[發明專利]一種耦合異速生長的網格動力學情景模擬方法及終端設備

有效

• 申請號: 201910280913.6
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110059385B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 廖江福;吳曉暉;李倩瑜;唐立娜
• 申請（專利權）人: 集美大學;中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

1.一種耦合異速生長的網格動力學情景模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據馬爾可夫模型構建不同土地利用類型之間相互轉化的轉移概率矩陣P；轉移概率矩陣P為：

其中，P_ij是t時刻到t+1時刻的過程中第i種土地利用類型轉變為第j種土地利用類型的轉移概率，M為土地利用類型的數量，轉移概率矩陣P中的每一個元素P_ij均滿足以下條件：

S2：分別根據馬爾可夫模型和異速生長模型預測城市的新增建設用地面積，分別記為A_m和A_a；所述馬爾可夫模型為：

P_(n)＝P_(n-1)P_ij

其中，P_(n)是任意時刻的狀態概率向量，P_(n-1)是初始時刻的狀態概率向量；

所述城市建設用地面積的異速生長模型為：

A_t＝α(P_t)^b

其中，A_t為t時刻的城市建設用地面積，P_t為t時刻的城市人口規模，α為比例系數，b為標度指數；

S3：根據馬爾可夫模型和異速增長模型預測的新增建設用地面積A_m與A_a之間的差異，將轉移概率矩陣P修正為P′；設定修正后的馬爾可夫轉移概率矩陣P′為：

其中，下標j表示建設用地，下標i表示非建設用地，μ_i和μ_j均為修正系數；

修正系數μ_j的計算公式為：

μ_j＝A_a/A_m

修正系數μ_i的計算公式為：

S4：建立基于邏輯回歸并加入隨機擾動因子和限制因素的城市元胞自動機模型；所述城市元胞自動機模型為：

S_ij^t＝f(S_ij^t-1，P_c，ij，Ω_ij^t-1，Cons，R)

其中，S_ij^t和S_ij^t-1分別是t和t-1時刻元胞(i，j)的狀態，P_c，ij表示元胞(i，j)的轉換概率，Ω_ij^t-1是元胞(i，j)鄰域空間中特定土地利用類型的分布狀況，Cons為限制因素，R為隨機擾動因子，f表示決定元胞狀態變化的轉換規則；

S5：根據修正的轉移概率矩陣和城市元胞自動機模型模擬城市空間動態演化過程。

2.根據權利要求1所述的耦合異速生長的網格動力學情景模擬方法，其特征在于：所述城市人口規模的預測過程如下：

設定時間系列x⁽⁰⁾有n個觀測值：

x⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，...，x⁽⁰⁾(n)}

經過累加得到新系列：

x⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，...，x⁽¹⁾(n)}

建立灰色GM(1，1)模型的微分方程：

其中，為發展灰數，為內生控制灰數，

通過最小二乘法擬合獲取和求解微分方程，得到人口預測模型為：

根據人口預測模型對城市人口規模進行預測。