基于貝葉斯濾波的隨機(jī)CA城市擴(kuò)張模型研究.pdf

1、城市的發(fā)展與地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)等可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，對(duì)城市擴(kuò)張的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行模擬具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意義。元胞自動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱CA）采用“自上而下”的建模思想，可用簡(jiǎn)單的規(guī)則模擬復(fù)雜的變換，對(duì)于時(shí)間和空間都具有高度復(fù)雜性的城市擴(kuò)張系統(tǒng)的模擬具有先天的優(yōu)勢(shì)。貝葉斯濾波作為狀態(tài)空間參數(shù)估計(jì)的重要模型，可用蒙特卡羅的實(shí)現(xiàn)方式（粒子濾波），通過(guò)先驗(yàn)信息生成粒子并在模型進(jìn)行過(guò)程中不斷迭代和更新來(lái)估計(jì)參數(shù)的最優(yōu)值。本文將貝葉斯濾波與元胞自動(dòng)機(jī)模型相結(jié)合，構(gòu)建基于粒

2、子濾波的隨機(jī)元胞自動(dòng)機(jī)模型，以武漢市前川鎮(zhèn)作為研究區(qū)域，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和運(yùn)行。
　　論文主要包括以下工作：
　　一、遙感影像預(yù)處理及解譯工作。將所需遙感影像進(jìn)行波段融合、幾何校準(zhǔn)、裁剪等預(yù)處理工作，通過(guò)監(jiān)督分類提取研究區(qū)域城鎮(zhèn)建設(shè)用地以及水域圖。另外對(duì)其它屬性圖進(jìn)行處理并最終統(tǒng)一坐標(biāo)系輸出，完成空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。
　　二、定性分析部分。對(duì)武漢市城市利用現(xiàn)狀進(jìn)行總體分析，對(duì)前川鎮(zhèn)2001年、2005年、2009年城鎮(zhèn)建設(shè)

3、用地圖進(jìn)行疊置分析，對(duì)城市擴(kuò)張空間趨勢(shì)形式進(jìn)行重點(diǎn)研究；最后對(duì)影響城市擴(kuò)張因素從宏觀、中觀、微觀三方面進(jìn)行驅(qū)動(dòng)分析，以提取建模所需驅(qū)動(dòng)因子。
　　三、定量建模部分。構(gòu)建基于貝葉斯濾波的隨機(jī)元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)研究區(qū)進(jìn)行模型構(gòu)建，選取5個(gè)候選因子并賦予先驗(yàn)信息，用粒子濾波對(duì)參數(shù)進(jìn)行更新，最后將參數(shù)后驗(yàn)分布用于預(yù)測(cè)研究區(qū)下一時(shí)刻城市擴(kuò)張概率圖及城鎮(zhèn)用地圖。最后將模型應(yīng)用于整個(gè)武漢市的城市擴(kuò)張上，對(duì)2017年武漢市城鎮(zhèn)建設(shè)用地圖進(jìn)行預(yù)測(cè)。<