基于随机森林的元胞自动机城市扩展模拟——以佛山市为例

发布时间：2017-06-19 03:03

  本文关键词：基于随机森林的元胞自动机城市扩展模拟——以佛山市为例，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文提出一种基于随机森林的元胞自动机城市扩展(RF-CA)模型。通过在多个决策树的生成过程中分别对训练样本集和分裂节点的候选空间变量引入随机因素,提取城市扩展元胞自动机的转换规则。该模型便于并行构建,能在运算量没有显著增加的前提下提高预测的精度,对城市扩展中存在的随机因素有较强的容忍度。RF-CA模型可进行袋外误差估计,以快速获取模型参数;也可度量空间变量重要性,解释各空间变量在城市扩展中的作用。将该模型应用于佛山市1988-2012年的城市扩展模拟中,结果表明,与常用的逻辑回归模型相比,RFCA模型进行模拟和预测分别能够提高1.7%和2.6%的精度,非常适用于复杂非线性特征的城市系统演变模型与扩展研究;通过对影响佛山市城市扩展的空间变量进行重要性度量,发现对佛山城市扩张模拟研究而言,距国道的距离与距城市中心的距离具有最重要的作用。
【作者单位】： 中山大学地理科学与规划学院综合地理信息研究中心;广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室;
【关键词】： 随机森林 元胞自动机 城市扩展 佛山
【基金】：国家高技术研究发展计划(863)项目(2012AA121402) 国家自然科学基金项目(41001291) 中央高校基本科研业务费专用资金项目(13lgpy61)
【分类号】：TU984.113;P208
【正文快照】： 1引言元胞自动机(Cellular Automata,CA)由数学家Stanislaw M.Ulam与Von Neumann于1948年提出,最初用于模拟生命系统所特有的自复制现象,是一个描述自然界复杂现象的简化数学模型(段晓东等,2012)。自1970年Tobler首次将CA应用于城市扩展模拟以来,已经有众多学者开展有关城市CA

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 冯永玖;刘妙龙;童小华;刘艳;韩震;;基于核主成分元胞模型的城市演化重建与预测[J];地理学报;2010年06期

2 杨青生;黎夏;;基于遗传算法自动获取CA模型的参数——以东莞市城市发展模拟为例[J];地理研究;2007年02期

3 廖江福;唐立娜;王翠平;许通;;城市元胞自动机扩展邻域效应的测量与校准研究[J];地理科学进展;2014年12期

4 何春阳,史培军,陈晋,潘耀忠,李晓兵,李京,李月臣,李景刚;基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究[J];中国科学(D辑:地球科学);2005年05期

5 刘小平;黎夏;叶嘉安;何晋强;陶嘉;;利用蚁群智能挖掘地理元胞自动机的转换规则[J];中国科学(D辑:地球科学);2007年06期

6 方匡南;吴见彬;朱建平;谢邦昌;;随机森林方法研究综述[J];统计与信息论坛;2011年03期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蔡坤琪;;基于相关鉴别分析和随机森林的人脸识别方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期

2 郑德本;夏斌;赵冠伟;;基于逻辑回归CA的土地利用变化模拟——以广州市花都区为例[J];安徽农业科学;2010年11期

3 郭立磊;董晓峰;于琳荣;;基于RS·GIS的兰州盆地LUCC分析[J];安徽农业科学;2010年33期

4 李晖;李志英;刘大邦;易娜;杨树华;李国彦;;基于元胞自动机的月亮山景区景观格局动态模拟[J];安徽农业科学;2011年03期

5 崔旭忠;赵方胤;;基于CA的土地利用动态演变预测研究[J];安徽农业科学;2012年09期

6 王羊;高阳;赵琳;赵志强;李双成;;元胞自动机模型的尺度敏感性分析[J];北京大学学报(自然科学版);2011年04期

7 李飞;高小榕;高上凯;;基于随机森林算法的高维脑电特征优选[J];北京生物医学工程;2007年04期

8 陈建新;西广成;王伟;赵慧辉;陈静;;数据挖掘分类算法在冠心病临床应用的比较[J];北京生物医学工程;2008年03期

9 熊文;王枞;;改进粒子群与支持向量机混合的特征变换[J];北京邮电大学学报;2009年06期

10 李开宇;张艳芳;杨青生;;基于CA模型的西安城市空间扩展模拟及误差分析[J];测绘科学;2011年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 贾少春;胡秀珍;;A Method of Predicting theβ-hairpin Motifs in Proteins[A];第四届全国生物信息学与系统生物学学术大会论文集[C];2010年

2 王德光;胡宝清;覃开贤;;复杂性科学在喀斯特土地利用系统研究中的应用[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集（上册）[C];2011年

3 李胜朋;王洪礼;冯剑丰;;基于不连续回归树的最大李雅谱诺夫指数计算方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

4 农宇;;土地利用变化模型的现状和展望[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（二）[C];2007年

5 谢程利;王金桥;卢汉清;;核森林及其在目标检测中的应用[A];第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议（NCMT2010）、第6届全国人机交互学术会议（CHCI2010）、第5届全国普适计算学术会议（PCC2010）论文集[C];2010年

6 张红梅;;基于粗糙集特征约简的SVM集成入侵检测模型[A];2009中国控制与决策会议论文集（3）[C];2009年

7 张鸿辉;邓凌云;;多智能体农地非农化时空配置模型[A];规划引领下的新型城市化研究——2009年湖南省优秀城乡规划论文集[C];2009年

8 农宇;;土地利用变化模型的现状和展望[A];土地利用的城乡统筹和区域统筹——2007中国科协年会8.3分会场论文集[C];2007年

9 刘勇;吴次芳;杨志荣;冯科;;情景规划方法在土地利用总体规划中的应用[A];2008年中国土地学会学术年会论文集[C];2008年

10 陆汝成;黄贤金;左天惠;肖思思;赵小风;张兴榆;;基于CLUE-S和Markov模型的土地利用情景模拟研究——以江苏省环太湖地区为例[A];2008年中国土地学会学术年会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 于化龙;基于DNA微阵列数据的癌症分类技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 李书艳;单点氨基酸多态性与疾病相关关系的预测及其机制研究[D];兰州大学;2010年

3 姚志明;基于步态触觉信息的身份识别研究[D];中国科学技术大学;2010年

4 杜方;复杂网络系统间相似性识别及其应用[D];浙江大学;2010年

5 甘良志;核学习算法与集成方法研究[D];浙江大学;2010年

6 王树云;基于Bayes方法和图限制下正规化方法的变量选择问题及其在基因组数据中的应用[D];山东大学;2010年

7 安永刚;休闲城市旅游业可持续发展评价研究[D];中南林业科技大学;2010年

8 单玉红;基于土地生态位和多主体的城市居住空间演化情景模型研究[D];武汉大学;2009年

9 王中锋;树型贝叶斯网络分类器鉴别式训练研究[D];北京交通大学;2011年

10 吕永鹏;平原河网地区城市集水区非点源污染过程模拟与系统调控管理研究[D];华东师范大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年

2 袁昭;城市圈土地结构效率研究[D];华中农业大学;2010年

3 郑占;基于CA模型的城市用地扩张模拟研究[D];华中农业大学;2010年

4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年

5 马冉冉;集成学习算法研究[D];山东科技大学;2010年

6 李文亮;哈大齐工业走廊土地利用变化时空格局动态模拟研究[D];哈尔滨师范大学;2010年

7 石国强;基于规则的组合分类器的研究[D];郑州大学;2010年

8 陈松峰;利用PCA和AdaBoost建立基于贝叶斯的组合分类器[D];郑州大学;2010年

9 李红;数据挖掘中特征选择与聚类算法研究[D];大连理工大学;2010年

10 李海燕;互信息特征选择的研究及在代谢组学中的应用[D];大连理工大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 仝慧杰;冯仲科;罗旭;张彦林;;森林生物量与遥感信息的相关性[J];北京林业大学学报;2007年S2期

2 周宗丽,宁大同,杨志峰;三峡库区秭归县土地资源优化配置[J];北京师范大学学报(自然科学版);1999年04期

3 刘小平;黎夏;;Fisher判别及自动获取元胞自动机的转换规则[J];测绘学报;2007年01期

4 杨丽霞;杨桂山;苑韶峰;;数学模型在人口预测中的应用——以江苏省为例[J];长江流域资源与环境;2006年03期

5 国庆喜,张锋;基于遥感信息估测森林的生物量[J];东北林业大学学报;2003年02期

6 王铮,邓悦,宋秀坤,吴兵;上海城市空间结构的复杂性分析[J];地理科学进展;2001年04期

7 胡业翠,刘彦随,邓旭升;土地利用/覆被变化与土地资源优化配置的相关分析[J];地理科学进展;2004年02期

8 周成虎;欧阳;马廷;覃彪;;地理系统模拟的CA模型理论探讨[J];地理科学进展;2009年06期

9 刘妙龙;陈鹏;;基于细胞自动机与多主体系统理论的城市模拟原型模型[J];地理科学;2006年03期

10 黎夏,叶嘉安;基于神经网络的单元自动机CA及真实和忧化的城市模拟[J];地理学报;2002年02期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马景义;谢邦昌;;拟适应再加权分类随机森林[J];统计与信息论坛;2010年03期

2 张启敏,聂赞坎;随机森林发展系统解的存在性和唯一性(英文)[J];应用数学;2003年04期

3 李建更;高志坤;;随机森林:一种重要的肿瘤特征基因选择法[J];生物物理学报;2009年01期

4 袁敏;胡秀珍;;随机森林方法预测膜蛋白类型[J];生物物理学报;2009年05期

5 方匡南;吴见彬;朱建平;谢邦昌;;随机森林方法研究综述[J];统计与信息论坛;2011年03期

6 方正;李益洲;肖嘉敏;李功兵;文志宁;李梦龙;;基于复杂网络的随机森林算法预测氨基酸突变对蛋白质稳定性的影响(英文)[J];化学研究与应用;2011年05期

7 王象刚;;基于K均值随机森林快速算法及入侵检测中的应用[J];科技通报;2013年08期

8 曹正凤;谢邦昌;纪宏;;一种随机森林的混合算法[J];统计与决策;2014年04期

9 张光亚;方柏山;;基于氨基酸组成分布的嗜热和嗜冷蛋白随机森林分类模型[J];生物工程学报;2008年02期

10 马景义;吴喜之;谢邦昌;;拟自适应分类随机森林算法[J];数理统计与管理;2010年05期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 谢程利;王金桥;卢汉清;;核森林及其在目标检测中的应用[A];第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议（NCMT2010）、第6届全国人机交互学术会议（CHCI2010）、第5届全国普适计算学术会议（PCC2010）论文集[C];2010年

2 武晓岩;方庆伟;;基因表达数据分析的随机森林方法及算法改进[A];黑龙江省第十次统计科学讨论会论文集[C];2008年

3 张天龙;梁龙;王康;李华;;随机森林结合激光诱导击穿光谱技术用于的钢铁分类[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第19分会：化学信息学与化学计量学[C];2014年

4 相玉红;张卓勇;;组蛋白去乙酰化酶抑制剂的构效关系研究[A];第十一届全国计算（机）化学学术会议论文摘要集[C];2011年

5 张涛;李贞子;武晓岩;李康;;随机森林回归分析方法及在代谢组学中的应用[A];2011年中国卫生统计学年会会议论文集[C];2011年

6 冯飞翔;冯辅周;江鹏程;刘菁;刘建敏;;随机森林和k-近邻法在某型坦克变速箱状态识别中的应用[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年

7 曹东升;许青松;梁逸曾;陈宪;李洪东;;组合树的集合体和后向消除策略去分类P-糖蛋白化合物[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年

8 张旺;范丽s，

本文编号：461379