[发明专利]一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟城市扩展的方法，尤其涉及一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法。

背景技术

在元胞自动机(cellular automata，简称CA)基本理论的基础上，许多学者耦合新方法产生了多种城市扩展应用模型，周成虎等人^{错误！未找到引用源。}提出的城市动态演化(GeoCA-Urban)模型；黎夏等人^{错误！未找到引用源。}提出的神经网络元胞自动机(ANN-CA)模型；杨亮洁等人^[3]提出的基于对象的城市演变(GeoObject-Urban)模型。这些研究极大地丰富和拓展了CA应用模型，但是均忽视了城市空间的地域异质性，无法突破CA演化规则单一性的限制^{错误！未找到引用源。}。这些模型转换规则的构建具有“静态性”和“整体性”，即转换规则作用于整个元胞空间，且转换规则不随时间发生变化，显然不符合地理现象的空间相关性和动态性特征。目前国内外对于此方面的研究较少。学者乔纪纲等^{错误！未找到引用源。}虽然提出了基于分区域的CA模型，但是该模型的区域划分过于简单，空间约束条件单薄，仅考虑了重要交通线路对区域的简单划分作用，不能完整表达空间信息。

文中涉及的参考文献如下：

[1]周成虎，孙战利，谢一春.地理元胞自动机研究[M].北京：科学出版社，1999.

[2]黎夏，叶嘉安，刘小平，杨青生.地理模拟系统：元胞自动机与多智能体[M].北京：科学出版社，2007.

[3]杨亮洁，薛重生.基于地理实体的城市元胞自动机模型研究[J].北京理工大学学报(社会科学版).2009，11(1)：80-84.

[4]周成虎，欧阳，马廷，覃彪.地理系统模拟的CA模型理论探讨[J].地理科学进展.2009，28(6)：833-838.

[5]乔纪纲，何晋强.基于分区域的元胞 自动机及城市扩张模拟[J].地理与地理信息科学.2009，25(3)：67-70.

[6]李圣权，胡鹏，闫卫阳.基于加权Voronoi图的城市影响范围划分[J].武汉大学学报.工学版，2004，37(1)：94-97.

[7]罗平，杜清运，雷元新，王涛.地理特征元胞自动机及城市土地利用演化研究[J].武汉大学学报.信息科学版，2004，29(6)：504-507，512.

[8]张显峰.基于CA的城市扩展动态模拟与预测[J].中国科学院研究生院学报，2000，17(1)：70.

[9]汤国安，刘学军，闾国年.数字高程模型及地学分析的原理与方法[M].北京：科学出版社，2005.

[10]汪自书，高启辉，刘语凡.快速城市化地区道路对两侧土地利用影响模式研究[J].中国环境科学，2009，29(4)：437-442.

[11]Chunyang He，Norio Okada etal.Modeling dynamic urban expansion processes incorporating a potential model with cellular automata.Landscape and Urban Planning.2008，86：79-91.

[12]杨陈照.厦门岛城市元胞自动机转换规则提取研究[D].福建：福建师范大学，2007.

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明结合地域异质性特征合理划分城市空间，定义不同形态实体的空间作用方式，并针对各个区域构建合理的转换规则，提出了一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法，包括以下步骤：

1)城市空间作用区域的划分

1-1采用胡鹏地图代数方法度量空间实体到城市中心的空间距离；

1-2分别对城市实体中的点、线、面实体进行区域划分：

a)采用胡鹏地图代数方法进行城市点实体的区域划分；

b)根据道路的等级不同，建立不同半径的缓冲区，并采用地图代数方法进行城市线实体的区域划分；

c)根据加权Voronoi图进行城市面实体的区域划分，并根据城市的中心性强度来确定权重；