[发明专利]一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法

摘要

本发明公开了一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法，本发明方法充分考虑了城市扩展中面临的障碍广泛存在、多空间实体的存在及各实体的作用方式不同等问题，结合了地域异质性特征对城市空间进行合理划分，定义了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。采用本发明方法能更真实地模拟城市扩展过程。

主权项

1.一种基于空间作用划分的模拟城市扩展的方法，其特征在于，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；2）将土地利用类型简化为城市用地、农用地、障碍三类，所述的障碍包括自然障碍和人为障碍，即，元胞状态s={城市用地，农用地，障碍}，元胞状态中的农用地可向城市用地转变，当元胞状态为城市用地和障碍时，，元胞状态不转变；3）转换规则的构建，所述的转换规则由微观属性、局部属性、宏观属性综合确定：3-1 计算城市空间中每个元胞的微观属性：按照元胞所属区域层次不同，将每个元胞归属于点划分的区域、线划分的区域、面划分的区域，因此，将元胞的微观属性值时分为按点实体划分区域的转换概率、按线实体划分区域的转换概率和按面实体划分区域的转换概率，分别称为点状因子转换概率、线状因子转换概率和面状因子转换概率，计算点状因子转换概率、线状因子转换概率和面状因子转换概率，从而得到元胞的微观属性：a）计算点状因子转换概率：在点划分的区域中，在划分区域j内，元胞i的点状因子转换概率为：其中，；为元胞i与点状因子y的距离；为点状因子y的速率系数，根据点状因子的辐射范围半径来确定；b）计算线状因子转换概率：在线划分的区域中，在第m个线状实体缓冲区内，元胞i的线状因子转换概率为：其中，为第m个线状实体的缓冲区；为元胞i与第m个线状实体的距离；如果元胞i同时处于n个线状实体的缓冲区内，则元胞i的线状因子转换概率，其中，为第m个线状实体的权重；c）计算面状因子转换概率：在面实体划分的区域中，元胞i的面状因子转换概率为：其中，为元胞i与面实体y的距离；为面实体y的影响权重，，为面实体y的人口数量；d）根据点状因子转换概率、线状因子转换概率和面状因子转换概率，元胞i的微观属性，并对微观属性结果进行归一化，其中，、、分别为点、线、面实体转换概率的权重，根据城市实际情况确定；3-2 计算城市空间中每个元胞的局部属性：在扩展摩尔邻域内，元胞i的局部属性，即局部转换概率，其中，n为邻居中城市元胞的个数；为城市邻居元胞j对中心元胞i的影响程度，，为中心元胞i与城市邻居元胞j的距离；为当邻居均为城市元胞时对中心元胞i的影响程度之和；3-3 计算城市空间中每个元胞的宏观属性：宏观属性包括绝对限制概率和部分限制概率两部分，将函数映射到[0，1]区间，其中，为部分限制概率，为坡度，、分别为坡度的临界值，由汽车最大爬坡度确定；则元胞i的宏观属性值，其中，为元胞i处部分限制概率；为元胞i处第b个绝对限制因子下的转换概率，取值为0或1；n为绝对限制因子的个数；3-4转换规则的构建元胞空间内，元胞i的合成概率，即转换规则，然后归一化；设定阈值，当时，则该元胞转化为城市用地；否则，该元胞不做转化。