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土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机模拟

发布时间:2018-12-11 18:16
【摘要】:元胞自动机模型是(CellularAutumata,CA)一种时间、空间、状态都离散,空间上的相互作用及时间上的因果关系皆局部的网格动力学模型。CA以其自身“自下而上”的模拟能力,强大的离散计算功能,固有的时空平行算法被广泛应用于城市形态和土地利用变化的模拟和预测研究中,体现了城市土地利用在空间和数量上的双重变化。但现有的研究中,将自上而下的土地规划引导与约束加入元胞自动机中模拟土地利用变化的模型较少且针对性不强,缺少对土地规划和空间发展策略的时空分异性约束,阶段性约束和区域性约束的量化表达。因此,本文利用土地规划的用地功能分类和约束条件的动态性改进了约束性城市土地利用变化元胞自动机,构建了土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机模型。本研究首先从元胞自动机的基础理论和土地规划“三界四区”对于土地利用变化的影响分析出发,归纳分类了土地利用变化因子,分析了土地规划约束对于土地利用变化的影响并将其分类为全局约束条件、区域约束条件和土地规划功能分区约束条件。最后在此基础上构建了土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机模型并进行了实例验证。主要研究内容和成果如下:(1)梳理了元胞自动机模型在城市用地变化模拟的应用和表达。分析了土地规划对于城市土地利用变化的影响并对土地利用变化影响因子进行了分析和重分类。(2)研究了土地利用因子和土地规划和城市规划相关性数据,划分土地规划约束条件为三类即全局约束条件、区域约束条件和土地规划功能分区约束条件。利用二元逻辑回归模型、缓冲区、规划系数等约束条件的模型化,提出了动态规划发展因子,依据一般发展与优先发展级别确定了规划发展影响表达式和系数的推演,建立了土地利用变化约束条件的最终表达模型。(3)在耦合土地规划约束条件于元胞自动机模型中的基础上,建立了土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机转换规则,构建了土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机并确立了模型参数的设立与纠正规则。(4)以南京市区多期历史土地利用数据、总体规划数据和交通道路数据等为例,将创建的土地规划约束下的城市土地利用变化元胞自动机应用于研究区中。模拟了南京市市区2000年、2005年的土地利用变化。利用Lee-Sallee系数和Kappa系数对比分析实际情况和模拟情况,验证了模型的精度和实用性。
[Abstract]:Cellular automata model is (CellularAutumata,CA) a grid dynamic model with discrete time, space and state, local interaction in space and causality in time. CA has its own "bottom-up" simulation ability. With its powerful discrete computing function, the inherent space-time parallel algorithm is widely used in the simulation and prediction of urban morphology and land use change, which reflects the spatial and quantitative changes of urban land use. However, in the existing studies, the top-down land planning guidance and constraints are added to the cellular automata to simulate land use change models, and lack of spatio-temporal constraints on land planning and spatial development strategies. Quantitative expression of stage constraints and regional constraints. Therefore, based on the land use function classification and the dynamic constraints of land planning, this paper improves the constrained urban land use change cellular automata, and constructs the urban land use change cellular automata model under the land planning constraints. Based on the basic theory of cellular automata and the analysis of the influence of land planning "three boundaries and four areas" on land use change, the paper summarizes and classifies the factors of land use change. The effects of land planning constraints on land use change are analyzed and classified into global constraints, regional constraints and zoning constraints of land planning functions. Finally, the cellular automata model of urban land use change under the constraint of land planning is constructed and verified by an example. The main contents and achievements are as follows: (1) the application and expression of cellular automata model in urban land use change simulation are reviewed. The influence of land planning on urban land use change is analyzed, and the factors of land use change are analyzed and reclassified. (2) the relevant data of land use factor and land planning and urban planning are studied. Land planning constraints are divided into three categories: global constraints, regional constraints and zoning constraints of land planning functions. By using the model of binary logic regression model, buffer zone and planning coefficient, the development factor of dynamic programming is put forward. According to the general development and priority development level, the influence expression and coefficient of planning development are determined. The final expression model of land use change constraints is established. (3) based on the coupled land planning constraints in the cellular automata model, The conversion rules of cellular automata for urban land use change (LUCF) are established under the constraints of land planning. The cellular automata of urban land use change (LUCF) under the constraints of land planning are constructed, and the establishment and correction rules of the model parameters are established. (4) taking the urban land use data, master planning data and traffic road data for example, The urban land use change cellular automata (LUCA) under land planning constraints is applied to the study area. The land use change in 2000 and 2005 in Nanjing city was simulated. The accuracy and practicability of the model are verified by comparing and analyzing the actual situation and simulation by using Lee-Sallee coefficient and Kappa coefficient.
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP301.1;F301.2

【参考文献】

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本文编号:2373004

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