土地利用变化时空动力学方法构建与应用研究

发布时间：2023-11-04 13:42

　　在土地利用时空变化模拟研究中,探索地理信息系统(GIS)与系统动力学(SD)模型、元胞自动机(CA)模型以及多智能体模型(ABM)的集成,构建复杂系统时空动力学仿真,一直以来都是本领域的研究热点和难点。本研究首先通过理论研究探究了多模型集成的可能性,以网格单元为核心,实现了各子模型之间的信息交流与传递,基于此,构建了SD-CA-ABM-GIS耦合的土地利用变化时空动力学方法(LandTSDM),并在京津冀城市群进行了相关情景模拟研究。主要研究成果包括:(1)将SD模型的宏观干扰引入到了CA转换规则中,对CA转换规则进行了扩展研究,在宏观和微观两个尺度上控制CA模拟演化。基于地理学第一定律与空间邻近度概念,对传统CA邻域规则进行了扩展改进,通过细化邻域元胞类型,构建了“方+圆”型邻域规则,弥补了传统邻域的不足。(2)通过在SD模型和CA模型之间选择合适的指标作为通信机制,以最小的元胞单元为基础,实现了SD-CA模型之间的双向实时数据通信模式。(3)在网格的单元级上对SD-CA-ABM-GIS进行一体化集成融合,构建了LandTSDM,以CA模型为突破点,实现了各子模型之间的无缝融合,通过...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 LUCC模型回顾
        1.2.2 SD模型研究进展
        1.2.3 CA模型研究进展
        1.2.4 ABM研究
        1.2.5 多模型集成研究
        1.2.6 存在的问题
    1.3 研究目的与研究内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 技术路线
    1.5 本章小结
2 CA模型规则扩展
    2.1 CA基本构成要素
        2.1.1 元胞
        2.1.2 元胞状态
        2.1.3 元胞空间
        2.1.4 元胞邻域
        2.1.5 转换规则
    2.2 CA转换规则扩展
    2.3 CA邻域规则扩展
    2.4 本章小结
3 SD-CA双向交互机制构建
    3.1 SD-CA交互集成构建
        3.1.1 SD-CA双向交互原理
        3.1.2 SD-CA集成过程
        3.1.3 SD-CA交互机制实现步骤
    3.2 研究区及数据预处理
        3.2.1 研究区概况
        3.2.2 数据及其预处理
    3.3 SD-CA耦合模型应用
        3.3.1 CA子模型构建
        3.3.2 SD子模型构建
        3.3.3 精度验证
        3.3.4 情景模拟研究
    3.4 SD-CA双向数据通信分析
        3.4.1 与传统SD-CA集成模型对比
        3.4.2 通信数据实时监测
        3.4.3 宏观参数对微观单元分配影响
    3.5 本章小结
4 土地利用变化时空动力学方法构建
    4.1 基本原理
    4.2 系统子模型之间耦合
        4.2.1 CA-GIS时空互操作
        4.2.2 CA-ABM耦合集成
        4.2.3 ABM规则构建
    4.3 原型系统设计与实现
        4.3.1 NetLogo平台简介
        4.3.2 系统界面设计
    4.4 本章小结
5 京津冀土地利用情景模拟预测
    5.1 研究区概况
        5.1.1 地理位置
        5.1.2 社会经济条件
    5.2 数据来源及预处理
        5.2.1 数据来源
        5.2.2 数据预处理
        5.2.3 精度验证
    5.3 土地利用政策情景
        5.3.1 情景1:京津冀三地独立发展
        5.3.2 情景2:京津冀区域整体协同发展
        5.3.3 情景3:雄安新区对京津冀地区发展的影响
        5.3.4 多种发展情景下对北京市影响
    5.4 不同邻域规则模拟对比
    5.5 京津冀可持续发展政策建议
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要研究成果
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3860415