[发明专利]一种改进元胞自动机的城市生态安全模拟与预测的方法

权利要求书

1.一种改进元胞自动机的城市生态安全模拟与预测的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：收集研究区域内，时间尺度为Y1和Y2两个年份的数据，构建数据集，包括：生态安全压力相关数据集，记作数据集A，其数据尺度为正方形的栅格；景观生态安全状态相关数据集，记作数据集B，其数据尺度为正方形的栅格；生态安全响应相关数据集，记作数据集C；

步骤2：利用数据集A分别对Y1、Y2年份的生态安全压力值进行评价；

步骤3：利用数据集B分别对Y1、Y2年份的景观生态安全状态进行评价；

步骤4：将步骤2、步骤3得到的结果和栅格化后的数据集C按权重进行叠加计算，得到最终的Y1、Y2两个年份的生态安全值；

步骤5：将步骤4的生态安全值按照分类标准分为5个分类，分别记作CLASS1-CLASS5，进而得到Y1、Y2两个年份的城市景观生态安全综合评价分类等级图；

步骤6：对Y1年份的城市景观生态安全综合评价分类等级图中的各个分类，分别生成二值图，并进行随机采样；其方法为：

对于CLASS1：图中类型为CLASS1的研究区域赋值为1，其它类型的研究区域赋值为0，进而生成二值图；使用随机点创建工具，分别在赋值为1和0的研究区域内随机采样N个点；对于CLASS2-CLASS5，分别将本类型的研究区域赋值为1，其它四个类型的研究区域赋值为0，进而生成二值图；使用随机点创建工具，分别在赋值为1和0的研究区域内随机采样N个点；

步骤7：使用Geographically Weighted Regression工具，以步骤6赋值的字段0或1为因变量，步骤2和步骤3中使用的评价指标作为自变量，得到Y1年份的每个变量在每个空间位置上的回归系数，从而计算每个格栅转换为指定分类的概率；

步骤8：对于每个格栅，它有5个概率，分别是转向CLASS1-CLASS5的概率，在进行元胞模拟时采用赌轮盘的形式，概率越大则选中的概率越大；

步骤9：通过步骤6-步骤8中Y1年份的处理过程进行Y2年份的元胞模拟，元胞模拟结果记作Y2*，将Y2*与步骤5中的Y2进行验证，用kappa系数来度量，当Kappa系数大于阈值时，则进入步骤10，若Kappa系数不满足要求，则重复步骤6-步骤8；

步骤10：用步骤9中最终得到的元胞模拟规则进行对Y3年份的预测。

2.根据权利要求1所述的改进元胞自动机的城市生态安全模拟与预测的方法，其特征在于，步骤1中的数据集具体为：

数据集A为生态安全压力相关数据集，数据尺度为30m*30m栅格，时间尺度为Y1和Y2两个年份；数据集A包括各栅格内部的建设用地比例，人口密度，距离道路/铁路/机场最短距离、距离几何中心距离、距离商业中心距离以及5年内的建设用地增长类型；

数据集B为景观生态安全状态相关数据集，数据尺度同样为30m*30m栅格，时间尺度为Y1和Y2两个年份；数据集B包括生态服务价值、香农多样性指数、面积加权斑块分维数、斑块密度和破碎度指数；

数据集C为生态安全响应相关数据集，包括Y1和Y2年份区域的生态分区和环境规划，原始数据尺度为图斑。