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基于神经网络的元胞自动机及模拟复杂土地利用系统 被引量：213
1
作者 黎夏 叶嘉安 《地理研究》 CSCD 北大核心 2005年第1期19-27,共9页
本文提出了基于神经网络的元胞自动机 (CellularAutomata), 并将其用来模拟复杂的土地利用系统及其演变。国际上已经有许多利用元胞自动机进行城市模拟的研究, 但这些模型往往局限于模拟从非城市用地到城市用地的转变。模拟多种土地利... 本文提出了基于神经网络的元胞自动机 (CellularAutomata), 并将其用来模拟复杂的土地利用系统及其演变。国际上已经有许多利用元胞自动机进行城市模拟的研究, 但这些模型往往局限于模拟从非城市用地到城市用地的转变。模拟多种土地利用的动态系统比一般模拟城市演化要复杂得多, 需要使用许多空间变量和参数, 而确定模型的参数值和模型结构有很大困难。本文通过神经网络、元胞自动机和GIS相结合来进行土地利用的动态模拟, 并利用多时相的遥感分类图像来训练神经网络, 能十分方便地确定模型参数和模型结构, 消除常规模拟方法所带来的弊端。 展开更多
关键词 土地利用系统 复杂 城市演化 规模 城市用地 元胞自动机 模型结构 神经网络 类图 模拟
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约束性单元自动演化CA模型及可持续城市发展形态的模拟 被引量：173
2
作者 黎夏 叶嘉安 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第4期289-298,共10页
单元自动演化ＣＡ可以大大增强ＧＩＳ的空间模型能力，在国外被越来越多地应用于城市发展演化过程的模拟。本文探讨了如何通过ＣＡ与ＧＩＳ的结合来进行可持续土地发展规划的新方法。提出了基于约束性的ＣＡ模型，具体分析了局部、区域... 单元自动演化ＣＡ可以大大增强ＧＩＳ的空间模型能力，在国外被越来越多地应用于城市发展演化过程的模拟。本文探讨了如何通过ＣＡ与ＧＩＳ的结合来进行可持续土地发展规划的新方法。提出了基于约束性的ＣＡ模型，具体分析了局部、区域以及全局约束性对ＣＡ模型结果的影响。并将灰度的概念引进ＣＡ模型中来反映状态连续的变化，克服常规ＣＡ模型的缺陷。将该模型应用于珠江三角洲地区来获得合理的城市发展空间布局。 展开更多
关键词 单元自动演化 可持续发展 约束性 城市发展
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基于神经网络的单元自动机CA及真实和忧化的城市模拟 被引量：179
3
作者 黎夏 叶嘉安 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期159-166,共8页
提出了一种基于神经网络的单元自动机（ＣＡ）。ＣＡ已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。ＣＡ模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时，很难确定... 提出了一种基于神经网络的单元自动机（ＣＡ）。ＣＡ已被越来越多地应用在城市及其它地理现象的模拟中。ＣＡ模拟所碰到的最大问题是如何确定模型的结构和参数。模拟真实的城市涉及到使用许多空间变量和参数。当模型较复杂时，很难确定模型的参数值。本模型的结构较简单，模型的参数能通过对神经网络的训练来自动获取。分析表明，所提出的方法能获得更高的模拟精度，并能大大缩短寻找参数所需要的时间。通过筛选训练数据，本模型还可以进行优化的城市模拟，为城市规划提供参考依据。 展开更多
关键词 神经网络 单元自动机 城市模拟 地理信息系统 东莞市
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近10年来中国农村居民点用地时空特征 被引量：184
4
作者 田光进 刘纪远 庄大方 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期651-658,共8页
利用20世纪90年代中国1:10万土地利用动态变化数据,利用单元自动机和人工神经网络模型对中国农村居民点用地进行了区划。在此基础上,研究了90年代中国农村居民点用地动态变化时空格局。研究表明,农村居民点用地受区域位置、经济发展和... 利用20世纪90年代中国1:10万土地利用动态变化数据,利用单元自动机和人工神经网络模型对中国农村居民点用地进行了区划。在此基础上,研究了90年代中国农村居民点用地动态变化时空格局。研究表明,农村居民点用地受区域位置、经济发展和国家政策的影响。90年代前5年,受沿海开放政策和经济高速发展的影响,长江三角洲、珠江三角洲和华北平原农村居民点用地扩展较快,中西部地区农村居民点用地扩展较慢;90年代后5年,在沿海地区经济发展速度放慢和国家实施耕地资源保护条例的情况下,沿海地区农村居民点用地扩张受到抑制,西部地区扩展加快。90年代中国经济体制处于由计划经济向市场经济转轨的过程中,农村居民点用地的动态变化格局受到经济发展和土地利用政策的深刻影响。 展开更多
关键词 农村居民点 用地 时空特征 单元自动机 人工神经网络 中国
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利用约束性CA制定城市增长边界 被引量：179
5
作者 龙瀛 韩昊英 毛其智 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期999-1008,共10页
作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该... 作为控制城市蔓延的重要工具之一,城市增长边界(UGBs)已经在国际学术界得到了广泛的关注和研究。从控制机制来看,由于规划城镇建设用地边界具有控制城市增长的法律地位,与西方国家的UGBs较为相似,因而可以被视为中国特有的一种UGBs。该边界的制定在我国经过了长期的实践,然而以往的方法往往缺乏充分的科学依据。因此,本文提出一种基于约束性元胞自动机来制定城市增长边界的方法,该方法考虑了城市发展的综合因素,能够较为客观、全面地反映城市增长的时空动态变化过程,并能体现众多城市发展政策的影响效果。利用约束性元胞自动机模型,以北京市域为研究区域,制定了中心城、新城和乡镇三个层次的UGBs。实证分析表明,利用该方法与传统方法所制定的UGBs存在一定的差异,因此在拟定新的UGBs或改进现有的UGBs过程中,应当充分考虑这一情况,参考该方法的模拟结果建立更为科学合理的UGBs。 展开更多
关键词 元胞自动机 城市增长边界 UGBs 约束条件 城市增长模拟 限建区 北京
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火焰、烟、云等不规则物体的建模方法研究综述 被引量：74
6
作者 张芹 谢隽毅 +1 位作者 吴慧中 张正军 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 2000年第3期186-190,共5页
对计算机图形学领域的火焰、烟、云等不规则物体建模及模拟方法的研究动态进行了综述性介绍 ,在介绍描述云的分形几何模型、描述火焰的细胞自动机模型、描述气体现象运动特征的扩散过程及粒子系统模型、纹理映射模型和光照模型的基础上 ... 对计算机图形学领域的火焰、烟、云等不规则物体建模及模拟方法的研究动态进行了综述性介绍 ,在介绍描述云的分形几何模型、描述火焰的细胞自动机模型、描述气体现象运动特征的扩散过程及粒子系统模型、纹理映射模型和光照模型的基础上 ,分析和总结了几个主要方法的特点及使用场合 . 展开更多
关键词 不规则物体 建模 细胞自动机 分形 计算机图形学
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基于CA-Markov模型的土地利用格局变化研究 被引量：126
7
作者 杨国清 刘耀林 吴志峰 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期414-418,共5页
以广州市1990年、2000年TM影像为数据源,通过分析斑块和景观两个层次的格局指数变化,研究了20世纪90年代广州市土地利用格局的时空特征。利用马尔柯夫模型和元胞自动机模型,对广州市2010年土地利用空间格局进行了预测。
关键词 土地利用格局 格局指数 GIS 马尔柯夫模型 元胞自动机
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基于多智能体的土地利用模拟与规划模型 被引量：109
8
作者 刘小平 黎夏 +3 位作者 艾彬 陶海燕 伍少坤 刘涛 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期1101-1112,共12页
利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的... 利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的土地资源。该模型由相互作用的多智能体层、元胞自动机层和环境因素层组成,可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策依据。以广州市海珠区为实验区,在可持续发展为前提的规划下,模拟了1995-2010年的城市扩展的动态变化,并讨论了在不同规划情景下城市土地资源的利用效率及合理性。 展开更多
关键词 多智能体 元胞自动机 可持续发展 城市规划 土地资源 广州
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基于元胞自动机模型的土地利用变化模拟——以大连经济技术开发区为例 被引量：116
9
作者 杨俊 解鹏 +3 位作者 席建超 葛全胜 李雪铭 马占东 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期461-475,共15页
元胞自动机模型已经成为模拟土地利用变化的重要方法。传统土地模拟方法中侧重于通过分析影响土地利用变化的因素来构建预测模型,较少从土地利用类型变化及其相互作用的空间角度来关注模型构建。本文以1998年、2004年和2009年1:10000土... 元胞自动机模型已经成为模拟土地利用变化的重要方法。传统土地模拟方法中侧重于通过分析影响土地利用变化的因素来构建预测模型,较少从土地利用类型变化及其相互作用的空间角度来关注模型构建。本文以1998年、2004年和2009年1:10000土地利用数据,利用Python语言结合GDAL与Numpy类库实现局部土地利用竞争的元胞自动机模型原型开发,并用于模拟大连市经济技术开发区1998-2009年土地利用变化模拟。研究结果:1建立了发掘多地类之间相互作用关系的试验方法,研究适用于具有明确物理意义的多地类元胞自动机模拟模型;2该模型具有好的模拟精度,对建设用地、农用地和林地等3种不同类型用地进行同时模拟,其对应Kappa系数分别为0.762,0.634和0.678;3该模型建立了研究不同种地类协调作用的基本方法,可以用于进一步研究土地利用变化地类之间驱动原理。 展开更多
关键词 局部土地利用竞争 元胞自动机模型 土地利用变化 模拟 大连市经济技术开发区
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FLUS-UGB多情景模拟的珠江三角洲城市增长边界划定 被引量：98
10
作者 吴欣昕 刘小平 +1 位作者 梁迅 陈广亮 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期532-542,共11页
城市增长边界(UGBs)能够控制城市空间的无序蔓延并引导城市合理增长,多发展情景下的UGBs是对不同规划条件下城市未来发展空间范围进行界定的常用方法。元胞自动机(CA)模型能对未来城市发展进行动态的预测,并已广泛的应用于UGBs的划定中... 城市增长边界(UGBs)能够控制城市空间的无序蔓延并引导城市合理增长,多发展情景下的UGBs是对不同规划条件下城市未来发展空间范围进行界定的常用方法。元胞自动机(CA)模型能对未来城市发展进行动态的预测,并已广泛的应用于UGBs的划定中。然而,目前的方法和模型大多只针对单一的城市发展情景进行UGBs的划定,较少能对未来多种发展情景下的UGBs进行准确划定。因此,针对这个问题本文提出了一种基于未来用地模拟(FLUS)模型和膨胀与腐蚀的算法的多情景UGBs划定模型(FLUS-UGB)。本文选取珠江三角洲地区为研究区,在对2000-2013年珠江三角洲地区城市土地利用进行模拟和验证的基础上(Kappa系数为0.715,总体精度为94.539%),预测了2013-2050年基准、耕地保护及生态控制3种情景下珠江三角洲地区的城市扩张,并根据预测结果对该地区UGBs进行划定。结果显示,该方法能够针对不同的城市发展情景进行相应UGBs的划定,具有较好的可靠性及适用性。 展开更多
关键词 城市增长边界 城市扩张 FLUS-UGB模型 元胞自动机 膨胀腐蚀
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基于案例推理的元胞自动机及大区域城市演变模拟 被引量：88
11
作者 黎夏 刘小平 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期1097-1109,共13页
元胞自动机(CA)被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系,并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时,定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA转换规则... 元胞自动机(CA)被越来越多地用于复杂系统的模拟中。许多地理现象的演变与其影响要素之间存在着复杂的关系,并往往具有时空动态性。在研究区域较大和模拟时间较长时,定义具体的规则来反映这种复杂关系有较大的困难。为了解决CA转换规则获取的瓶颈问题,提出了基于案例推理(CBR)的CA模型,并对CBR的k近邻算法进行了改进,使其能反映转换规则的时空动态性。将该模型应用于大区域的珠江三角洲城市演变中。实验结果显示,其模拟的空间格局与实际情况吻合较好。与常规的基于Logistic的CA模型进行了对比,所获得的模拟结果有更高的精度和更接近实际的空间格局,特别在模拟较为复杂的区域时有更好的模拟效果。 展开更多
关键词 元胞自动机 案例推理 K近邻算法 动态转换规则
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基于元胞自动机的股票市场投资行为模拟 被引量：61
12
作者 应尚军 魏一鸣 +1 位作者 范英 蔡嗣经 《系统工程学报》 CSCD 2001年第5期382-388,共7页
将元胞自动机的建模理论与方法应用于股票市场的复杂性研究 ,并初步建立了基于元胞自动机的股票市场投资行为演化模型 ,通过对多种市场状态下、股票市场复杂系统的演化的模拟与分析 ,认为投资偏好和宏观因素是影响股票市场稳定的关键性... 将元胞自动机的建模理论与方法应用于股票市场的复杂性研究 ,并初步建立了基于元胞自动机的股票市场投资行为演化模型 ,通过对多种市场状态下、股票市场复杂系统的演化的模拟与分析 ,认为投资偏好和宏观因素是影响股票市场稳定的关键性因素 ,因此 ,建议投资者应该多一些自己的独立见解 ,少一些盲目从众行为 。 展开更多
关键词 元胞自动机 股票市场 复杂系统 投资行为
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广州地区土地利用景观格局变化研究 被引量：59
13
作者 杨国清 吴志峰 祝国瑞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期218-221,共4页
以广州地区为研究区,在遥感与G IS技术的支持下,通过分析斑块和景观两个层次的格局指数变化,研究了20世纪90年代广州地区土地利用格局变化特征,结合马尔科夫过程与元胞自动机模型对广州地区2010年土地利用空间格局进行预测分析。20世纪9... 以广州地区为研究区,在遥感与G IS技术的支持下,通过分析斑块和景观两个层次的格局指数变化,研究了20世纪90年代广州地区土地利用格局变化特征,结合马尔科夫过程与元胞自动机模型对广州地区2010年土地利用空间格局进行预测分析。20世纪90年代广州地区土地利用格局变化趋势是建设用地增加,耕地、林地和未利用地减少,水域和果园基本保持稳定;土地利用斑块数目增加,斑块形状指数和分维数下降;景观破碎度和多样性指数上升。21世纪头10年,研究区土地利用格局基本保持20世纪90年代的变化趋势。研究结果表明广州地区在快速城市化的过程中,土地利用格局呈破碎化趋势,斑块形状趋于简单,耕地减少没有明显减缓迹象。因此,迫切需要发挥土地利用规划的控制作用,加强耕地保护措施。 展开更多
关键词 土地利用格局 格局指数 GIS 马尔科夫模型 元胞自动机 广州
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电力系统中信息物理安全风险传播机制 被引量：69
14
作者 叶夏明 文福拴 +1 位作者 尚金成 何洋 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期3072-3079,共8页
在电力信息物理融合系统(cyber physical system,CPS)中,信息空间中的风险有可能传递到电力空间中并导致电力设备故障。为此,有必要研究信息安全风险在电力CPS中的传播机制。首先,阐述了电力CPS中信息安全风险跨空间传播的基本形式,指... 在电力信息物理融合系统(cyber physical system,CPS)中,信息空间中的风险有可能传递到电力空间中并导致电力设备故障。为此,有必要研究信息安全风险在电力CPS中的传播机制。首先,阐述了电力CPS中信息安全风险跨空间传播的基本形式,指出智能终端设备是安全风险跨空间传播的必经之路;之后,根据电力CPS的特点和细胞自动机理论的特征,建立了电力CPS中信息物理安全风险的传播模型。最后,以MATPOWER中自带的三机九节点系统为例,通过仿真计算分析了风险跨空间传递概率、故障细胞治愈概率等因素对风险传播的影响,也讨论了仿真时间间隔对仿真结果的影响。 展开更多
关键词 能源互联网 信息物理融合系统 信息物理安全 风险传播 细胞自动机
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“生态位”元胞自动机在土地可持续规划模型中的应用 被引量：64
15
作者 刘小平 黎夏 彭晓鹃 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期2391-2402,共12页
快速城市化带来了一系列的环境生态问题。有必要把生态学的概念引进城市规划中,以减少城市发展带来的弊端。提出了基于“生态位”的元胞自动机(CA)的新模型,并将其应用在土地利用规划中。探讨了如何通过“生态位”元胞自动机和GIS的结... 快速城市化带来了一系列的环境生态问题。有必要把生态学的概念引进城市规划中,以减少城市发展带来的弊端。提出了基于“生态位”的元胞自动机(CA)的新模型,并将其应用在土地利用规划中。探讨了如何通过“生态位”元胞自动机和GIS的结合进行城市土地可持续利用的规划。该模型可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策支持。旨在探索通过模拟的手段对城市土地利用进行合理的规划。将该模型应用于快速发展的广州市,并取得了较有意义的结果。 展开更多
关键词 生态位 元胞自动机 城市化 可持续发展 规划
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基于元胞自动机的股票市场复杂性研究——投资者心理与市场行为 被引量：53
16
作者 应尚军 魏一鸣 +1 位作者 范英 汪秉宏 《系统工程理论与实践》 EI CSCD 北大核心 2003年第12期18-24,31,共8页
　在建立了基于元胞自动机的股票市场仿真模型的基础上,运用分形结构特征变量和稳定性变量来刻画股票市场的复杂性特征,考察了投资者从众行为这一投资心理与市场复杂性特征变量的相关关系.在股票市场稳定性特征中提出了离散度概念,用于... 　在建立了基于元胞自动机的股票市场仿真模型的基础上,运用分形结构特征变量和稳定性变量来刻画股票市场的复杂性特征,考察了投资者从众行为这一投资心理与市场复杂性特征变量的相关关系.在股票市场稳定性特征中提出了离散度概念,用于度量市场的稳定性.研究表明,股票市场的复杂性特征变量与投资者心理存在着明显的相关关系. 展开更多
关键词 股票市场 复杂性 投资者 心理 市场行为 元胞自动机 仿真模型
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地理特征元胞自动机及城市土地利用演化研究 被引量：38
17
作者 罗平 杜清运 +1 位作者 雷元新 王涛 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期504-507,512,共5页
将综合了几何和非几何属性的地理特征概念引入元胞自动机 ,构建了地理特征元胞自动机概念模型。通过对深圳特区土地利用演化的实证研究表明 ,地理特征CA可以更真实地描述元胞地理信息、局部空间关系和演化规则 ,理论上是可行的 ;
关键词 地理特征 元胞自动机 城市土地利用演化
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基于GIS和CA模型的时空建模方法研究 被引量：24
18
作者 张显峰 崔伟宏 《中国图象图形学报（A辑）》 CSCD 2000年第12期1012-1018,共7页
目前商用地理信息系统 (GIS)尚不能完整地表示地理实体的时态信息和时空关系 ,且缺乏时空分析和时空动态建模能力 ,这已成为 GIS界的一个共识 ,而未来 GIS在各应用领域的深入发展 ,以及在实现“数字地球”战略过程中 ,都要求发展新的时... 目前商用地理信息系统 (GIS)尚不能完整地表示地理实体的时态信息和时空关系 ,且缺乏时空分析和时空动态建模能力 ,这已成为 GIS界的一个共识 ,而未来 GIS在各应用领域的深入发展 ,以及在实现“数字地球”战略过程中 ,都要求发展新的时空分析和建模方法 .由于细胞自动机 (Cellular Automata)是一种“自下而上”的动态模拟建模框架 ,并具有模拟复杂系统时空演化过程的能力 ,因而将标准 CA模型的四元组进行扩展 ,以满足 GIS环境下时空动态分析的要求 ,进而建立了土地持续利用动态模拟模型 。 展开更多
关键词 时空动态分析 细胞自动机 转换规则 城市扩展
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基于GIS的细胞自动机模型与人地关系的复杂性探讨 被引量：49
19
作者 刘继生 陈彦光 《地理研究》 CSCD 北大核心 2002年第2期155-162,共8页
探讨人地非线性关系可以揭示地理系统空间复杂性的许多简单本质 ,具有重要的理论意义和实践价值。以地理信息系统 (GIS)为技术支持 ,建立以细胞自动机 (CA)为核心的综合集成模型 ,将成为人地关系复杂性研究的主要方向。建议在CA GIS集... 探讨人地非线性关系可以揭示地理系统空间复杂性的许多简单本质 ,具有重要的理论意义和实践价值。以地理信息系统 (GIS)为技术支持 ,建立以细胞自动机 (CA)为核心的综合集成模型 ,将成为人地关系复杂性研究的主要方向。建议在CA GIS集成技术的基础上 ,一方面引入人工神经网络、进化算法、多重智能体系 (MAS)以及后现代数学分析方法 ,另一方面面向具体研究对象开发包括自然、人文地理要素在内的集成区域动力学模型 ,据此发展智能化综合集成模型体系 ,形成人地关系复杂性的模拟研究实验室。本文提出了开发智能化CA GIS模拟方法的初步设想。 展开更多
关键词 人地关系 空间复杂性 细胞自动机 分形理论 人工神经网络 GIS 地理信息系统
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基于InVEST模型和元胞自动机的城市扩张对陆地生态系统碳储量影响评估——以广东省为例 被引量：62
20
作者 吴佩君 刘小平 +1 位作者 黎夏 陈逸敏 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2016年第5期22-28,36,127,共9页
基于InVEST模型探索了广东省1980-2010年陆地生态系统的碳储量变化及城市扩张对碳储量的影响,并借助元胞自动机模型(CA)模拟了广东省2040年城市用地的分布,评估未来城市增长对碳储量的作用。结果表明:1980-2010年,引起碳储量减少的土地... 基于InVEST模型探索了广东省1980-2010年陆地生态系统的碳储量变化及城市扩张对碳储量的影响,并借助元胞自动机模型(CA)模拟了广东省2040年城市用地的分布,评估未来城市增长对碳储量的作用。结果表明:1980-2010年,引起碳储量减少的土地利用变化中,城市扩张所占比重持续上升,从1980-1990年的28.11%增长到2000-2010年的46.13%,表明城市扩张对生态环境的压力在不断加剧。其中,珠江三角洲城市扩张导致的碳储量减少占全省总量的80%以上。进一步结合CA模拟结果发现,2010-2040年城市扩张导致的碳储减少量比1980-2010年有所增加。其中,新增城市用地面积的来源以高碳密度的林地为主,由此导致的碳储减少量占总量比重为55.07%,比1980-2010年增长了近一倍。模拟结果也表明未来珠江三角洲仍然是碳储量减少的主要区域,其减少量占全省的70.27%。 展开更多
关键词 InVEST模型 元胞自动机 城市扩张 陆地生态系统碳储量
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