基于案例推理元胞自动机的农村居民点变化模拟

运用元胞自动机模型对研究区农村居民点变化进行模拟分析,采用案例推理方法获取元胞转换规则,以MARKOV方法对模型进行数量控制,采用改进的Kappa系数对模拟结果进行精度验证。以湖北省鄂州市1991- 2004年农村居民点变化作为模型训练数据,2004-2009年变化数据对模型进行参数校验,模拟得到2009年农村居民点分布情景,对照2009年研究区实际情况,模拟结果总体百分比精度为96.68%,改进的Kappa系数值为0.93。研究结果表明基于案例推理元胞自动机模型具有较高的模拟精度,可用于农村居民点变化模拟分析。     

基于LSSVM-CA模型的复杂土地利用变化模拟——以鄂州市为例

本文探索了最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)获取元胞转换规则的可行性,并应用于复杂土地利用变化模拟预测。以湖北省鄂州市为研究区,以1991-2004年土地利用变化数据作为模型训练数据,运用改进的ROC分析方法对比分析了LSSVM和逻辑回归方法获取的元胞转换规则,在此基础上运用LSSVM-CA模型模拟了研究区2013年的土地利用情景,并对2020年和2030年土地利用情景进行预测。研究结果表明:1LSSVM对数量较大、变化过程较复杂土地利用类型的空间分布模拟效果更好,如耕地、建设用地、养殖水体和其他用地;2与2013年实际土地利用情景相比,LSSVM-CA模拟结果总体精度为0.80,Kappa系数为0.73,处于较高一致性水平,优于逻辑回归-CA模型结果;3未来,鄂州市主城区、城西新区、"葛华新城"、"红莲湖新城"以及南部的花湖开发区、沼山镇、太和镇建设用地需求较大,将占用大量耕地,东部和南部低丘岗地区的耕地将大量转变为林地。研究结论为LSSVM方法可用于获取元胞转换规则进行复杂土地利用变化模拟,并能取得较好的效果,模拟结果可为研究区土地规划、耕地和生态环境保护等提供决策参考。     

基于LSSVM-CA模型的复杂土地利用变化模拟——以鄂州市为例

本文探索了最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine ,LSSVM）获取元胞转换规则的可行性,并应用于复杂土地利用变化模拟预测。以湖北省鄂州市为研究区,以1991-2004年土地利用变化数据作为模型训练数据,运用改进的ROC分析方法对比分析了LSSVM和逻辑回归方法获取的元胞转换规则,在此基础上运用LSSVM-CA模型模拟了研究区2013年的土地利用情景,并对2020年和2030年土地利用情景进行预测。研究结果表明：①LSSVM对数量较大、变化过程较复杂土地利用类型的空间分布模拟效果更好,如耕地、建设用地、养殖水体和其他用地;②与2013年实际土地利用情景相比,LSSVM-CA模拟结果总体精度为0.80,Kappa系数为0.73,处于较高一致性水平,优于逻辑回归-CA模型结果;③未来,鄂州市主城区、城西新区、“葛华新城”、“红莲湖新城”以及南部的花湖开发区、沼山镇、太和镇建设用地需求较大,将占用大量耕地,东部和南部低丘岗地区的耕地将大量转变为林地。研究结论为LSSVM方法可用于获取元胞转换规则进行复杂土地利用变化模拟,并能取得较好的效果,模拟结果可为研究区土地规划、耕地和生态环境保护等提供决策参考。     

基于元胞自动机的莫莫格湿地土地覆被预测模拟

本文运用元胞自动机结合人工神经网络方法,利用1986年和2004年两时期的ETM遥感影像,对莫莫格国家级湿地自然保护区的土地覆被变化进行了动态的模拟和预测,探讨了元胞自动机模型在湿地土地覆被变化预测和湿地资源保护方面的重要作用,为湿地资源的动态监测与可持续发展提供参考和决策支持。在模型实现过程中,以正六边形元胞取代传统的四边形元胞,克服了传统四边形元胞各向异性的先天不足,减小了模型预测的误差。应用BP神经网络与元胞自动机相结合自动挖掘出元胞自动机模型的转换规则,不仅降低建立多种土地覆被类型预测模拟的难度,而且减少了人为的主观因素,提高了准确性。将模型应用到莫莫格湿地保护区,预测的结果与实际土地覆被类型比较得出预测精度达到约80%,通过对该地区未来34年土地覆被变化的预测,反映出了该地区耕地面积增大、湿地减少的生态环境变坏的趋势,为该保护区的管理和发展提供了参考。     

技术创新横向扩散的元胞自动机模型及实证分析

本文简要回顾了传统技术创新扩散的定量分析的发展过程，并针对传统定量分析研究的不足，建立了基于元胞自动机技术创新的横向扩散模型。本文利用中国移动通信手机用户数据进行了实证研究，研究显示该元胞自动机模型所模拟出来的结果符合实际情况。     

平谷区农村居民点用地的时空特征及优化布局研究

农村居民点的优化布局必须在分析现状的基础上,按照农村产业发展规划目标,针对不同类型进行分类调控,科学评价农村居民点的综合发展潜力是村庄量化分类的基础,也是协调推进村庄整治的关键所在.本文以北京市平谷区为例,利用2004年、2009年土地利用现状数据库,研究了平谷区2009年农村居民点空间分布特征及2004年-2009年间居民点用地的变化情况.结合山区和平原区的不同发展条件,分别制定山区和平原区农村居民点的综合发展潜力评价指标体系,运用GIS的地理空间分析功能,对评价要素的空间叠加、计算,评价村庄的综合发展潜力.并将评价结果与城镇发展规划相结合,针对农村居民点用地的区位条件,提出居民点用地调控的类型及区域产业发展布局的方向.研究结果体现了土地利用的现状及适宜性,对推进农村居民点整理具有一定的指导意义.     

基于元胞自动机的信息服务扩散过程模拟研究

利用元胞自动机理论,建立了反映信息服务扩散过程的元胞自动机演化模型,分别模拟了用户的需求以及服务-需求匹配度这两个因素对信息服务扩散程度的影响,通过分析模拟结果,得出开展信息服务的一些启示.     

基于GIS和MCE-CA-Markov模型的高原河谷型城市土地利用变化研究与模拟预测

基于高原河谷城市西宁市2000-2020年土地利用数据，选取9类自然因素与社会经济因素驱动因子，运用MCE-CA-Markov耦合模型，以2000-2010年土地利用为基期，模拟2020年土地利用变化并对预测结果精度验证，最后以2020年为基期数据，预测2030年研究区土地利用空间格局。结果表明：MCE-CA-Markov模型模拟2020年土地利用精度验证结果 Kappa系数为0.869 1，土地利用变化预测方法可行；2000-2020年研究区土地利用变化显著，2030年建设用地增长趋势明显，耕地、草地面积有所减少；在服务于国土空间规划的实践中，西宁市在未来城市发展过程中土地利用冲突问题明显。     

基于地理元胞自动机的土地利用变化研究

土地利用及其变化是一个相当复杂的现象与过程,它既受自然因素的制约,在一定地域上又受社会、经济、技术等因素的强烈影响,具有明显的综合性和地域性.同时,土地利用变化对区域和全球环境变化又起着十分重要的作用.因而,土地利用变化研究已成为国内外近期研究的热点问题之一.本文介绍了采用地理元胞自动机进行土地利用变化研究的优点、原理及方法,并以河西走廊地区为实例,采用Idrisi的CA-MARKOV模块进行了土地利用变化的分析和预测,得出河西走廊地区1995年到2005年土地利用变化的特点.研究表明,与一般的研究土地利用变化的GIS方法和统计方法相比,地理元胞自动机具有快速、准确、实时性强的特点;与动态模型相比,采用地理元胞自动机进行土地利用变化研究具有简明易行的特点.     

改进的元胞自动机人员疏散仿真模型研究

近几年来,地震、火灾等自然灾害频繁发生,恐怖袭击事件突发频率也呈日益攀升之势,公共安全问题成为社会热点,灾难突发时人员疏散问题的建模与仿真技术成为研究热点。立足已有的元胞自动机模型,充分考虑了人员在疏散时的心理特点和行为特点,提出了一种改进的元胞自动机模型,通过改进的元胞自动机模型对人员疏散问题进行建模与仿真,更加真实再现了行为人在紧急疏散时表现出来的从众性和自组织性,其研究成果为人群疏散仿真研究提供了有力支持。     

农村居民点用地数量变化及驱动机制研究——基于湖北仙桃市的实证

土地利用/覆被变化及其驱动机制研究是研究全球变化的前沿及热点问题之一。我国农村居民点分布广、数量多,农村居民点用地规模是城镇建设用地规模的6倍以上,加之农村居民点周边多为优质耕地,对耕地资源减少的威胁甚于城镇。当前我国土地资源利用的一个突出问题就是在农村人口非农化的过程中,农村居民点用地规模并没有随着城市化的发展而减少,甚至部分地区出现了快速增加的势头,加强农村居民点用地变化及其驱动机制研究,为合理调控用地提供科学依据,便具有了重要的理论与现实意义。本文首先从理论上论述了农村居民点用地变化的驱动因素,随后以江汉平原典型地区仙桃市为例,采用1996年~2004年的土地变更数据和社会经济统计数据,分析了农村居民点用地变化特征,并进一步运用多元统计中的因子分析法和多元回归模型,对引起农村居民点用地规模变化的社会经济驱动因子进行了定量研究。研究结果显示,仙桃市农村居民点用地总量呈递减趋势,但仍然呈粗放利用状态,经济增长和城市化的发展、科技进步以及政策制度是仙桃市农村居民点用地变化的主要驱动因子。     

唐山海岸带土地利用格局的情景模拟

本文以唐山海岸带为研究区,基于2000年和2005年TM遥感影像,运用3S技术,通过人机交互目视解译提取了精度较高的两期该区土地利用/土地覆被数据.以2000年土地利用数据为基期,选取距农村居民点距离、距城镇距离、距道路距离、距河流距离、距海岸线距离、地下水埋深、土壤类型、成因地貌、工程地质条件9个自然和社会经济因素作为驱动因素,运用CLUE-S模型模拟了2005年的土地利用类型空间格局,并用2005年的实际解译数据加以验证.结果表明:正确模拟比例达88.95%,Kappa指数为0.8711.说明CLUE-S模型能够较准确地模拟小尺度海岸带地区的土地利用,土地覆被变化.在此基础上又分别模拟了自然增长、土地结构优化、经济发展、生态保护4种情景方案下2015年研究区的土地利用格局.结果表明:在不同情景方案下的土地利用,土地覆被格局存在显著的空间差异,对该区域制定合理的土地管理政策有着指导意义.     

基于元胞自动机的企业文化认同度仿真

通过元胞自动机模型模拟员工对企业文化态度的动态演化过程,并探索其在外部环境影响下的演化规律及结果。通过对传统的元胞自动机模型进行扩展,引入了外部影响因素变量,以提高元胞自动机模型的表达能力。基于此扩展,建立了企业文化认同度演化模型,并设定了相应的演化规则。通过模拟不同影响因素条件下企业员工对企业文化认同态度的演化过程,分析了各种因素的影响力,并得出企业文化环境因素是员工对企业文化认同度的主要影响因素等结论。     

基于土壤侵蚀的元胞自动机转换规则框架

黄土高原的土壤侵蚀过程可以被看做是一种地形演变的复杂系统。元胞自动机是一种能够很好的体现这样复杂现象的理论模型,因其非线性的特点使得其在土壤侵蚀的预测方面相比其他模型能够有一定的优势。本文利用元胞自动机的思想对于在降雨条件下的土壤侵蚀过程进行探究。利用每个单位元胞内的水量平衡和泥沙平衡构建元胞之间各参数的转换规则,利用D8流向算法计算水流方向。综合得出一种基于水量平衡与泥沙平衡的土壤侵蚀元胞自动机转换规则框架,并利用netlogo建模环境来实现模型,得出了较好的模拟结果。     

元胞自动机在景观格局优化中的应用

在景观格局优化方法的发展过程中,以景观模拟演化为核心的景观格局优化模式已显示出优越性,这种模式在大量景观变化模拟预测结果形成的状态空间中搜索景观格局的优化方案,优化的客观性和自动化程度较高。但由于目前在景观尺度上的格局和过程相互作用规律尚缺乏定量的描述,限制了这种优化模式的发展。而基于元胞自动机的空间直观模型,由于元胞自动机固有的特点,在解决一系列技术难点的前提下,有望解决这一模式在目前发展中受到的限制。本文介绍了元胞自动机的原理和在景观生态学中的已有应用,认为元胞自动机获得广泛应用的原因在于,它有且仅有以下3个最本质的特征：状态的表达在空间上的离散性;状态变化的表达在时间上的离散性;状态转变的空间相关性。在此基础上,阐释了元胞自动机应用于景观格局演化的一般优势和相对优势,以及它在景观格局优化应用中存在的困难。针对这些困难,提出了部分的解决方案。最后对于以基于广义元胞自动机的空间直观模型为核心的景观格局优化模式,提出了一个可能的体系结构和流程图。     

具有垂直传播和一般接触的元胞自动机传染病模型

本文主要介绍一种基于元胞自动机模拟传染病传播的理论模型。人群被分为三类：易感者、染病者和病愈者,每个元胞状态代表某一类人群。特别考虑的是具有垂直传播和一般接触的传染病模型,并进一步考虑了接种疫苗的影响,这种影响能够降低传染病的传播。所提出的模型能够作为其他基于真实数据的模拟实际传染病模型算法研究的基础。     

交通流复杂动态特性的微观和宏观模式研究（英文）

本文在综合分析现有各种类型的交通流模型的基础上，提出更为符合实际的微观模型和宏观模型。具体地说，我们提出了一种全速度差车辆跟驰模型，一种考虑前车速度效应的元胞自动机模型，另一种能较好模拟同步流的元胞自动机模型，以及一种能体现交通流各向异性特征的速度梯度宏观连续模型。通过理论分析和数值模拟，研究了交通流中的各种非线性现象，并探讨了各种不同类型的模型之间的相互联系。     

基于扩展CA模型的土地利用变化时空模拟研究——以深圳市为例

本文从改进传统CA模型在土地利用变化时空模拟方面存在缺陷和不足的角度出发,结合Markov模型的总量预测优势以及CA模型的空间演化优势,提出基于Logistic回归的元胞适应度计算方法等,以此构建开发出扩展CA模型,并基于2000年、2008年ETM影像以及相关辅助数据对深圳市2000年-2015年土地利用变化进行了模拟研究。结果表明:①耕地和建设用地是深圳市变化最为显著的土地利用类型,建设用地增加的主要来源是耕地和园地,其次是未利用地;②深圳市未来土地利用方式仍将以建设用地快速扩张为主,若继续目前的发展趋势,未来耕地保护压力巨大;③经检验,扩展CA模型模拟精度达到83.74%,能够满足反映区域土地利用变化趋势的需要,可以为地方政府在制定土地政策时提供有价值的决策参考依据。     

基于元胞自动机的网络话题传播研究

如今人们获取信息数据越来越依赖于互联网,针对网络话题传播热度问题,建立基于用户情感的网络话题热度预测模型。首先将经典的传染病模型改进为网络话题传播模型,考虑到此类模型会存在求解微分方程困难等方面的缺点,采用了基于Von Neumann型邻居规则的元胞自动机进行仿真预测,然后选取典型网络话题传播事件来对其话题热度进行仿真预测,得到的话题热度走势图与实际走势图相近,仿真预测结果较好。     

随机森林算法在农村居民点适宜性评价中的应用

农村居民点适宜性评价是优化农村土地利用布局的基础性工作之一,解决该研究领域存在的问题,提高评价结果的科学合理性,使之更好地服务于农村土地资源的转型、优化利用,事关乡村振兴战略的实施。本文引入机器学习方法,通过对小规模已知样本的学习实现大规模未知数据的高精度分类与评价,从方法可行性、数模结合、优化策略和预测实现等方面进行探讨,应用随机森林算法对湖北省房县农村居民点利用的适宜性问题展开实证研究。结果显示：① 房县农村居民点适宜性受其可通达能力、海拔高度、地块面积及当地农业生产活跃程度的影响较大,也与农民生活、收入水平紧密相关;② 训练模型的性能受特征（评价因子）规模变化的影响较小,其中,16维特征集合模型的测试精度可达83.54%;③ 不同训练模型的预测结果均反映出房县的非适宜型居民点规模较大,该算法的鲁棒性强,评价结果稳定可靠。研究表明,机器学习方法能较好地支撑农村居民点适宜性评价工作,评价结果能为优化农村土地利用和基层治理提供数据基础。