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《南京大学》 2012年
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基于GIS和MAS的城市用地扩展模拟研究

王贞超  
【摘要】:城市化是经济社会发展的一种必然现象。在国外,第一次工业革命后,工业化极大地推动了城市化进程,以家庭及经济作坊为主要建设单元的传统城市空间格局逐渐瓦解,城市空间规模迅速增大,为此引起了对城市空间变化的广泛持续研究。在我国,自改革开放以来,城市化进程发展迅速,特别是进入21世纪以来,呈现出逐步加快的态势,城市化己成为影响经济社会发展的主题之一。美国著名经济学家约瑟夫·斯蒂格利茨将中国的城市化进程称为:“21世纪影响世界进程和改变世界面貌的两大事件之一”。 快速的城市化进程所伴生的各种城市问题日益复杂化,并对经济社会可持续发展产生重大影响。因此,城市用地,特别是土地利用变化时空演变特征成为城市系统研究的重要内容之一。在由人和环境组成的城市空间系统中,土地利用变化源于人类个体改造和适应自然的行为。由个体微观行为在时间和空间上的累积最终形成了大尺度上城市用地格局。这些个体具有能动性,能够学习和积累经验,并根据环境的变化适应性地改变自己的行为。复杂适应系统理论对这一系统的运动过程给予了描述,即由微观个体有目的的行为形成宏观特征。与此同时,宏观政策规划又影响到个体行为,进而对由此引起的土地利用变化产生影响。因此,城市用地扩展过程,就是微观主体与环境之间的非线性、不断交互的过程。要理解城市用地扩展的宏观特征形成机理,探索城市用地的未来轨迹,就需要对个体行为进行详细描述和表达,通过模拟个体的有限理性决策与行为,“自下而上”的对城市用地格局进行模拟。 本文选取位于我国经济最为活跃的长三角地区的常州市武进区为研究区,开展城市用地扩展模拟研究。文章主要内容如下: 一、研究区城市用地扩展特征与驱动力分析。对研究区1996-2009年常州市武进区城市用地空间增长的变化特征进行分析,并采用空间统计和空间分析方法对研究区城市用地增长的宏观驱动力进行了研究。研究表明,经济增长、人口的增长、产业结构调整和城镇化率是城镇用地空间增长的主要宏观驱动因素。 二、多主体城市用地扩展模拟模型构建。首先,对城市用地扩展过程中的行为主体进行分析,阐述了个体行为与城市用地格局的相互关系、主体类型的划分以及主体之间的相互作用关系。在此基础上,构建基于个体学习和个体空间决策的多主体城市用地扩展模拟模型。最后结合基于地理加权回归模型的空间环境局部影响特征分析,实现了土地利用类型的空间转化决策模型。 三、模型模拟试验。对研究区2005-2009年城镇用地演变情况进行模拟试验。并分别从全局和局部角度对模拟结果进行了检验。结果显示,模拟结果与真实结果在全局空间上差异不大,但在局部空间存在一定的差异。分析表明差异来源于模型偏重于利用主体在区位选择中的偏好和地理空间环境的经验,对现实中突发的政策和产业经济调控的解释能力略显不足。 四、城市用地扩展模型应用。结合区域发展战略和土地利用战略,明确研究区未来经济社会发展和土地利用,特别是城镇空间结构的总体态势。接着从政策规划、全局经济社会发展和局部地理空间环境三个方面构建了影响区域城镇用地演变的特征因子。并在此基础上,以区域全局经济社会发展为主线构建了规划情景主线。然后对不同情景下区域城镇用地演变进行了模拟,最后对三种情景下的模拟结果进行对比分析,并对未来区域发展特别是土地利用提出具体的调控建议。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P208;F293.2;F224

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