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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- CA-Markov模型在城市土地利用中的應(yīng)用研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 本項(xiàng)目基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論,在建立土地利用變化Markor性質(zhì)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建城市土地利用的元胞自動機(jī)-馬爾科夫模型(CA-Markor模型),并對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,找出城市土地利用變化的規(guī)律,為土地管理提供輔助依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論、元胞自動機(jī)和馬爾科夫鏈的性質(zhì)，構(gòu)建城市土地利用的元胞自動機(jī)-馬爾科夫模型(CA-Markov模型)，給出了從眾系數(shù)矩陣的演化規(guī)則和確定方法。以舟山市土地利用變更為例，利用CA-Markov模型對該市土地利用變化進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬預(yù)測，分析城市土地利用變化的規(guī)律。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：研究土地利用結(jié)構(gòu)的特征，發(fā)現(xiàn)土地利用過程中存在的問題，探索土地利用結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行動態(tài)模擬和預(yù)測，為城市土地管理部門合理配置土地資源提供依據(jù)。 基本思路：本項(xiàng)目基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論,在建立土地利用變化Markor性質(zhì)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建城市土地利用的元胞自動機(jī)-馬爾科夫模型(CA-Markor模型),并以舟山市為例，對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,找出舟山市土地利用變化的規(guī)律。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 第一，本項(xiàng)目以復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論，元胞自動機(jī)理論和馬爾科夫理論為理論指導(dǎo)，其研究內(nèi)容和方法是當(dāng)前國際上的前沿和主流。 第二，論文構(gòu)建了基于從眾矩陣的CA-Markov模型，更加全面細(xì)致地描述了CA-Markov模型。 第三，在充分利用Matlab的基礎(chǔ)上，提出了一種更為簡便的計(jì)算新方法，并得到相應(yīng)的土地利用變化規(guī)律，為城市土地管理部門合理配置土地資源提供決策依據(jù)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 第一，本項(xiàng)目的計(jì)算機(jī)模擬研究，不僅減少了實(shí)驗(yàn)時(shí)期資金的大量投入，還能減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間，具有廣泛的應(yīng)用性。 第二，我們的研究可廣泛應(yīng)用于城市土地規(guī)劃，為土地利用做預(yù)測規(guī)劃。 第三，項(xiàng)目模擬演化復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)的能力較好，適用于中小城市土地的利用開發(fā)，具有良好的市場經(jīng)濟(jì)效益前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論和Markov理論，構(gòu)建了城市土地利用的CA-Markov模型，給出了從眾系數(shù)矩陣的演化規(guī)則和確定方法。以舟山市土地利用變更為例，對該市土地利用變化進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，分析得到了城市土地利用變化的規(guī)律，結(jié)果顯示居民工礦用地將大幅度擴(kuò)張，大面積的耕地和園林地被占用，需加強(qiáng)保護(hù)。同時(shí)，得到的土地利用系統(tǒng)非線性的復(fù)雜特征體現(xiàn)了CA-Markov模型具有模擬復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的能力。結(jié)果表明CA-Markov復(fù)合模型不僅具有空間演化的優(yōu)勢，還具有Markov過程的優(yōu)良性質(zhì)，比簡單的Markov模型和CA模型更優(yōu)越。
獲獎情況
- 該作品是2010年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（新苗人才計(jì)劃）“CA-Markov模型在城市土地利用中的計(jì)算機(jī)模擬研究”的中期研究成果。
鑒定結(jié)果
- 項(xiàng)目申報(bào)所涉及的材料真實(shí)可靠。
參考文獻(xiàn)
- 請?zhí)峁τ诶斫?、審查、評價(jià)所申報(bào)作品具有參考價(jià)值的現(xiàn)有技術(shù)及技術(shù)文獻(xiàn)的檢索目錄 [1] WARDDP, MURRAYAT. An Optimized Cellular AutomataApproach for Sustainable Urban Development in Rapidly Urbani-zing Regions[J]. International Journal ofGeographical Informa-tion Science, 1999, 7(5): 235-250. [2] 熊利亞,常斌,周相廣.基于地理元胞自動機(jī)的土地利用變化研究[J].資源科學(xué), 2005, 27(4): 38-43. [3] 侯西勇,常斌,于信芳.基于CA-Markov的河西走廊土地利用變化研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2004, 20(5): 286-291. [4] 湯潔,汪雪格,李昭陽等.基于CA-Markov模型的吉林省西部土地利用景觀格局變化趨勢預(yù)測[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，40(2):406-411. [5] 楊國清,劉耀林,吳志峰.基于CA-Markov模型的土地利用格局變化研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào).2007，32（5）：414-418. [6] 劉縣明. CA-Markov模型及其在城市土地中的應(yīng)用研究[D].南昌大學(xué)，2007. [7] 馬新生，劉縣明，胡文玉.基于Markov模型的城市土地利用預(yù)測[J].南昌大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(3):241-244. [8]吳瓊,王如松,李宏卿等.土地利用/景觀生態(tài)學(xué)研究中的馬爾可夫鏈統(tǒng)計(jì)性質(zhì)分析，應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006,17（3）：434-437. [9] 張榮，孔海英.2009舟山年鑒[M].中國統(tǒng)計(jì)出版社.2009，8. [10] 舟山市2008年土地變更調(diào)查統(tǒng)計(jì)［DB/OL］.，2. [11] 王偉賢.有限齊次Markov鏈遍歷性的快速判定[J].工程數(shù)學(xué),1999,15(2):77．
同類課題研究水平概述
- 關(guān)于CA-Markov模型在土地利用中的應(yīng)用在國內(nèi)外已有較多研究。 在國外，在進(jìn)入90年代中期后，基于CA模型的城市增長模擬研究也越來越多的受到關(guān)注。加拿大的White和荷蘭的Engelen多次成功地應(yīng)用約束性元胞自動機(jī)模型模擬了城市的土地利用變化，如美國Cincinnati市的城市增長，全球氣候變化對Caribbean島土地利用構(gòu)成變化的影響研究等。Deadman等利用CA來模擬加拿大Ontario地區(qū)的農(nóng)村居民點(diǎn)的擴(kuò)張過程，獲得了很好的結(jié)果。Couclelis將一種柵格形式的空間數(shù)據(jù)與CA模型相集成，來模擬城市的空間變化。Xie提出了城市發(fā)展動態(tài)模型(Dynamie Urban Evolution Model，簡稱DUEM)，該模型以元胞自動機(jī)理淪來描述和模擬具有自相似和分形分維特征的城市及其發(fā)展過程，并對Buffafo市的土地利用變化進(jìn)行了有效地模擬。Clarke在大型空間數(shù)據(jù)庫和各種分辨率遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的支持下，采用CA模型在宏觀和中觀尺度下模擬人為因素造成的土地利用變化，并在10到100乃至150年這樣的時(shí)間尺度上進(jìn)行中長期預(yù)測。他主要根據(jù)城市發(fā)展的市增長的CA模型，并將此模型與地理信息系統(tǒng)平臺松散結(jié)合，對美國的舊金山和巴爾的摩都市區(qū)的城市發(fā)展進(jìn)行了成功的模擬和預(yù)測。 在我國，基于CA的城市空間動態(tài)模型研究起步較晚。比較有影響的如周成虎等人在Batty和Xie的CA模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建了面向?qū)ο蟮摹㈦S機(jī)的和兩個(gè)CA模型藕合的GeoCA-Urban模型，該模型可以引入GIS空間數(shù)據(jù)庫、遙感土地分類等實(shí)際數(shù)據(jù)來模擬和預(yù)測具體城市的發(fā)展演化，并于1999年出版了《地理元胞自動機(jī)》一書，對相關(guān)工作進(jìn)行了介紹和總結(jié)，該書是國內(nèi)有關(guān)CA在地理學(xué)中應(yīng)用的第一本教材，具有很大的參考價(jià)值。還有劉繼生，陳彥光（2002 ）對基于GIS的元胞自動機(jī)模型與人地關(guān)系的復(fù)雜性做了深入的探討，并提出了開發(fā)智能化CA-GIS模擬方法的初步設(shè)想；楊潔（2010）等在運(yùn)用RS-GIS技術(shù)得出土地利用景觀格局分布圖的基礎(chǔ)上，利用CA-Markov耦合模型對土地利用景觀格局變化趨勢進(jìn)行了預(yù)測。
