基于SLEUTH模型的银川平原城市扩展研究

论文摘要

银川平原位于宁夏回族自治区北部,地势平坦,沃野千里,其上坐落着银川市、石嘴山市、吴忠市等宁夏的重要城镇,对带动整个宁夏的社会经济发展起着重要作用,因此要保证并促进银川平原城市的健康、合理、可持续发展。本文应用SLEUTH模型模拟了银川平原三十年来的城市扩展进程,验证了SLEUTH模型在该区域的适用性,并且设计两种不同情景对银川平原未来的城市发展进行了预测。结合银川平原自身的特点,讨论了银川平原城市扩展的动力机制,并对银川平原未来的城市发展提出了几点建议。本文主要研究内容与结论如下：（1）本文以遥感影像为主要数据源,结合DEM、城市规划图等相关资料,采用GIS技术提取得到SLEUTH模型运行所需的输入数据层。通过对Lee-Sallee指数和OSM指数两种校准方案的比较,发现Lee-Sallee指数校准方案更适合于本研究,进而根据Lee-Sallee指数校准方案的结果对银川平原近三十年的城市扩展及土地利用变化进行了模拟,发现这一阶段的城市扩展迅速,占用农业用地约235.4km2,达新增城市用地的78.1%。（2）基于Lee-Sallee指数校准方案得到的预测阶段增长系数的最佳值,按照有、无城市规划两种情景对未来十年的城市扩展进行了预测,发现城市规划对城市空间发展的指导作用非常明显,只有在城市规划的引导下,城市才能得到更合理的发展,避免无序肆意的扩张。同时,不同预测情景的设置也证明了SLEUTH模型在辅助城市规划方面的应用价值。（3）根据银川平原城市扩展的模拟、预测结果,结合银川平原自身的自然环境与社会经济状况,分析讨论了银川平原城市扩展的动力机制,发现社会经济的发展和人口的增长是城市扩展的主要动力,而自然环境条件、城市规划与发展政策、交通建设等其他因素对城市扩展也有重要影响。针对目前城市发展中存在的问题,对银川平原未来的城市发展提出了一些建议。总之,本研究将SLEUTH模型应用于银川平原上多个城市的扩展研究,既验证了模型的适用性,又拓展了模型应用的空间尺度,在一定程度上丰富并促进了SLEUTH模型在国内的应用研究。而且本研究在利用SLEUTH模型辅助城市和土地利用规划决策以指导城市实现可持续发展方面也有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 相关研究进展
• 1.2.1 城市模型研究
• 1.2.2 元胞自动机模型在城市动态模拟研究中的应用
• 1.2.2.1 国外研究进展
• 1.2.2.2 国内研究进展
• 1.2.3 SLEUTH模型的应用研究
• 1.2.3.1 国外应用情况
• 1.2.3.2 国内应用情况
• 1.3 研究内容、方法及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 技术路线
• 第二章 元胞自动机与SLEUTH模型
• 2.1 元胞自动机理论
• 2.1.1 元胞自动机的定义
• 2.1.2 元胞自动机的构成
• 2.1.2.1 元胞（Cell）
• 2.1.2.2 状态（State）
• 2.1.2.3 元胞空间（Lattice）
• 2.1.2.4 邻居（Neighbor）
• 2.1.2.5 规则（Rule）
• 2.1.2.6 时间（Time）
• 2.1.3 元胞自动机的一般特征
• 2.1.4 元胞自动机应用于城市模拟的优点
• 2.2 SLEUTH模型原理
• 2.2.1 SLEUTH模型概述
• 2.2.2 SLEUTH模型原理
• 2.2.2.1 SLEUTH模型输入数据
• 2.2.2.2 SLEUTH模型增长规则
• 2.2.2.3 SLEUTH模型增长系数
• 2.2.2.4 SLEUTH模型校准
• 2.2.2.5 SLEUTH模型预测
• 第三章 研究区概况与数据处理
• 3.1 研究区概况
• 3.1.1 地理位置
• 3.1.2 自然环境
• 3.1.3 社会经济状况
• 3.1.4 城市发展存在问题
• 3.2 数据收集与处理
• 3.2.1 数据源
• 3.2.2 数据预处理
• 3.2.3 输入数据层的建立
• 3.2.4 自修改规则
• 第四章 银川平原城市扩展模拟与预测
• 4.1 模型校准
• 4.1.1 校准方案设置
• 4.1.2 Lee-Sallee指数校准方案
• 4.1.3 OSM指数校准方案
• 4.2 城市扩展模拟
• 4.3 校准方案比较
• 4.3.1 各校准阶段指数回归得分的比较
• 4.3.2 模拟效果的比较
• 4.3.3 校准方案的选择
• 4.4 城市扩展对其他用地的占用
• 4.5 银川平原2008-2020年城市扩展预测
• 4.5.1 预测情景设置
• 4.5.2 预测结果分析
• 4.6 模型评价
• 4.6.1 SLEUTH模型的优点
• 4.6.2 SLEUTH模型的局限性
• 第五章 银川平原城市扩展驱动力分析及未来城市发展建议
• 5.1 银川平原城市扩展影响因素
• 5.1.1 自然因素
• 5.1.2 社会经济因素
• 5.1.3 人口因素
• 5.1.4 政策和规划
• 5.1.5 交通建设
• 5.1.6 其他因素
• 5.2 银川平原未来城市发展的建议
• 5.2.1 加强各城市之间的联系,以"城市群"理念指导城市发展
• 5.2.2 提高中心城市的带动作用,明确各城市的功能定位
• 5.2.3 在大的政策背景下,坚持以城市规划科学合理地指导城市发展
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新与不足
• 6.2.1 创新性
• 6.2.2 不足之处
• 6.3 展望
• 参考文献
• 在校期间科研成果
• 致谢