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《华中农业大学》 2010年
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基于CA模型的城市用地扩张模拟研究

郑占  
【摘要】: 我国正处于城市化高速发展阶段,社会经济发展导致城市用地急剧扩张,从而激化人地矛盾。作为人均土地资源稀缺的国家,必须科学合理配置城市土地,控制城市规模,实现城市的可持续发展。城市用地扩张具有开放性、非线性、不确定性和动态性等特征,传统方法难以真实准确的描述城市用地数量和空间上的变化。元胞自动机由于其“自下而上”的动态演化能力,逐渐成为城市用地扩张研究的热点。元胞自动机与GIS等技术方法相结合,可以有效的模拟城市用地的时空变化过程,弥补传统方法的不足,为城市规划工作提供参考依据。 本文首先阐述元胞自动机和马尔科夫模型基本理论及其在城市用地扩张研究中的扩展。然后使用土地利用动态度、地形分布优势指数和土地利用状态转移矩阵分析城市用地扩张的特征,分析地形因素和交通因素对城市用地布局的影响。在上述分析结论的基础上,通过若干约束条件对Markov模型生成的元胞转换规则进行修正,提高元胞自动机模拟精度。以武汉市中心城区为研究区域,综合运用Erdas、Arcgis和Idrisi Andes处理数据和分析评价各种因素影响,得到城市用地扩张特征,以此特征为主要依据,对元胞转换规则进行修正。通过真实现状数据检验元胞自动机模型合理性,并校正模型时间参数。使用Markov模型预测城市用地数量变化,同时用元胞自动机模型对未来城市用地扩张进行空间布局模拟。 研究结果表明,转换规则进行修正后,元胞自动机模型可以较准确的预测城市用地扩张的数量变化和空间布局变化,对城市规划工作具有指导意义。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:F293.2

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 黄滢;平原道路作用与景观协同变化研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 张琴琴;基于CA-Markov模型的建设用地变化模拟及预测[D];新疆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张显峰,崔伟宏;集成GIS和细胞自动机模型进行地理时空过程模拟与预测的新方法[J];测绘学报;2001年02期
2 武晓波,赵健 ,魏成阶 ,黄丽芳 ,阎守邕 ,肖春生;细胞自动机模型用于城市发展模拟的方法初探——以海口市为例[J];城市规划;2002年08期
3 韩玲玲,何政伟,唐菊兴,李少达;基于CA的城市增长与土地增值动态模拟方法探讨[J];地理与地理信息科学;2003年02期
4 罗平,杜清运,雷元新,陈芮新,曹伟明;城市土地利用演化CA模型的扩展研究[J];地理与地理信息科学;2004年04期
5 杨青生;黎夏;;多智能体与元胞自动机结合及城市用地扩张模拟[J];地理科学;2007年04期
6 李军,周成虎;地学数据特征分析[J];地理科学;1999年02期
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8 史培军,陈晋,潘耀忠;深圳市土地利用变化机制分析[J];地理学报;2000年02期
9 黎夏,叶嘉安;基于神经网络的单元自动机CA及真实和忧化的城市模拟[J];地理学报;2002年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张学儒;基于CLUE-S模型的唐山海岸带土地利用变化情景模拟[D];河北师范大学;2008年
2 黄海洋;DEM修正下的CA-MARKOV模型在土地利用变化中的应用研究[D];西南大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Comparative Study on the Human Driving Force of Cultivated Land and Construction Land Use Change in Hubei Province,China[J];Asian Agricultural Research;2010年03期
2 ;Implementation Effect of Farmland Protection in Urumqi-Changji Economic Zone,China[J];Asian Agricultural Research;2010年07期
3 ;Government's Role in Urban Construction Land Expansion[J];Asian Agricultural Research;2010年08期
4 ;The Quantitative Analysis of Land Use Structure Characteristics of County in Mountainous Areas in Sichuan Province of China——A Case Study of Rong County[J];Asian Agricultural Research;2011年05期
5 田胜尼,彭少麟,杨咸福,陈维;应用蚕豆根尖细胞微核技术检测南淝河水质的研究[J];安徽教育学院学报;2004年03期
6 杨英,张家红;物理模型在地理学中的应用分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年06期
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8 赵巧红;张敬东;何瑞珍;;GIS与RS在城市规划中的应用研究[J];安徽农学通报;2007年06期
9 徐芬明;朱玉碧;郑财贵;;重庆市土地利用变化及驱动机制浅析[J];安徽农学通报;2007年18期
10 张竹华;陈龙乾;王秉义;张奎;;义马市不同时相土地景观格局指数对比研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓方;陈杰;陈文颉;朱琳;;元胞自动机及其在兵力推演中的建模与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 石志刚;施强;盛刚;;基于案例推理的高速公路紧急救援决策研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 石志刚;杨秀军;;基于案例推理的高速公路信息发布决策研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 刘占明;胡宝清;;基于分形理论的喀斯特地区土地利用动态分析——以广西都安瑶族自治县为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
5 王德光;胡宝清;覃开贤;;复杂性科学在喀斯特土地利用系统研究中的应用[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
6 王鹤饶;郑新奇;曹新;;基于CA-Markov的城镇土地利用变化模拟研究——以北京市昌平区为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
7 吴文婕;石培基;杨雪梅;宫继萍;董翰蓉;;石羊河流域绿洲城市水土资源生态风险评价——以武威市为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
8 郑凯迪;徐新良;刘洛;;基于GIS与Sleuth模型的上海市城市扩展模拟与预测[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
9 郑荣宝;董玉祥;陈梅英;;基于GECM与CA+ANN模型的土地资源优化配置与模拟[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
10 刘世栋;高峻;;滨海旅游区典型外来物种生长适应性研究——以上海杭州湾北岸加拿利海枣为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 任广波;基于半监督学习的遥感影像分类技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 张乐珊;基于元胞自动机和VR-GIS技术的城市空间增长三维动态模拟及应用研究[D];中国海洋大学;2010年
5 陈晨;基于细胞自动机方法的城市交通流模拟及优化[D];华中科技大学;2010年
6 于群;电力系统大停电的自组织临界特性研究[D];中国电力科学研究院;2010年
7 董正存;汉语全称量限表达研究[D];南开大学;2010年
8 胡友培;城市沿街小型商业的形态呈现与成因研究[D];南京大学;2010年
9 杜曼玲;供应链过程管理的分析方法与技术实现[D];北京交通大学;2010年
10 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于波;基本农田动态监测预警研究[D];华中农业大学;2010年
2 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年
3 杜金龙;土地利用变化及其对生态系统服务价值影响研究[D];华中农业大学;2010年
4 刘阳;武汉城市圈土地利用结构与产业结构关系分析[D];华中农业大学;2010年
5 袁昭;城市圈土地结构效率研究[D];华中农业大学;2010年
6 范碧霞;农产品物流中心选址决策研究[D];华中农业大学;2010年
7 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
8 王丽敬;地理案例的空间相似性计算[D];山东科技大学;2010年
9 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
10 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤洁;汪雪格;李昭阳;毛子龙;韩维峥;徐小明;;基于CA-Markov模型的吉林省西部土地利用景观格局变化趋势预测[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年02期
2 张显峰,崔伟宏;集成GIS和细胞自动机模型进行地理时空过程模拟与预测的新方法[J];测绘学报;2001年02期
3 陈国建,刁承泰,黄明星,李敏;重庆市区城市建设用地预测研究[J];长江流域资源与环境;2002年05期
4 武晓波,赵健 ,魏成阶 ,黄丽芳 ,阎守邕 ,肖春生;细胞自动机模型用于城市发展模拟的方法初探——以海口市为例[J];城市规划;2002年08期
5 毛蒋兴,闫小培;城市交通干道对土地利用的廊道效应研究——以广州大道为例[J];地理与地理信息科学;2004年05期
6 吕一河;陈利顶;傅伯杰;;景观格局与生态过程的耦合途径分析[J];地理科学进展;2007年03期
7 王秀兰,包玉海;土地利用动态变化研究方法探讨[J];地理科学进展;1999年01期
8 刘妙龙;陈鹏;;基于细胞自动机与多主体系统理论的城市模拟原型模型[J];地理科学;2006年03期
9 邱炳文;陈崇成;;基于多目标决策和CA模型的土地利用变化预测模型及其应用[J];地理学报;2008年02期
10 刘继生,陈彦光;基于GIS的细胞自动机模型与人地关系的复杂性探讨[J];地理研究;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 田梓文;基于神经网络模型的土地利用变化模拟[D];山东科技大学;2005年
3 周奇;元胞自动机及其在创新扩散中的应用[D];大连理工大学;2006年
4 王新云;基于CA模型的城市空间扩展研究[D];武汉大学;2005年
5 杨丽群;考虑停车行为的交通流元胞自动机模型的研究与应用[D];合肥工业大学;2007年
6 仲国强;分子元胞自动机的DNA自组装实现[D];北京工业大学;2007年
7 黄海洋;DEM修正下的CA-MARKOV模型在土地利用变化中的应用研究[D];西南大学;2009年
8 马爱功;基于元胞自动机的河谷型城市扩展研究[D];兰州大学;2009年
9 郑燕凤;基于GIS的CA-MARKOV模型的土地利用变化研究[D];山东农业大学;2009年
10 吴艳艳;Markov-CA模型支持下的武汉市土地利用变化模拟与预测[D];武汉理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡召玲;张国成;禚昌芬;李海权;赵昕;;基于马尔可夫模型对徐州市土地利用动态变化的研究[J];安徽农业科学;2007年08期
2 程连生,赵红英;北京城市边缘带探讨[J];北京师范大学学报(自然科学版);1995年01期
3 唐菊兴,李少达,王乾;城市区位模式与城市地价研究——以四川省德阳市为例[J];成都理工学院学报;2001年04期
4 陈述彭,谢传节;城市遥感与城市信息系统[J];测绘科学;2000年01期
5 曹中初,孙苏南;CA与GIS的集成用于地理信息的动态模拟和建模[J];测绘通报;1999年11期
6 张显峰,崔伟宏;集成GIS和细胞自动机模型进行地理时空过程模拟与预测的新方法[J];测绘学报;2001年02期
7 陈龙泉,郑海金;基于Markov-CA的土地利用/土地覆盖变化动态模型研究[J];测绘信息与工程;2004年01期
8 贾华;层次分析法中权重算法的一种改进[J];武测科技;1995年03期
9 王宏志,李仁东,毋河海;基于空间分析的土地利用垂直分异研究[J];长江流域资源与环境;2002年06期
10 魏伟;周婕;许峰;;大城市边缘区土地利用时空格局模拟——以武汉市洪山区为例[J];长江流域资源与环境;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 谭永忠;县级尺度土地利用变化驱动机制及空间格局变化模拟研究[D];浙江大学;2004年
2 郑新奇;基于GIS的城镇土地优化配置与集约利用评价研究[D];解放军信息工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 柳晓华;基于RS和GIS的土地利用和景观格局变化研究[D];华中农业大学;2004年
2 谢琨磊;基于GIS和扩展CA的快速城市化地区土地利用演化研究[D];中南大学;2007年
3 师维娟;基于DEM和GIS的坡度变换方法研究[D];西北农林科技大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈卫东;安全电子商务解决方案的研究[J];安阳师范学院学报;2000年02期
2 关翔;CTCA安全认证的原理及意义[J];数据通信;2000年02期
3 何春阳,陈晋,史培军,于章涛;基于CA的城市空间动态模型研究[J];地球科学进展;2002年02期
4 蔡彬清;陈国宏;李美娟;;基于CA的产业集群技术发展动力研究[J];研究与发展管理;2009年01期
5 陈英;论科技信息量与科技发展的关系[J];西南民族学院学报(哲学社会科学版);2002年05期
6 田启明,卢劲松;PKI技术在证券网上交易中的应用[J];电脑开发与应用;2004年05期
7 包晔;电子商务安全性需求及其策略[J];浙江工业大学学报;2002年01期
8 彭骏,豆路标,毛铃梅;网络安全技术在保险业中的应用[J];计算机与现代化;2003年05期
9 徐昔保;杨桂山;张建明;;基于神经网络CA的兰州城市土地利用变化情景模拟[J];地理与地理信息科学;2008年06期
10 吴卫;中国电信湖南电子商务CA安全认证中心系统和组网介绍[J];电信工程技术与标准化;2000年03期
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1 陈敏;;变网格技术在三维CA模型中的应用[A];重庆市机械工程学会铸造分会、重庆铸造行业协会2010重庆市铸造年会论文集[C];2010年
2 杨淑娟;章英才;郑国琦;张颖殷;;Ca~(2+)在灵武长枣正常果实及裂果中的细胞化学定位研究[A];第九届全国植物结构与生殖生物学学术研讨会论文摘要集[C];2010年
3 ;Ca~(2+) Release Induced by cADP-Ribes Is Mediated by FKBP12.6 Proteins in Mouse Bladder Smooth Muscle[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年
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6 戴丽聪;;板式无砟轨道弹性垫层CA砂浆Ⅰ型干粉料的研制[A];商品砂浆的科学与技术[C];2011年
7 陈昌沉;金晓斌;杜心栋;周寅康;;基于进化规划算法CA的土地利用情景模拟——以佛山市土地利用为例[A];地理学核心问题与主线——中国地理学会2011年学术年会暨中国科学院新疆生态与地理研究所建所五十年庆典论文摘要集[C];2011年
8 杨明;朱首伦;陈经宝;黄羽;陈立华;曾星;;不同浓度黄芪、丹参、黄体酮注射液对精子内Ca~(2+)作用研究[A];中华中医药学会第十届男科学术大会论文集[C];2010年
9 宋小东;;经腹部超声对子宫内膜Ca及宫颈Ca的诊断[A];中国超声医学工程学会第八届全国腹部超声学术会议论文汇编[C];2010年
10 张新长;王海鹰;康停军;曹凯滨;;基于CA模型的三维虚拟城市构建方法研究[A];广东省测绘学会第九次会员代表大会暨学术交流会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 刘焱焱;CA全面武装电信[N];网络世界;2002年
2 冷婧如;CA的经营理念[N];电脑报;2001年
3 周艳;CA品尝电子商务的2001[N];中国计算机报;2002年
4 羽舟;我不是沉默的巨人[N];中国计算机报;2002年
5 董军;从投资东软看CA的中国谋略[N];中国经营报;2001年
6 本报记者 佳榕;CA大调整[N];中国电子报;2001年
7 本报记者 吴限 龚杰;CA西部情结[N];计算机世界;2001年
8 利;中外运与CA宇博两公司合作[N];中华工商时报;2000年
9 本报记者 龚杰;CA点燃冬天里的一把火[N];计算机世界;2001年
10 杨云龙;CA:把合资进行到底[N];中华工商时报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张彩苹;尼古丁对Ca~(2+)/CaN-NFATc信号通路在哮喘发病机制中作用的影响[D];山西医科大学;2010年
2 乔新荣;胞质Ca~(2+)信号参与强蓝光诱导的拟南芥下胚轴向光弯曲机制分析[D];河南大学;2012年
3 何上明;Mg-Gd-Y-Zr(-Ca)合金的微观组织演变、性能和断裂行为研究[D];上海交通大学;2007年
4 夏印;性别因素与雌鼠下腔静脉[Ca~(2+)]_i信号及Ca~(2+)依赖性收缩减弱的相关性研究[D];华中科技大学;2010年
5 夏印;性别因素与雌鼠下腔静脉“Ca~(2+)”_i信号及Ca~(2+)依赖性收缩减弱的相关性研究[D];华中科技大学;2010年
6 马孝武;肌质网Ca~(2+)转运功能在骨骼肌强直收缩疲劳与恢复中的作用[D];第四军医大学;2010年
7 王雪峰;煤活性基团与Ca~(2+)形成配合物的结构与表征[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 车宇樑;大笼富勒烯和内嵌含Ca大笼金属富勒烯的合成分离与结构表征[D];浙江大学;2009年
9 刘慧君;过氧化氢、Ca~(2+)对骨骼肌线粒体移动和动态变化的调节[D];中国人民解放军军事医学科学院;2010年
10 徐天爽;亏损系统结构修改快速计算及自适应CA优化关键技术研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑占;基于CA模型的城市用地扩张模拟研究[D];华中农业大学;2010年
2 宁敢;基于群体智能及CA的城市土地利用时空动力学模型构建与应用[D];中国地质大学(北京);2011年
3 周宏轩;Ca~(2+)和饵料脂肪对中华绒螯蟹性早熟能量学研究[D];河北大学;2010年
4 沈天国;基于椭圆曲线的CA认证系统研究及应用[D];浙江工业大学;2010年
5 王琳;土地利用变化CA模拟的尺度敏感性研究[D];太原理工大学;2011年
6 李海军;CA空调公司新产品开发流程改进研究[D];华东师范大学;2011年
7 张静;基于CA的民航身份验证系统的研究与设计[D];华南理工大学;2010年
8 李芳;基于CA和ANN的土壤侵蚀时空演化模拟[D];湖南师范大学;2010年
9 薛刚强;CA药固体分散体缓释胶囊的研制[D];河北医科大学;2010年
10 刘雪茹;异丙酚对小鼠脑动脉血管平滑肌细胞BK_(Ca)通道钙离子敏感性及通道动力学的作用机制研究[D];泸州医学院;2011年
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