基于CA-Markov模型的城市擴展及預(yù)測模擬研究——以西寧市為例.pdf

1、城市是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，城市及其周邊的土地利用變化不但受到植被覆蓋、地形等自然條件的限制，還會受到經(jīng)濟、人口、交通網(wǎng)絡(luò)等社會條件的制約。未來10年西寧市將進入快速城市化階段，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口規(guī)模的膨脹，城市將逐漸向周邊擴展，城市用地的規(guī)模和為城市配套的其他人工用地的面積都將隨之增長，耕地和環(huán)境保護與城市發(fā)展的矛盾將逐漸激化。在提倡可持續(xù)發(fā)展的背景下，我們不僅希望能夠滿足自身的發(fā)展需要，還希望建設(shè)一個高效、和諧的環(huán)境友好型社會。如何解決

2、城市發(fā)展和耕地環(huán)境保護之間的矛盾，實現(xiàn)西寧市的和諧發(fā)展將是一個重大的問題。
　　 元胞自動機模型是一個時空離散的動態(tài)演化模型，它具有強大的空間模擬和并行計算能力，可以利用高性能計算機模擬復(fù)雜的空間變換過程，適用于模擬西寧市的土地利用變化。馬爾柯夫鏈模型被廣泛應(yīng)用于平穩(wěn)事物的長期演化預(yù)測，在這次研究中將會為基于元胞自動機的城市擴展模型提供轉(zhuǎn)換規(guī)則。
　　 本文選取的研究區(qū)是西寧市四個主城區(qū)，包括城東區(qū)：城西區(qū)、城中區(qū)和城北

3、區(qū)。采用的數(shù)據(jù)是1996年和2004年兩期Landsat拍攝的ETM+影像，圖像分辨率是28.5米。首先基于這兩期遙感影像采用決策樹分類方法得到1996年和2004年的土地利用圖，土地利用類型包括人工用地、耕地、林地、草地和水體。接著制作道路、人口、高程等控制因素圖層作為元胞自動機模型模擬的輔助數(shù)據(jù)。最后分別基于馬爾柯夫鏈模型、馬爾柯夫鏈和元胞自動機相結(jié)合的模型預(yù)測西寧市2012年的土地利用狀況，對比分析兩種模型預(yù)測結(jié)果的差異，分析西寧

4、市1996年到2012年城市發(fā)展的特點。
　　 元胞自動機模型是新的空間演變模型，馬爾柯夫鏈模型被廣泛應(yīng)用于事物的動態(tài)預(yù)測，本文分析了這兩種模型在土地利用變化預(yù)測上的特點和差異，發(fā)現(xiàn)馬爾柯夫鏈模型沒有空間概念，預(yù)測的結(jié)果圖斑破碎嚴(yán)重，和現(xiàn)實情況出入很大。利用馬爾柯夫鏈模型為元胞自動機模型提供轉(zhuǎn)換規(guī)則，把這兩個模型結(jié)合起來，綜合兩個模型的優(yōu)點，可以更好地預(yù)測西寧市未來的土地利用狀況，通過分析西寧市未來的土地利用變化，為當(dāng)前的城市規(guī)