基于贝叶斯概率城市土地利用动态变化模拟研究

摘要

城市建设用地过快扩张，城市土地利用结构单一等问题严重影响着快速城市化地区的城市健康发展，为此，建立土地资源动态监测体系和开展城市土地利用动态变化规律的研究，对于城市土地资源开发宏观决策和规划，具有重要的理论和实践意义。 随着人们对城市研究的逐步深化，越来越多的城市动态变化模型被构建，并被用来预测快速城市化地区土地利用动态变化，这些模型的基本思想大都是基于元胞自动机理论。然而，这些模型普遍存在一个很大的不足就是模型的校正问题，很难把它校正得跟现实情况很吻合，而且这些模型的校正结果评估仍然没有得到足够的重视。本文提出基于贝叶斯理论的权重因子方法进行城市土地利用的动态变化模拟，为城市扩展模拟提供了新的思路。 本文提出的模型是基于元胞自动机框架的土地利用变化模型，它的位置结构是数据驱动的，这种方式和Chapin、Weiss在1968年提出的方式相似之处。主要思想：根据一些社会经济、规划因素和基础设施因素来确定各种具体土地利用的转变概率，从而控制不同土地利用类型的转变。权重因子被用来确定元胞的特定转换概率，这个过程主要涉及通过“权重因子”方法及土地变化的相关因素来更新先验的概率。从而在各种各样的启发式过程中利用这些概率来模拟元胞状态(土地利用类型)的发展。 最后把这个模型与系统应用于深圳市宝安区城市土地利用动态变化的实例研究，初步验证了这种基于贝叶斯理论的元胞自动机城市土地利用变化模型具有一定的实用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前 言

1.1 选题与研究意义

1.2 研究目的

1.3 论文组织框架

第二章 城市空间变化模拟研究进展

2.1 国内研究进展

2.2 国外研究进展

第三章 元胞自动机基本原理

3.1 网络模型及自动机

3.1.1 网络模型

3.1.2 自动机

3.1.3 有限自动机

3.1.4 图灵机

3.2 元胞自动机

3.2.1 元胞自动机的构成

3.2.2 元胞自动机的一般特征总结

3.2.3 元胞自动机的分类

第四章 城市土地利用动态变化模型USDM

4.1 因子分析

4.1.1 因子分段

4.1.2 因子相关性分析

4.2 元胞转换概率计算

4.2.1 权重因子方法

4.2.2 权重计算

4.3 USDM模型

4.3.1 “Expander”过程

4.3.2 “Patcher”过程

4.3.3 USDM模型架构

4.4 精度检验

第五章 USDM模型软件系统设计

5.1 USDM系统目标

5.2 系统平台及运行环境

5.3 USDM系统框架

5.3.1 USDM模型的数据结构

5.4 USDM模型技术路线

5.5 USDM系统功能结构设计

5.5.1 系统基本功能

5.5.2 数据预处理

5.5.3 空间分析模块

5.5.4 模型运行模块

5.6 系统主界面

第六章 模型的实例验证

6.1 宝安区概况

6.1.1 自然地理状况

6.1.2 社会经济状况

6.2 研究区土地利用变化分析

6.3 影响因子选择及相关分析

6.3.1 影响因子的选择

6.3.2 相关因子分段分析

6.3.3 因子相关性判断

6.3.4 影响因子权重确定

6.4 元胞转换概率图创建

6.5 模型运行

6.5.1 全局转换百分比

6.5.2 模型参数设置

6.5.3 运行结果

6.5.4 运行精度评定

6.5.5 模型模拟预测

第七章 研究总结

7.1 基本成果

7.2 主要创新及后续研究

7.2.1 创新

7.2.2 后续研究

参考文献

致 谢

攻读硕士学位论文期间主要研究进展