[發明專利]一種基于成分法和馬爾可夫元胞自動機的城市布局預測方法及應用

在審

• 申請號: 202110977186.6
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113743659A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 方創琳;賀三維
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06N7/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 龐寬

本發明公開了一種基于成分法和馬爾可夫元胞自動機的城市布局預測方法及應用，本發明方法充分考慮了新型城鎮化內涵、我國不同區域城鎮化的類型和歷史軌跡存在較大差別及宏觀用地需求和微觀土地供給平衡等問題，結合了空間異質性特征構建了城鎮土地的微觀布局模型和城鎮人口的空間布局模型，提出了一種模擬未來我國未來城市布局的新方法。采用本發明方法能更真實地模擬新型城鎮化的城市布局過程。

技術領域

本發明涉及土地規劃技術領域，尤其涉及一種基于成分法和馬爾可夫元胞自動機的城市布局預測方法及應用。

背景技術

在元胞自動機(cellular automata，簡稱CA)基本理論的基礎上，許多學者耦合新方法產生了多種城市擴展應用模型，周成虎等人^[1]提出的城市動態演化(GeoCA-Urban)模型；黎夏等人^[2]提出的神經網絡元胞自動機(ANN-CA)模型；楊亮潔等人^[3]提出的基于對象的城市演變 (GeoObject-Urban)模型。CA在模擬城市擴展領域表現出了極大的優勢，例如動態性、空間性、微觀性，自下而上地模擬和預測城市空間布局。但隨著我國新型城鎮化的提出，新型城鎮化是以城鄉統籌、城鄉一體、產業互動、節約集約、生態宜居、和諧發展為基本特征的城鎮化，就地城鎮化是其重要內涵。如何預測未來我國新型城鎮化背景下的城市空間布局是我國進行新型城鎮化規劃、合理優化國土空間布局的重要內容。目前國內外對此方面的研究較少，未從土地利用和人口密度兩重約束視角下考察新型城鎮化的布局問題，且我國國土面積較大，新型城鎮化的地域差異也應充分考慮在內。

文中涉及的參考文獻如下：

[1]周成虎,孫戰利,謝一春.地理元胞自動機研究[M].北京:科學出版社,1999.

[2]黎夏,葉嘉安,劉小平,楊青生.地理模擬系統:元胞自動機與多智能體[M].北京:科學出版社,2007.

[3]楊亮潔,薛重生.基于地理實體的城市元胞自動機模型研究[J].北京理工大學學報(社會科學版).2009,11(1):80-84.

[4]周成虎,歐陽,馬廷,覃彪.地理系統模擬的CA模型理論探討[J].地理科學進展.2009,28(6):833-838.

[5]喬紀綱，何晉強.基于分區域的元胞自動機及城市擴張模擬[J].地理與地理信息科學.2009,25(3):67-70.

[6]李圣權,胡鵬,閆衛陽.基于加權Voronoi圖的城市影響范圍劃分[J].武漢大學學報.工學版,2004,37(1):94-97.

[7]丁成日.(2015).世界巨(特)大城市發展.中國建筑工業出版社.

[8]方創琳,鮑超,喬標等.(2008).城市化過程與生態環境效應.科學出版社.

[9]方創琳,毛漢英,葉大年,劉盛和,鮑超.(2016a).中國城市發展空間格局優化理論與方法.科學出版社.

[10]方創琳,鮑超，馬海濤.(2016b).2016中國城市群發展報告.科學出版社.

[11]Chunyang He,Norio Okada etal.Modeling dynamic urban expansionprocesses incorporating a potential model with cellular automata.Landscapeand Urban Planning.2008,86: 79-91.