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内容简介

　　针对传统元胞自动机模型难以表达地理现象及其演化规律和演化速率空间异质性从而制约地理元胞自动机模型模拟精度的不足，作者对传统的元胞自动机模型进行改进并提出了分区异步元胞自动机模型。一方面，在对元胞空间分区的基础上，采用分区转换规则代替统一转换规则，以表达地理现象及其演化规律的空间差异；另一方面，在元胞自动机模型中引入异步演化速率以表达地理现象演化速率的空间异质性。结果表明，与传统元胞自动机模型相比，分区异步元胞自动机模型在逐点对比精度和MoranI指数两方面都具有明显的优势。依托分区异步元胞自动机模型，在综合考虑自然资源禀赋和社会经济条件区域差异的基础上，开展了土地利用的区际优化配置与未来情景分析，为区域土地资源的合理开发和可持续利用提供科学依据。
　　《分区异步元胞自动机模型及其应用》可以作为土地利用变化、土地利用建模、土地资源优化配置、土地资源可持续利用，以及城市扩张等领域的科研人员与从业人员及相关专业本科生与研究生的参考书。

内页插图

目录

《博士后文库》序言
前言
上篇 分区异步元胞自动机模型的理论与方法
第1章 绪论
1．1 引言
1．2 土地利用变化元胞自动机模型研究进展
1．3 主要研究内容
主要参考文献
第2章 分区异步元胞自动机概念模型
2．1 地理元胞自动机模型基本理论
2．2 空间分异规律
2．3 地理过程及其空间差异性
2．4 分区异步元胞自动机概念模型
2．5 小结
主要参考文献
第3章 基于空间聚类的元胞空间分区
3．1 基于空间聚类的元胞空间分区
3．2 基于双约束空间聚类的元胞空间分区
3．3 小结
主要参考文献
第4章 基于C5．0决策树算法的元胞转换规则获取
4．1 元胞转换规则
4．2 C5．0决策树算法
4．3 基于C5．0决策树算法的元胞转换规则获取
4．4 小结
主要参考文献
第5章 分区异步元胞自动机模型演化速率获取
5．1 元胞演化速率
5．2 分区异步元胞自动机模型元胞演化速率获取
5．3 小结
主要参考文献
第6章 分区异步元胞自动机模型的实现
6．1 模型总体架构
6．2 模型实现
6．3 实证研究
6．4 小结
主要参考文献
第7章 分区异步元胞自动机模型尺度敏感性研究
7．1 地理元胞自动机的尺度问题
7．2 元胞尺度敏感性分析
7．3 速率格网尺度敏感性分析
7．4 小结
主要参考文献
第8章 分区异步元胞自动机模型总结与展望
8．1 分区异步元胞自动机模型构建总结
8．2 研究展望
主要参考文献

下篇 分区异步元胞自动机模型的应用
第9章 基于分区异步元胞自动机模型的耕地区际优化布局
9．1 引言
9．2 研究区域与数据来源
9．3 模型与方法
9．4 武汉城市圈耕地利用布局优化
9．5 小结
主要参考文献
第10章 基于土地利用效率区域差异的建设用地区际优化配置
10．1 研究背景
10．2 以土地利用效率区域差异为依据的建设用地区际优化方法
10．3 武汉城市圈及其土地利用变化
10．4 土地利用效率区域差异下的武汉城市圈建设用地区际优化配置
10．5 小结
主要参考文献
第11章 基于资源禀赋和经济发展区域差异的耕地优化布局
11．1 研究背景
11．2 武汉城市圈概况
11．3 基于资源禀赋和经济发展区域差异的耕地优化布局方法
11．4 基于资源禀赋和经济发展区域差异的耕地优化布局结果
11．5 小结
主要参考文献
第12章 权衡粮食安全与经济发展区域差异的土地资源优化配置
12．1 引言
12．2 研究区域与数据来源
12．3 权衡粮食安全与经济发展区域差异的土地资源优化配置方法
12．4 权衡粮食安全与经济发展区域差异的武汉城市圈土地资源优化配置
12．5 小结
主要参考文献
第13章 协调城市扩张、耕地保护与生态保育的土地优化布局
13．1 研究背景
13．2 武汉市土地利用概况
13．3 城市扩张、耕地保护与生态保育的协调方法
13．4 协调城市扩张、耕地保护和生态保育的武汉市土地利用布局
优化
13．5 小结
主要参考文献
第14章 气候变化背景下城市扩张合理模式选择
14．1 引言
14．2 武汉城市圈土地利用与气候变化
14．3 城市群扩张与气候变化的耦合模型
14．4 气候变化背景下武汉城市圈城镇扩张合理模式分析
14．5 小结
主要参考文献
第15章 基于生产力总量平衡的耕地区际优化配置
15．1 研究背景
15．2 基于生产力总量平衡的耕地区际优化配置方法
15．3 基于生产力总量平衡的中国耕地生产力区际优化配置
15．4 小结
主要参考文献
编后记
彩图

前言/序言

　　地理元胞自动机模型是地理模拟的主流工具，在地理学研究，尤其是城市扩张模拟与优化等领域发挥了巨大的作用。已有研究对地理元胞自动机模型的转换规则获取、邻域效应、元胞形状等方面开展了较为深入和系统的研究。然而，由于忽略了地理现象及其演化规律与演变速率的空间异质性，传统元胞自动机模型对现实地理世界的表达能力受到了约束。一方面，传统地理元胞自动机模型忽略了地理现象演化规律的空间异质性，元胞空间内所有的元胞都采用统一的转换规则；另一方面，传统地理元胞自动机模型忽略了地理现象演变速率的空间异质性，元胞空间内所有的元胞都按统一的演变速率进行演变。因此，传统的地理元胞自动机模型难以表达地理现象及其演化规律和演变速率的空间异质性，成为地理元胞自动机模型发展的瓶颈。
　　针对上述问题，本书提出并实现了分区异步元胞自动机模型：一方面，在对元胞空间分区的基础上分别求取各分区的转换规则，以分区转换规则代替统一转换规则，以表达地理现象演化规律的空间异质性；另一方面，在元胞自动机模型中引入异步演变速率，赋予不同的元胞不同的演变速率，以表达地理现象演化速率的空间异质性。通过改进，缩短了元胞自动机模型与现实地理现象演变过程的差异，从而使得分区异步元胞自动机模型更好地表达现实地理现象的演化过程。
　　本书包括上、下两篇，上篇主要介绍分区异步元胞自动机模型的理论与方法，下篇主要介绍分区异步元胞自动机模型的应用。
　　在分区异步元胞自动机模型的理论与方法部分，从元胞自动机模型的研究进展出发，分别讨论了分区异步元胞自动机模型的概念模型、基于空间聚类的元胞空间分区、元胞转换规则的获取方法、分区异步元胞自动机模型演化速率获取和分区异步元胞自动机模型的实现。在此基础上，开展了分区异步元胞自动机模型尺度敏感性研究。
　　在分区异步元胞自动机模型的应用部分，分别介绍了基于分区异步元胞自动机模型的耕地区际优化布局、基于土地利用效率区域差异的建设用地区际优化配置、基于资源禀赋和经济发展区域差异的耕地优化布局、权衡粮食安全与经济发展区域差异的土地资源优化配置，以及协调城市扩张、耕地保护与生态保育的土地优化布局、气候变化背景下城市扩张合理模式选择和基于生产力总量平衡的耕地区际优化配置等内容。
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