基于案例推理的元胞自動機(jī)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(jìn)程不斷加快，并存在城市用地過度擴(kuò)張、基礎(chǔ)設(shè)施重復(fù)建設(shè)、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(qiáng)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(guān)法律體系的構(gòu)建，以促進(jìn)我國區(qū)域政策的科學(xué)化與規(guī)范化，強(qiáng)化區(qū)域規(guī)劃對我國發(fā)展的戰(zhàn)略指導(dǎo)作用。
　　為滿足區(qū)域土地利用規(guī)劃編

2、制需求，我國學(xué)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(shè)用地、未利用地三類），城市用地是指市域范圍內(nèi)的建設(shè)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(guān)注單個城市內(nèi)部的城市用地演變機(jī)制，通過構(gòu)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(jì)人口本底和基礎(chǔ)設(shè)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(jìn)行改進(jìn)，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(yīng)用價值。
　　本文針對傳統(tǒng)元胞自動機(jī)（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(jī)模型，并以湖南省為研究區(qū)對模型的模擬結(jié)果進(jìn)行檢驗?；诎咐评淼脑詣訖C(jī)模型(CBR-CA)是將案例推理法（ Case-Based Reasoning簡稱CBR）與元胞自動機(jī)相結(jié)合的一種改進(jìn)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(guān)系等影響用地轉(zhuǎn)化的因素以地理案例的形式進(jìn)行組織與描述；2、在全省范圍內(nèi)采樣構(gòu)建案例庫，通過案例庫中收集的案例深入挖掘?qū)W習(xí)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(dǎo)模型對待測案例的用地狀態(tài)預(yù)測；3、將案例推理方法分析得出的城市用地演變模擬結(jié)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(yùn)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(jìn)行模擬。5、對CBR-CA模型的模擬精度進(jìn)行評價，將模擬結(jié)果與傳統(tǒng)CA模型對湖南省城市用地的模擬結(jié)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(jié)論：
　?。?）采用基于CBR-CA模型對區(qū)域?qū)用娉鞘杏玫匮葑冞M(jìn)行模擬是合理的。傳統(tǒng)的CA模型通過構(gòu)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(dá)區(qū)域內(nèi)部用地演變規(guī)律的空間差異，且免去了構(gòu)造繁瑣復(fù)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姆轿弧⒖臻g距離和

7、用地類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等影響城市用地演變的空間關(guān)系應(yīng)用于用地演變的模擬，從而更加全面深入地表達(dá)、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(fù)雜地理現(xiàn)象的發(fā)展機(jī)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(guān)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(jìn)行研究有助于指導(dǎo)CBR-CA模型合理科學(xué)的采樣構(gòu)建案例庫，也有助于深入的城市化機(jī)制與特征。