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土地利用变化CA模拟的尺度敏感性研究

王琳  
【摘要】:准确掌握土地利用数据和土地利用变化动态,可以为土地管理部门制定土地利用总体规划、合理利用和开发土地资源提供可靠依据,同时也能为国民经济、区域规划提供科学依据。元胞自动机模型(简称CA模型)具有强大的时空动态模拟能力,能够通过简单的局部转换规则模拟出复杂的土地利用发展空间格局,是处理土地利用变化这一类复杂问题的有力工具。 在实际应用研究中,如何提高区域土地利用演化模拟的可靠性是CA模拟研究的一个重要问题。文献表明,对于提高模拟精度的研究集中于CA转换规则的探究,对于CA模拟的时空尺度及其敏感性的研究较少,时空尺度对模拟结果的影响仍不清楚。尺度暗示着对事物细节的了解程度,选择尺度是土地利用变化CA模拟的首要阶段。通过查阅文献得知,土地利用变换CA模拟的尺度通常通过两种方法确定:一是任意选取或是根据获取的数据来确定;二是使用大量实验选取。任意选取尺度显然是不科学的,然而,通过大量实验选取尺度的方法既需要耗费大量的时间,获取的尺度也缺乏普适性。 针对以上问题,本文以IDRISI软件为工具,以北京市昌平区土地利用矢量数据为样本数据,基于CA Markov模型,进行了125次土地利用变化模拟实验,深入探讨了元胞尺寸、邻域范围、时间间隔这些时空尺度之间的关系以及其敏感性对模拟精度的影响。研究结果表明:(1)土地利用变化CA模拟对时空尺度具有一定的敏感性,并且在不同的时空尺度组合下,各种尺度的敏感性不同;(2)时空尺度相互关联,不同尺度组合对CA模拟精度的影响不同;(3)根据需求不同,昌平区土地利用变化的最佳模拟尺度组合的选取也有所不同。以获取精度最高模拟结果为目的,元胞尺寸应选择为250 m2、邻域范围为5×5、时间间隔为1个月作为最佳尺度组合方案;以获取高效率同时兼备较高精度的模拟结果为目的,元胞尺寸应选择为250m2、邻域范围为5×5、时间间隔为12个月作为最佳尺度组合方案。 本文通过研究提出的最佳尺度选择方案具有一定的普适性,提出的最优组合参数可作为类似研究的参考。


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