基于动态约束元胞自动机与复杂城市系统模拟.pdfVIP

第 22 卷 　第 5 期 地 理 与 地 理 信 息 科 学 Vol . 22 　No . 5 2006 年 9 月 　 　 　 　 　 　　　Geograp hy and Geo - Information Science 　 　 　 　 　 　 　 　 September 2006 基于动态约束的元胞自动机与复杂城市系统的模拟 杨 青 生 ,黎 　夏 ( 中山大学地理科学与规划学院 ,广东 广州 5 10275) ( ) 摘要 :为获得复杂城市系统更理想的模拟效果 ,提出时空动态约束的城市元胞自动机 CA 模型 。用不同区域 、不同 时间新增加的城市用地总量作为 CA 模型的约束条件 ,形成时空动态约束的 CA 模型 ,并利用该模型模拟 1988 — 20 10 年东莞市和深圳市城市扩张过程 。结果表明 ,利用 CA 模型模拟的 1993 年城市用地总精度比静态 CA 模型提 高了 586 % ,而且模型中的动态约束条件可以反映城市发展的时空差异性 。 关键词 :元胞自动机 ; GIS ;动态约束 ;城市模拟 中图分类号 :F299 . 2 1 　　文献标识码 :A 　　文章编号 : 1672 - 0504 (2006) 05 - 00 10 - 06 化的转换规则具有重要意义 。 0 　引言 本文用不同行政区、不同模拟阶段新增加的城 ( ) 元胞 自动机 Cellular Automat a , CA 是一个时 市用地总量作为城市 CA 模型的约束条件 ,形成时 间、空间、状态都离散的数学模型框架 ,是由大量元 空动态约束 的城市 CA 模型 , 并利用该模型模拟 胞通过简单相互作用而构成 的动态演化系统[ 1 ] 。 1988 —20 10 年东莞市和深圳市城市发展状况 。 CA 模型具有强大的空间运算能力 ,它可以通过简单 1 　时空动态约束的城市 CA 模型 的局部运算形成复杂的、全局的模式 。目前 CA 已 成功地应用到生物演化 、环境变化 、景观更替、交通 利用 CA 模型可以有效地模拟城市空间结构的 流 、林火扩散和城市系统等模拟研究中 ,取得许多有 演变过程 ,其模拟过程 由转换规则来控制 。在定义 意义的研究成果[2 - 11 ] 。如 Clarke 等模拟了美国旧 CA 的转换规则时 ,需要确定被模拟对象的一系列影 金山地区的城市发展[ 12 ] ; White 等运用约束性元胞 响因素 。城市空间结构演变受诸多因素影响 ,包括区 自动机模拟了辛辛那提土地利用的变化[ 13 ] ;黎夏等 域的社会经济条件 、人 口状况等 。距市中心、距道路 模拟了东莞市的城市发展[ 14 ] ; Wu 模拟了广州市的 的距离等空间变量也对城市的发展有重要影响。另 城市扩张[ 15 ] 。上述研究表明 , CA 能模拟与真实城 外 ,邻近范围的影响是 CA 模型中考虑的主要因素 。 市非常接近的特征 ,模拟结果与实际情况非常吻合 。 城市空间结构演变和空间变量之间的关系可以