基于MODIS遥感影像及元胞自动机的京津冀地区城市模拟研究

论文摘要

城市区域化和区域城市化成为当今城市发展的显著特征,形成了美国东北部大西洋沿岸城市群和北美五大湖城市群等五大城市群,影响着整个世界经济格局。在中国,珠三角、长三角和京津冀等地区已经成为中国参与全球竞争的重要经济地区。“十一五”规划指出要把城市群作为推进城镇化建设的主体形态。在新的形势下,世界经济重心向亚太地区转移,国内生产力布局由南向北推移。京津冀地区加速发展,城市群尺度的空间结构快速演化,迫切需要把握其规律性,采用政策和规划决策引导城市理性增长。为此,在各种愿景条件下,分析与评估京津冀地区的发展形态和方向已成为了一个迫切需要回答的问题。本研究采用地理信息系统和遥感等信息化技术,基于城市空间结构理论和先进的城市模拟方法,旨在建立约束性元胞自动机模型模拟京津冀地区城市的空间增长过程,探讨京津冀地区的各种空间演化形态,为相关政策的制定提供基础性支持。在技术上,利用地理信息系统和遥感制取城市模拟模型所需的空间变量,结合元胞自动机建立模型,最终基于c#+ArcEngine编写软件实现整个模型模拟过程。在理论上,采用元胞自动机试图突出地区空间结构演化的微观机理。本研究将元胞自动机的邻域影响因素、土地条件、交通网络、土地区划、宏观经济条件和随机影响因素整合到模型中,利用多变量逻辑回归方法对模型进行校准。以此模型为基础,模拟京津冀地区在不同宏观经济政策背景下可能的城市格局。模拟结果将为京津冀地区空间结构发展方向的抉择提供理论指导和数据支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 元胞自动机简介
• 1.3.1 标准元胞自动机概念
• 1.3.2 标准元胞自动机构成
• 1.3.3 标准元胞自动机特征
• 1.3.4 元胞自动机与GIS 集成
• 1.4 研究内容
• 2 国内外城市模拟模型发展
• 2.1 城市模型理论发展
• 2.2 城市模拟模型
• 2.2.1 斑块计算模型
• 2.2.2 站点计算模型
• 2.2.3 个体计算模型
• 3 京津冀地区的建成区提取
• 3.1 MODIS 数据简介
• 3.2 基于SVM 和MODIS 遥感影像的城市建成区提取
• 3.2.1 SVM 分类方法的简介
• 3.2.2 数据的选择和预处理
• 3.2.3 城市建成区的提取
• 3.2.4 分类结果及精度评价
• 4 研究区概况及数据处理
• 4.1 研究区概况
• 4.2 数据源的选择与处理
• 4.2.1 数据源
• 4.2.2 数据处理
• 4.3 京津冀地区城市化现状
• 5 基于约束性CA 模型的城市动态模拟
• 5.1 城市模拟框架概述
• 5.2 站点配置模型
• 5.3 站点配置模型校准
• 5.4 模拟结果评价
• 5.4.1 2003-2007 年京津冀地区城市模拟
• 5.4.2 城市模拟结果评价
• 5.5 城市模拟软件实现
• 6 情景模拟分析
• 6.1 “大城市化”发展情景
• 6.2 “沿海化”发展情景
• 7 结论与探讨
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果