基于元胞自动机的林火蔓延时空演变研究

以林火蔓延时空演变过程的计算机模拟为研究目的,提出一种 GIS空间分析功能和元胞自动机模拟功能相结合的林火蔓延模拟方法.探讨影响林火蔓延的因素,将林火蔓延影响因子概括为土壤特性、可燃物特性、气象因子、地形因子和地理阻隔因素;分析林火蔓延模型,选取毛贤敏的王正非修正模型进行模拟;结合元胞自动机和GIS空间分析技术,对元胞属性赋值;根据林火蔓延的特点,设置元胞的状态;利用元胞扩散算法对元胞扩散过程进行模拟;最后,开发了一个原型系统,对林火蔓延的时空演变过程进行展示.结合 GIS空间分析功能和元胞自动机技术能够较好地对林火的时空演变过程进行模拟.     

基于GIS与CA模型的土地利用变化前期研究——以山东省招远市为例

在元胞自动机模型研究的基础上,提出将GIS与元胞自动机模型相结合进行土地利用变化研究。通过前期的工作,定义元胞自动机模型的元胞空间、元胞状态等,为下一步工作打下坚实基础。     

基于GEOCA和GIS的土壤侵蚀空间演化模拟

传统的土壤侵蚀研究主要是运用水土流失通用方程,对研究区域的各种影响指标进行研究并取一定的数值,计算其侵蚀量.实际上,土壤侵蚀是1个影响因素众多,边界条件复杂的连续不间断的不确定过程.研究了用地理元胞自动机来模拟土壤侵蚀的原理、方法和工作流程,并在GIS技术支持下采用标准的Von.Neumann邻居定义,着重探讨元胞状态转化所遵循的规则和土壤侵蚀从1种强度到另1种强度这一微观动态变化过程,最终形成GeoCA-Soil Ero-sion系统.以重庆合川市为例,用元胞空间与研究区域相一致的地理元胞自动机模型,得出了重庆合川市土壤侵蚀等级图并分析了土壤侵蚀与其背景的空间关系.并运用ArcView软件作为开发平台与之集成,将这一过程可视化表达.     

基于GEOCA和GIS的土壤侵蚀空间演化模拟

传统的土壤侵蚀研究主要是运用水土流失通用方程,对研究区域的各种影响指标进行研究并取一定的数值,计算其侵蚀量.实际上,土壤侵蚀是1个影响因素众多,边界条件复杂的连续不间断的不确定过程.研究了用地理元胞自动机来模拟土壤侵蚀的原理、方法和工作流程,并在GIS技术支持下采用标准的Von.Neumann邻居定义,着重探讨元胞状态转化所遵循的规则和土壤侵蚀从1种强度到另1种强度这一微观动态变化过程,最终形成GeoCA-Soil Ero-sion系统.以重庆合川市为例,用元胞空间与研究区域相一致的地理元胞自动机模型,得出了重庆合川市土壤侵蚀等级图并分析了土壤侵蚀与其背景的空间关系.并运用ArcView软件作为开发平台与之集成,将这一过程可视化表达.     

基于 DBN 与 GeoCA 相结合的城市动态模型构建与多方案对比研究———以成都市为例

以成都市为例,将深度信念网络与地理元胞自动机相结合构建一个整合模型,完成城市形态的演化模拟,同时采用多方案对比法检测网络深度以及用地分类的均衡性对模拟精度的影响.实验结果显示:在用地分类类型相同,隐含层含有5层网络时总体Kappa值最高;在网络隐层数目相同,分为4种用地类型时总体Kappa值最高.研究表明,基于深度信念网络与地理元胞自动机相结合的整合模型能够较好地模拟城市的演化,同时,模型的网络层深度和用地分类的均衡性都会对模拟精度产生一定影响.     

基于MCE-CA-Markov和InVEST模型的伊犁谷地碳储量时空演变及预测

陆地生态系统碳源与碳汇的变化与土地利用/覆被变化（LUCC）的演变密切相关,为探讨土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响机制,基于1980—2020年LUCC数据集,通过多评价准则（Multi-criteria evaluation,MCE）的元胞自动机（Cell automata,CA）和马尔科夫链（Markov chain）模型,模拟伊犁谷地2030年的LUCC时空动态,耦合InVEST模型探讨土地利用变化下伊犁谷地1980—2030年陆地生态系统碳储量的时空演变格局。结果表明,MCE-CA-Markov模型预测LUCC数据集与2000、2010年和2020年实际LUCC精度检验的Kappa系数分别为0.929 1、0.875 5和0.929 7,模型模拟普适性较高,可对后续碳储量时空演变格局进行精准评估。利用InVEST模型估算的伊犁谷地1980年总碳储量约为1 114.95 Tg,预计至2030年总碳储量呈逐期下降趋势,累计净减少65.94 Tg,其中林草地面积的退缩是致使碳储量下降的主导因素。伊犁谷地碳储量空间分布总体上表现为高值区域环绕低值区域,呈嵌套分布。碳密度的高值区域分布在南部和北部山区林草地,而低值区域仅集中在中部河谷平原附近。研究土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响可为研究区碳库管理提供数据支持,为制定碳固存和环境保护政策提供理论参考。     

基于规则学习的林火蔓延元胞自动机模型

由于元胞自动机模型本质上的自组织特性与林火行为很接近,近年来基于元胞自动机的林火蔓延模型引起了广泛的关注.典型的元胞自动机是按照确定的映射规则自主地随时间演进的.当环境发生变化的时候规则需要由人工静态地进行调整、修正,因此效率低、对环境变化的适应能力差,模型的可移植性也不令人满意.这是基于CA的林火蔓延模型难以推广的主要原因之一.本文提出了一种应用人工免疫机制对元胞自动机规则进行自适应调节的方法,并在此基础上建立了一个林火蔓延实验模型.仿真实验表明经过规则学习,该模型具有了一定的火线形状的自纠正能力.     

基于元胞自动机复合模型的村镇土地利用变化模拟

为向村镇土地利用规划和管理提供合理决策依据,开展村镇土地利用空间格局变化进行模拟研究。在元胞自动机模型基础上,引入马尔科夫模型和多标准评价方法,构建元胞转移数量规则及空间位置规则,从自然环境、社会经济与政策等3方面分析土地利用影响因子,构造元胞自动机复合模型;选取北京市房山区为研究区,以村镇为单元对其土地利用空间格局进行模拟。结果显示:房山区的耕地、林地面积不断减少,建设用地占用农用地现象突出;人口集中、农业资源丰富的平原区各村镇土地利用变化明显。研究表明,多标准评价方法使元胞转移空间位置有规律可循,并有效避免模拟结果中大量错误斑点的产生;以村镇为单元进行分析,模拟的结果更加精细和合理。     

基于GIS和元胞自动机的土地利用/覆盖变化模拟——以滇西北香格里拉县为例

选取林地面积减少较为严重的滇西北香格里拉县为例,对研究区的土地利用变化驱动机制进行了分析,并集合GIS技术,尝试运用元胞自动机理论构建Loit模型对研究区的土地利用空间格局进行了模拟和预测.模拟的Kappa指数为0.79,表明CA模型在土地利用/覆盖变化的预测方面有巨大优势.     

基于元胞自动机的生物质颗粒慢速热解模型

以数字矩阵作为元胞自动机的表现形式,以演化概率函数模拟反应速率系数,用元胞自动机模拟了生物质颗粒的慢速热解过程,并与微积分的方法作了对比。结果表明,元胞自动机能够逼真地模拟该过程,得到的热解曲线与微积分方法得到的结论一致,且和试验结果吻合;所提出的元胞自动机及其演化程序为进一步的深入研究提供了理论基础。     

土地利用/覆被变化(LUCC)研究现状与展望

土地利用/覆被变化(land use-cover change,LUCC)是全球环境变化与可持续发展的重要研究内容,受自然、人文因素在不同时间、空间尺度上的相互作用。本文综述了LUCC在动态信息获取、过程模拟和驱动机制探讨、区域和全球模型建立、LUCC生态环境效应等方面所取得的进展。针对当前国内外LUCC研究中存在的一些问题,认为今后LUCC研究应加强构建综合的LUCC理论体系,土地利用变化数据融合以及完善LUCC模型功能等。     

扎龙湿地土地利用变化及驱动力分析

基于1995年、2000年和2004年3期LandsatTM遥感影像数据,运用RS、GIS及景观生态学方法,对研究区土地利用与景观格局动态变化进行分析,运用逐步回归分析法和主成分分析法,探讨扎龙湿地土地利用与土地覆盖驱动力机制,研究结果表明:沼泽向草地转化的趋势较明显,沼泽地不断退化为草地,草地再进一步退化为盐碱地,说明湿地缺水及沼泽地的退化问题比较严重.研究时段内耕地、沼泽和草地的斑块数、斑块密度、边界密度和形状指数均呈现持续增长的趋势.前一时段(1995-2000年),景观多样性和景观均匀度指数减小,景观优势度增大;后一时段(2000-2004年),变化趋势呈相反态势,作为研究区的基质景观,沼泽地面积不断减少,导致景观的破碎化程度进一步加剧,土地利用趋于多样化和均匀化,景观格局趋向复杂化.     

土地利用/覆被变化(LUCC)研究进展综述

在对土地利用/覆被变化(LUCC)的最新研究进展进行综述的基础上,总结分析了LUCC研究的主要方向及关键问题。国内外LUCC研究包括4个方面:①LUCC的动态研究;②LUCC驱动力及驱动机制分析;③LUCC的环境效应;④LUCC模型研究及3S技术在LUCC研究中的应用。LUCC研究的基础在于数据的来源及整合,难点在于尺度的转换,焦点是模型的建立和完善。     

空间分析在土地利用/土地覆被变化机制研究中的应用

土地利用／土地覆被变化研究(LUCC)是全球变化研究的重要组成部分，其中土地利用／土地覆被变化机制研究是LUCC研究的焦点。本文首先分析了土地利用／土地覆被变化及其机制，指出空间分析是研究LUCC机制的有效方法，然后着重论述了对地图的空间分析技术、空间统计分析、LUCC模型等空间分析方法在LUCC研究中的应用情况，最后总结并就存在的不足指出改进方向，以期为土地利用／覆被变化机制研究提出较明晰的思路和方向。     

土地利用变化研究现状

采用文献研究的方法,综合叙述土地利用/覆被变化研究20多年来的研究进展,总结土地变化科学研究的新理论与新方法,并展望了未来土地变化科学研究的方向,进一步加强中国的土地变化科学研究。土地变化科学在土地利用数量变化研究、驱动力研究、土地利用变化模拟研究方面取得了丰硕的成果。一方面是驱动力因子的多样性;另一方面是土地利用变化模拟方法的交叉性,已从数量模拟研究转向空间模拟研究,从单方法模拟研究转向多种方法结合的模拟研究,从生物物理驱动力的建模方式转向生物物理驱动力与社会经济驱动力相结合的建模方式。未来的土地变化研究要加强精度的要求,促进土地变化科学的发展,同时其研究成果能真正引导土地利用规划。参46     

土地利用/土地覆被变化可持续性研究

土地利用／土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change，LUCC)研究已成为全球环境变化和可持续发展领域的核心问题。土地可持续利用是社会可持续发展的一项基础内容，土地利用／土地覆被变化影响可持续发展途径之一是通过作用于土地可持续利用体现的。在论述土地利用/土地覆被变化可持续研究概念的基础上，初步探讨了我国土地利用／土地覆被变化与土地可持续利用研究的意义、需解决的问题及解决的途径。     

辽宁中部城市群土地利用时空格局遥感分析

利用1986、1996和2006年3个时间节点的美国TM(或ETM)影像提取了辽宁中部城市群的土地利用/土地覆被信息,采用景观生态学理论,结合3S技术和LUCC分析方法,系统分析了辽宁中部城市群土地利用格局的时空动态变化过程.结果表明:辽宁中部城市群土地利用格局特征体现在东西部土地利用类型差异明显.根据土地利用类型面积...     

基于RS技术的土地利用/覆盖变化分析

本文通过对安徽省萧县1990年、2000年和2010年的三景Landsat TM遥感影像进行分析,结合研究区基本概况研究萧县土地利用/覆盖变化。根据研究目标,确定主要研究内容为:利用ENVI 4.7遥感软件对萧县不同时期的TM影像进行对比分析,解译土地利用/覆盖变化情况等遥感信息,分析并计算出土地利用/覆盖变化数据,将土地利用分为耕地、植被、水体、建设用地、未利用土地等五种类型。采用最大似然法分别对萧县1990年、2000年和2010年的三景Landsat TM遥感影像进行分类,然后进行对比分析,获取土地利用/覆盖变化的空间数据。在此基础上,利用数学统计分析方法,进行土地利用/覆盖变化动态分析。     

基于遥感影像的宝鸡市金渭2区土地利用动态变化分析

利用1988年9月、2000年5月、2004年6月3个时期的陆地卫星遥感影像数据对宝鸡市金渭2区土地利用动态变化进行分析。选取了土地利用变化幅度、单一土地利用动态度、综合土地利用动态度和土地利用程度变化指数4个模型以及土地利用类型转移矩阵,利用RS和GIS信息处理技术,对宝鸡市金渭2区土地利用时空变化特征进行了分析。结果表明,总体趋势和基本特征是:耕地面积迅速减少,园地面积迅速增加,同时居民点及工矿用地也有较大幅度的增加,林地呈现减少趋势,而未利用地有增加趋势,水域面积变化不大。     

土地利用和土地覆盖变化研究综述

LUCC是现今研究的热点和前沿课题,与其相关的跨学科研究正成为一种趋势。文章从LUCC的发展过程、驱动力、LUCC模型和其与水文效应之闾的关系4个方面简要概述了国内LUCC的研究现状,让人们对该领域的研究有比较全面的认识和了解。以期为土地利用／覆盖变化研究领域的后续研究或者跨学科研究提供参考。