基于貝葉斯濾波的隨機CA城市擴張模型研究.pdf

1、城市的發(fā)展與地區(qū)經(jīng)濟社會等可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，對城市擴張的動態(tài)趨勢進行模擬具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。元胞自動機（簡稱CA）采用“自上而下”的建模思想，可用簡單的規(guī)則模擬復(fù)雜的變換，對于時間和空間都具有高度復(fù)雜性的城市擴張系統(tǒng)的模擬具有先天的優(yōu)勢。貝葉斯濾波作為狀態(tài)空間參數(shù)估計的重要模型，可用蒙特卡羅的實現(xiàn)方式（粒子濾波），通過先驗信息生成粒子并在模型進行過程中不斷迭代和更新來估計參數(shù)的最優(yōu)值。本文將貝葉斯濾波與元胞自動機模型相結(jié)合，構(gòu)建基于粒

2、子濾波的隨機元胞自動機模型，以武漢市前川鎮(zhèn)作為研究區(qū)域，對模型進行驗證和運行。
　　論文主要包括以下工作：
　　一、遙感影像預(yù)處理及解譯工作。將所需遙感影像進行波段融合、幾何校準(zhǔn)、裁剪等預(yù)處理工作，通過監(jiān)督分類提取研究區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地以及水域圖。另外對其它屬性圖進行處理并最終統(tǒng)一坐標(biāo)系輸出，完成空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。
　　二、定性分析部分。對武漢市城市利用現(xiàn)狀進行總體分析，對前川鎮(zhèn)2001年、2005年、2009年城鎮(zhèn)建設(shè)

3、用地圖進行疊置分析，對城市擴張空間趨勢形式進行重點研究；最后對影響城市擴張因素從宏觀、中觀、微觀三方面進行驅(qū)動分析，以提取建模所需驅(qū)動因子。
　　三、定量建模部分。構(gòu)建基于貝葉斯濾波的隨機元胞自動機模型對研究區(qū)進行模型構(gòu)建，選取5個候選因子并賦予先驗信息，用粒子濾波對參數(shù)進行更新，最后將參數(shù)后驗分布用于預(yù)測研究區(qū)下一時刻城市擴張概率圖及城鎮(zhèn)用地圖。最后將模型應(yīng)用于整個武漢市的城市擴張上，對2017年武漢市城鎮(zhèn)建設(shè)用地圖進行預(yù)測。<