基于GIS和Geo-CA的营口城市用地扩展模拟预测研究

摘要

当前，我国大部分城市处于快速发展的初级阶段，随着其城市化和工业化的逐步推进，建设用地量需求会持续增加。为此，必须对城市用地扩展做出合理的规划决策，以使城市向着良性的、可持续性的方向发展。然而由于城市系统发展的复杂性，传统的方法已经无法真实准确的模拟城市发展与土地利用变化过程。因此，急需引进新的技术手段来对城市的扩展过程进行准确的模拟和预测，为城市的可持续发展提供合理的决策信息。 本文对城市扩展的动力机制、城市扩展的模式及模拟城市扩展的复杂模型进行了分析与总结，并对当前流行的地理元胞自动机理论方法（CA）进行了介绍。在前人研究的基础上，基于CA原理，结合GIS与RS技术，在ArcGIS平台中进行二次开发，构建了GIS—CA模型系统，以营口市为研究区域，对其城市用地扩展进行了模拟和预测。 本文的主要结论如下： （1） GIS与CA集成，增强了GIS的时空动态建模功能，利用GIS可以很容易的获得CA需要的数据，对CA模拟结果数据无需转换，便可以实现可视化，同时可以充分利用GIS的功能对结果进行统计并分析。本研究证明CA模型和GIS耦合是研究城市扩展动态模拟与预测的较为可行的研究方法。 （2）利用GIS—CA模型模拟和预测了营口城市用地变化趋势，对营口城市用地扩展模拟的结果比较合理，模拟的精度达到70％以上，并对营口2020年城市用地的扩展进行了预测。 从模拟和预测的结果可以看出，营口市在不断的加速扩展，城市用地面积不断增加，占用农用地越来越多；1988-1998年，城市用地增长以在城市周边蔓延为主，且增长速度比较缓慢；1998年至今，营口城市用地以星形变化为主，主要受交通线和规划因素影响，且增长速度较快；在未来10年内，营口城市用地扩展的区域主要体现在城市的西侧和西南方，同时在其他方向上也会有一定程度的扩展。 预测结果能为未来营口城市和土地利用规划提供依据，可以帮助管理者制定有效的土地管理措施和方针政策。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 引 言

1.1选题背景

1.2研究现状

1.3研究目的及意义

1.4研究方法和技术路线

第二章 理论基础与方法讨论

2.1城市扩展特征

2.1.1城市扩展的动力机制

2.1.2城市的扩展模式

2.1.3模拟城市扩展的复杂模型

2.2 CA模型原理

2.2.1 CA(元胞自动机)定义

2.2.2 CA(元胞自动机)构成

第三章 GIS-CA模型开发与设计

3.1 GIS-CA建模原理

3.1.1构建GIS-CA模型的技术路线

3.1.2 GIS-CA要素组成

3.1.3 GIS-CA所需要的数据

3.1.4 GIS-CA模型参数

3.1.5 GIS-CA模型模拟城市扩展的规则

3.2 GIS-CA模型开发设计

3.2.1模型开发环境

3.2.2 GIS-CA模型实现模拟的技术路线

3.2.3模型实现

第四章 基于GIS-CA城市扩展模拟与预测

4.1研究区概况

4.1.1地理位置

4.1.2历史沿革

4.1.3气候条件

4.1.4社会经济发展状况

4.1.5土地利用现状

4.2数据处理

4.2.1范围确定

4.2.2数据源

4.2.3数据处理

4.2.4数据提取

4.3确立模型参数

4.4模型的检验

4.5对规划期内城市用地情况的预测及分析

4.6结果分析

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2不足之处及展望

参考文献

后 记