（劃分為農(nóng)用地、建設用地、未利用地三類），城市用地是指市域范圍內(nèi)的建設用地。目前國內(nèi)外對城市用地演變的研究大多以單個城市為主，主要關注單個城市內(nèi)部的城市用地演變機制，通過構建一組統(tǒng)一的用地轉(zhuǎn)換規(guī)則來模擬單個城市內(nèi)的城市用地演變。而區(qū)域內(nèi)部因自然資源稟賦、經(jīng)濟人口本底和基礎設施要素等差別迥異，各個城市的用地演變驅(qū)動因子和轉(zhuǎn)換規(guī)則呈現(xiàn)顯著的

3、空間差異特征。因此針對區(qū)域?qū)哟蔚某鞘杏玫匮葑兎治鰰r，須重視區(qū)域內(nèi)部各個城市的城市用地演變規(guī)則的空間差異。這就需要對傳統(tǒng)的城市用地演變模擬方法進行改進，以提高區(qū)域?qū)用娉鞘杏玫乜臻g格局模擬的精度。本文研究適用于區(qū)域城市用地演變研究的地理模擬模型，對于模擬大區(qū)域城市演變、制定區(qū)域土地利用規(guī)劃等具有重要的理論意義和應用價值。
　　本文針對傳統(tǒng)元胞自動機（Cellular Automaton簡稱CA）在區(qū)域城市用地模擬中的局限，提出基于案例

4、推理的元胞自動機模型，并以湖南省為研究區(qū)對模型的模擬結果進行檢驗?；诎咐评淼脑詣訖C模型(CBR-CA)是將案例推理法（ Case-Based Reasoning簡稱CBR）與元胞自動機相結合的一種改進CA模型。主要研究內(nèi)容包括：1、將模擬單元內(nèi)的土地類型、特征屬性以及空間關系等影響用地轉(zhuǎn)化的因素以地理案例的形式進行組織與描述；2、在全省范圍內(nèi)采樣構建案例庫，通過案例庫中收集的案例深入挖掘?qū)W習區(qū)域內(nèi)不同區(qū)位的城市用地轉(zhuǎn)化規(guī)律并以此

5、指導模型對待測案例的用地狀態(tài)預測；3、將案例推理方法分析得出的城市用地演變模擬結果引入 CA中，最終通過 CA迭代來模擬未來城市用地的空間格局。4、以湖南省作為研究區(qū)域，研究湖南省城市用地演變規(guī)則在空間上的分異規(guī)律，運用基于案例推理的CA模型對湖南省1990年到2010年間的城市用地演變進行模擬。5、對CBR-CA模型的模擬精度進行評價，將模擬結果與傳統(tǒng)CA模型對湖南省城市用地的模擬結果作對比，以驗證CBR-CA模型對于區(qū)域城市用地演變

6、模擬的適用性。
　　本文通過分析、討論得到以下主要結論：
　　（1）采用基于CBR-CA模型對區(qū)域?qū)用娉鞘杏玫匮葑冞M行模擬是合理的。傳統(tǒng)的CA模型通過構建具體的轉(zhuǎn)化規(guī)則模擬城市用地的演變，而CBR-CA模型將區(qū)域城市用地演變規(guī)律以地理案例的形式表現(xiàn)出來，以案例為載體可以隱含的表達區(qū)域內(nèi)部用地演變規(guī)律的空間差異，且免去了構造繁瑣復雜的用地轉(zhuǎn)化規(guī)則的工作；此外，相比傳統(tǒng)的CA模型，CBR-CA模型能夠?qū)⒌乩韱卧姆轿?、空間距離和

7、用地類型拓撲結構等影響城市用地演變的空間關系應用于用地演變的模擬，從而更加全面深入地表達、提煉城市用地演變規(guī)律，更真實地模擬城市用地演變這一復雜地理現(xiàn)象的發(fā)展機制。
　?。?）湖南省內(nèi)不同地區(qū)影響城市用地演變的驅(qū)動因子不同，用地轉(zhuǎn)化規(guī)律空間差異明顯，但各驅(qū)動因子與城市演變的相關系數(shù)存在一定的空間分異規(guī)律。對城市用地演變規(guī)律的空間差異特征進行研究有助于指導CBR-CA模型合理科學的采樣構建案例庫，也有助于深入的城市化機制與特征。