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土地利用变化CA模拟的尺度敏感性研究

作　者: 王琳
导　师: 胡海峰
学　校: 太原理工大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 敏感性研究 元胞自动机 CA_Markov 土地利用变化
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 147次
引　用: 3次
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-18
  1.1.选题背景与目的  10-12
    1.1.1.选题背景  10-12
    1.1.2.选题目的  12
  1.2 元胞自动机敏感性研究现状  12-14
    1.2.1.CA的研究现状  12-13
    1.2.2.CA模型敏感性研究现状  13-14
  1.3 研究内容与技术路线  14-18
    1.3.1.研究内容  14-15
    1.3.2.研究方法  15-16
    1.3.3.技术路线  16-18
第二章 研究的相关理论基础  18-32
  2.1 CA模型  18-25
    2.1.1.CA的定义及原理  18
    2.1.2.CA的组成要素  18-23
    2.1.3.CA的一般特征  23
    2.1.4.CA模型的敏感性问题  23-25
  2.2 马尔可夫预测方法  25-27
    2.2.1.马尔可夫预测方法的基本概念  26-27
    2.2.2.马尔可夫预测原理  27
  2.3 多标准评价(MCE)  27-29
  2.4 CA_MARKOV模型  29-32
第三章 土地利用变化的CA_MARKOV模拟  32-44
  3.1 研究区概况  32-33
  3.2 数据准备与处理  33-34
    3.2.1. 数据源  33
    3.2.2.数据处理  33-34
  3.3 土地利用变化多尺度方案模拟  34-44
    3.3.1.尺度  34-35
    3.3.2.实验方案设计  35-36
    3.3.3.多尺度模拟方法  36-44
第四章 土地利用变化模拟的尺度敏感性分析  44-76
  4.1 敏感性分析法  44
  4.2 尺度敏感性分析思路  44-45
  4.3 尺度敏感性评价方法  45-47
    4.3.1.规模评价  45-46
    4.3.2.景观格局指数分析  46-47
    4.3.3.模型运算时间  47
  4.4 尺度对土地利用变化模拟影响分析  47-74
    4.4.1.尺度对规模评价的影响  47-56
    4.4.2.尺度对景观格局指数评价的影响  56-72
    4.4.3.尺度对于模型运行时间的影响  72-74
  4.5.本章小结  74-76
第五章 结论与展望  76-78
  5.1 主要结论  76-77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-82
致谢  82-84
硕士期间发表论文  84

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 一般性问题 > 测绘数据库与信息系统
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