[发明专利]一种基于元胞自动机的城市扩展模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于元胞自动机的城市扩展模拟方法。本发明方法针对传统元胞自动机的迭代过程进行了改进，对元胞邻居空间进行分层，以矩阵的形式表示各个方位的邻居和其他影响元胞转换的因素因子。本发明的城市扩展预测方法具有显著优势，首先，该方法优于传统逐点判断元胞的方式，显著提高了预测效率；此外，在迭代过程中引入了矩阵，简化了考虑城市扩展系统中的距离因素并简化了中心元胞属性判定的难度，模拟结果与传统遍历方法完全一致。

主权项

1.一种基于元胞自动机的城市扩展模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1 根据城市模拟图，将城市用地分为工业用地、商服用地、住宅用地、水体、道路及未利用地六种类型，根据城市规划划分出规划重点区域；S2用地元胞属性层的定义：S2-1 定义用地元胞距道路距离属性层：分别计算得到各未利用地元胞距一级道路及二级道路的距离、，并定义用地元胞距道路距离属性，其中，为运算符号，可根据不同城市发展特征和条件来确定；为元胞空间大小；同时对进行归一化得到用地元胞距道路距离属性层；S2-2 定义未利用地元胞的规划限制属性层--：其中，表示处于元胞空间中第i行、第j列的元胞，；S3定义用地元胞在时刻的邻居矩阵：其中，r为邻居范围的半径；、分别表示邻居范围内的第行、第列的元胞，，；表示时刻处元胞的第个邻居元胞，，表示时刻处元胞的第个邻居元胞，从上至下依次增加，从左至右依次增加；为增加边界的扩展矩阵，为未利用地元胞在时刻的状态；S4 对时刻邻居矩阵进行一个步长的迭代，得到未利用地元胞在时刻的状态，其中，表示矩阵运算；S5 根据邻居矩阵，计算未利用地元胞转化为城市用地的转化概率：其中，表示某一个邻居矩阵距中心元胞的距离，表示t时刻所有邻居矩阵的集合，l表示第l个邻居元胞，、、为运算符号，可根据不同城市发展特征和条件来确定；S6 当时，，未利用地转化为建设用地；否则，，未利用地不发生转化；其中，可视城市发展速度而定。