基于二分类logistic模型的元胞自动机武汉市城市土地利用变化研究

摘要

土地作为不可再生的自然资源和人类赖以生存的基础，研究其可持续发展很有必要。当前关于土地研究的热点问题之一是对于土地利用/覆盖变化的研究。对于本文研究区域武汉市而言，分析武汉市现有的土地利用结构，并总结其规律，建立有效的土地利用变化模拟机制，能够为实现武汉市土地利用的可持续发展提供技术上的支持，并帮助优化其土地利用结构和城市的合理规划。
　　为了实现上述目标，本研究采用元胞自动机模型来模拟武汉市的土地利用变化情况。武汉市属于华中地区的大城市，其发展之迅速，很适合做土地利用变化方面的研究。本研究内容主要包括：(1)前期对于本研究相关的文献资料的收集和整理，以确定本研究的目的和意义，并且对目前国内外的相关研究进展进行了一个综述。(2)构建基于二分类logistic的元胞自动机模型。介绍了元胞自动机模型的概念、构成和分类以及其特征和优点并指出其在应用中需解决的难题和其在城市土地利用变化模拟研究中的可行性及合理性；讲解了二分类logistic模型的原理以及二分类logistic模型的优点。还详细的论述了基于二分类logistic模型的元胞自动机模型的构建原理、流程以及该模型的模拟预测方案等。通过spss建立二分类logistic模型，求出各个空间变量的模拟系数，最终确定了元胞转化规则。最后在VS2010中利用OPENCV和GDAL用C++语言编程实现基于二分类logistic的元胞自动机模型。(3)模型的实证研究（基于二分类logistic的元胞自动机模型）。模型涉及的影响因子主要有DEM、距区中心距离、距水源地距离、距道路距离。本文研究了武汉市在1990年到2005年和2005年到2013年，这两个时间段内的土地利用变化情况，并用模型模拟出这两个时间段的模拟图，通过模拟图与现状图的精度对比，证明了该模型的有效性，并利用该模型预测了未来的武汉市土地利用分类图。
　　最后，研究总结及讨论。本文采用二分类logistic模型获取元胞自动机的转换规则，这样将两个模型相结合，充分利用了二者的优势，从而实现了土地利用变化系统在时间和空间上的动态模拟。以此证明本文建立的基于二分类logistic的元胞自动机模型能够有效的预测土地利用变化，并且能够有效的以及合理的辅助规划和决策。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究的背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外相关研究进展

1.4 研究内容、方法与技术路线

2 元胞自动机的基本原理

2.1 元胞自动机的概念、构成和分类

2.2 元胞自动机的特征及优点

2.3 元胞自动机应用中需解决的难题

2.4 元胞自动机在城市土地利用变化模拟研究中的可行性及合理性

3 基于二分类logistic模型的元胞自动机模型

3.1 二分类logistic模型

3.2 基于二分类logistic模型的元胞自动机模型

4 模型应用及结果评价

4.1 武汉市概况

4.2 数据来源与数据处理

4.3 1990到2005年城市用地扩展模拟验证方案建立

4.4 2005到2013年城市用地扩展与预测

4.5 模拟预测与总结

5 研究总结及讨论

5.1 研究总结

5.2 讨论

参考文献

致谢