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《福州大学》 2005年
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基于细胞自动机的城市模型研究——以福州市为例

李森林  
【摘要】:城市是最具影响力的时空复合系统。它具有开放性、动态性、自组织性等耗散结构特点,其行为有着高度的复杂性。而城市扩展是一个复杂的时空转换过程,它使不同的土地利用类型转化为城市用地,其结果同时也表现为城市规模的日益扩大。然而,人类的土地资源是有限的,如何引导城市向着健康的方向发展对维持人类的可持续发展有着重要现实意义。当今城市发展速度越来越快,土地利用转换日新月异,变换模式也越来越复杂。传统的模型由于其自身的缺陷无法真实地表达城市的完整信息,更加不能真实预测城市的扩展情况。因此,研究新的城市模型来模拟城市的扩展已经迫在眉睫。 由于城市是一个复杂的巨系统,本次研究就从复杂系统科学的角度出发,利用基于细胞自动机的城市模型来模拟、预测城市扩展过程。细胞自动机是一个离散的网格动力学模型,是复杂系统的重要研究工具之一,它通过简单的微观局部规则揭示了自然发生的宏观行为,能十分方便地模拟出复杂的现象或动态演化过程,因此适合于复杂系统的描述、动态的预测和模拟。本次研究基于细胞自动机原理,结合地理信息系统技术和遥感技术,构建了UCA(Urban of Cellular Automata)模型系统。研究选取了福州市中心城区为研究区,利用本次研究建立的UCA模型系统对研究区的城市空间扩展进行了模拟和预测。通过对模拟、预测结果进行分析、统计,并结合福州市的实际情况进行判断,可以发现本次研究的模拟结果比较合理。这同时也说明利用本次研究建立的UCA模型有一定的实用性,能够对福州市的扩展情况做较好的模拟和预测,可以为福州市的城市规划提供决策支持。在文章的最后,作者对本次研究进行了总结,并对进一步提高研究所建立的UCA模型的实用性和有效性提出一些设想,还对将细胞自动机应用于模拟城市的趋势进行了讨论和展望。
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P208;TU984

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