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研究生毕业论文 基于多智能体与元胞自动机的城市生态用地演变（共88页，36301字）
摘要
城市化快速进程在土地利用上主要表现为土地利用土地覆盖的快速变化。对保持良好生态环境质量、维持区域生态平衡直接有益的土地，即生态用地因为建设用地的扩张而退化。中国现在以及未来一定时间内都还将继续处于城市化高速发展的阶段，研究城市生态用地演变规律无论对环境还是规划决策都具有重要的理论和实践意义。
本文采用元胞自动机与多智能体相结合的方法探索城市生态用地演变规律。元胞自动机部分采用了Logistic回归的方法，利用历史数据挖掘几个空间变量以及邻域对元胞状态转换的影响规律，避免了人为影响。多智能体部分包括政府智能体和居民智能体。政府智能体部分主要利用以总规为大前提，较充分考虑了城市经济政策等因素的近期建设规划，同时受居民智能体的影响。居民智能体主要考虑了对城市绿地的需要。模型还引入了约束条件作用和随机因素，前者判断受限制区域，后者增强模拟的真实性。
本文在ArcGIS中建立了模型后，以深圳市作为试验区，对模型进行了试验。包括实验室数据的预处理，回归方程的确定，运行结果分析三个部分。实证结果表明，本文建立的模型能在一定程度上反应城市生态用地演变规律，也可以为城市规划决策提供参考。
关键词：元胞自动机，多智能体，ArcGIS，深圳，生态用地
目录
摘要 I
ABSTRACT II
目录 IV
第一章 绪论 1
1.1研究目标与意义 1
1.2相关研究进展 1
1.2.1 城市模型研究的发展 1
1.2.2 基于元胞自动机的动态城市模型的发展 3
1.3研究内容和方法 6
1.3.1研究内容 6
1.3.2研究方法和框架 6
第二章 元胞自动机的理论基础 8
2.1元胞自动机简述 8
2.1.1 元胞自动机模型 8
2.1.2 元胞自动机的构成 8
2.2元胞自动机在地理研究中的可应用性 11
2.3元胞自动机地理过程模拟的局限性 13
2.3.1简单性与真实性的矛盾 13
2.3.2空间划分问题 14
2.3.3转换规则定义问题 14
第三章 多智能体与元胞自动机结合模型 16
3.1用地分类 16
3.1.1土地利用分类标准 16
3.1.2 生态用地的重新定义 17
3.1.3本研究用地分类 18
3.2多智能体的基本原理 21
3.2.1 多智能体概述 21
3.2.2 多智能体与CA及GIS的集成 22
3.3 逻辑回归方法 23
3.3.1逻辑回归方法基本概念 23
3.3.2 Logistic回归的假设条件 24
3.3.3 Logistic回归的检验 25
3.4多智能体与元胞自动机的生态用地演变模型 25
3.4.1元胞与元胞空间 27
3.4.2元胞状态 27
3.4.3邻域 27
3.4.4转换规则 27
3.5具体规则 29
3.5.1 Logistic回归模型 29
3.5.2转换规则的约束条件部分 31
3.5.3 政府Agent的抉择行为 32
3.5.4 居民Agent及其抉择行为 34
3.5.5 转换规则的随机因素作用部分 35
3.5.6演变概率表达 35
第四章 模型设计与实现 36
4.1 ArcGIS9介绍 36
4.2 GeoProcessing空间处理框架与ArcGIS图解建模 37
4.2.1 GeoProcessing空间处理框架 37
4.2.2 ArcGIS图解建模 37
4.2模型的图解实现 38
4.2.1约束部分 38
4.2.2 Logistic回归方程模块 40
4.2.3 多智能体部分 43
4.2.4随机作用模块 43
4.2.5 综合转换概率求取 44
4.2.6 状态转换判断及状态转换执行 45
第五章 深圳市生态用地用演化实例研究 47
5.1 研究区概况 47
5.2 数据收集与处理 48
5.2.1数据收集 48
5.2.2 数据处理 48
5.2.3主要数据处理结果 49
5.3 数据分析 60
5.3.1 Logistic部分 60
5.3.2多智能体部分 66
5.3.3随机作用部分 66
5.4 模型运行结果 66
5.4.1 1995年－2000年模拟结果 67
5.4.2 2000年－2005年模拟结果 68
5.5运行精度评定 70
5.6模型模拟预测 73
第六章 总结与展望 75
6.1基本成果 75
6.2主要创新及后续研究 75
6.2.1主要创新 75
6.2.2存在问题与后续研究 76
参考文献 77
致谢 80
攻读学位期间主要的研究成果 81