基于元胞自動機模型的上海市城市拓展和土地利用-覆蓋演化模擬研究.pdf

1、城市是人地關系矛盾最集中的地域空問。城市化一方面促進土地的集約利用，提高能源使用效率，促進經濟繁榮和社會進步，另一方面也引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題。城市用地作為城市和城市化的空間載體，是研究城市化問題的重要內容。研究城市拓展和土地利用／覆蓋變化過程，對制定合理的城市規(guī)劃、土地利用規(guī)劃，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 城市模型是研究城市發(fā)展的有效工具，土地利用／覆蓋變化模型是深入了解土地利用和覆蓋變化復雜性的重要手段。城市模型經歷

2、了城市形態(tài)和結構模型、以空間相互作用模型為代表的靜態(tài)模型、以系統(tǒng)動力學和勞利模型為代表的動態(tài)模型和以元胞自動機為代表的動態(tài)城市模型幾個發(fā)展階段；土地利用／覆蓋變化模型則可按其功能分為描述模型、解釋模型和預測模型。目前，這兩類模型的發(fā)展都趨向對復雜系統(tǒng)的時空變化特征模擬的研究。 本文首先闡述了元胞自動機模型的原理、構成、特征，回顧了元胞自動機的發(fā)展歷程。元胞自動機是時間和空間都離散的一類模型，是由空間上各項同性的一系列元胞組成，用

3、于模擬和分析幾何空間內的各種現(xiàn)象。元胞自動機模型的空間表達能力和動態(tài)特征，適合于模擬城市化過程以及土地利用變化過程，在城市拓展模擬和土地利用／覆蓋變化模擬中得到廣泛應用，成為一類重要的城市模型和土地利用／覆蓋變化模型。 基于以上考慮，本文采用基于元胞自動機的SLEUTH模型對上海市城市拓展和土地利用演化進行模擬。模擬過程中，通過一卜海市的歷史遙感影像圖進行模型參數(shù)校核，獲取模型對于上海市模擬的最佳模型參數(shù)系列，實現(xiàn)SLEUTH模

4、型的地方化，進而對上海市城市拓展和土地利用／覆蓋演化作歷史模擬和預測模擬。歷史模擬分析模擬了上海市1988-2004年間的城市拓展和土地利用演化歷史過程，并將模擬結果與遙感影像進行對比分析，驗證SLEUTH模擬的準確性，并將模擬結果與相關社會、經濟因子進行空問相關分析和統(tǒng)計相關分析，建立城市拓展、土地利用／覆蓋演化與社會、經濟的回歸方程。在此基礎上模擬了2005—2040年間上海城市拓展和土地利用／覆蓋演化趨勢，并建立城市發(fā)展系統(tǒng)動力學