基于ca的城市空間動(dòng)態(tài)模型研究

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1、第17卷第2期地球科學(xué)進(jìn)展Vol.17No.22002年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.,2002文章編號:100128166(2002)0220188208①基于CA的城市空間動(dòng)態(tài)模型研究何春陽,陳　晉,史培軍,于章濤(北京師范大學(xué)環(huán)境演變與自然災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京師范大學(xué)資源科學(xué)研究所,北京　100875)摘　要:綜述了當(dāng)前基于CA(CellularAutomata)的城市空間動(dòng)態(tài)模型研究的基本進(jìn)展,介紹了我國發(fā)展的基于CA的大都市區(qū)城市擴(kuò)展模型(CityExpandin

2、gModelinMetropolianarea,CEM)以及利用該模型對北京地區(qū)城市發(fā)展過程的初步模擬結(jié)果。認(rèn)為離散化的“自下而上”的微觀個(gè)體模型代表了當(dāng)前城市空間動(dòng)態(tài)模型的最新發(fā)展方向,建立基于CA的城市動(dòng)態(tài)模型,開展中國大都市區(qū)城市發(fā)展演變過程的模擬研究在當(dāng)前具有重要的理論和實(shí)踐意義。關(guān)　鍵　詞:CA;城市發(fā)展;動(dòng)態(tài)模型中圖分類號:P90　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A等的一系列城市問題。此外,由于以自然為主的土0　前　言地利用/覆蓋變成了以工廠和住宅為主的人為土地城市是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)空間復(fù)雜系統(tǒng),具有開利用/覆

3、蓋,往往導(dǎo)致對各種自然過程如徑流、蒸散放性、動(dòng)態(tài)性、自組織性,非平衡性等耗散結(jié)構(gòu)特征。發(fā)過程和生態(tài)過程等的改變,帶來復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境城市的發(fā)展變化受到自然、社會、經(jīng)濟(jì)、文化、政治、后果,影響區(qū)域和全球的可持續(xù)發(fā)展[5]。因此,認(rèn)識法律等多種因素的影響,因而其行為過程具有高度和理解中國城市化過程的基本特征規(guī)律,建立城市的復(fù)雜性,靜態(tài)、宏觀和確定的傳統(tǒng)城市模型受到前空間動(dòng)態(tài)模型對城市發(fā)展變化過程中的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)所未有的挑戰(zhàn),開展城市空間動(dòng)態(tài)模型研究正成為行有效的描述、模擬和分析,并在此基礎(chǔ)上提供區(qū)域[1,2]當(dāng)前

4、地理學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。發(fā)展決策支持,從而降低中國城市化過程的風(fēng)險(xiǎn)水改革開發(fā)以來,中國正在經(jīng)歷快速的城市化過平,不僅具有重要的理論意義,而且也具有突出的現(xiàn)程,從1970—1997年,年均增加0.63個(gè)百分點(diǎn),是前實(shí)意義。29年的2.5倍,是世界同期城市化平均速度的2倍。本文首先對當(dāng)前城市空間動(dòng)態(tài)模型的基本思路目前,中國的城鎮(zhèn)人口已經(jīng)達(dá)到3.89億,城市化水進(jìn)行了評述,然后詳細(xì)綜述了目前基于CA的城市平已經(jīng)達(dá)到30.9%。設(shè)市城市668個(gè),建制鎮(zhèn)19空間動(dòng)態(tài)模型的基本研究進(jìn)展,最后介紹了我國發(fā)000多個(gè)

5、。但是,與中國工業(yè)化和整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平相比,中國城市化仍然滯后①。預(yù)計(jì)21世展的基于CA的大都市區(qū)城市擴(kuò)展模型(CEM)以及紀(jì),中國人口將由12億增長到16億,伴隨著人口的對北京地區(qū)城市發(fā)展過程的初步模擬結(jié)果,目的在持續(xù)增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,中國的城市化過程將于為相關(guān)的研究提供借鑒和參考。[3,4]呈現(xiàn)出進(jìn)一步加速的趨勢。然而,城市化在為1　城市發(fā)展動(dòng)態(tài)模型的基本思路我們提供更多就業(yè)機(jī)會和制造更多福利的同時(shí),也產(chǎn)生了如環(huán)境污染、交通擁擠、犯罪、居住環(huán)境惡化城市運(yùn)動(dòng)的高度復(fù)雜性決定了城市空間增長的①　

6、收稿日期:2001212207;修回日期:2002203219.3基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“中國東部陸地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與全球變化相互作用機(jī)理研究”(編號:39899374);教育部高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室訪問學(xué)者基金資助.　作者簡介:何春陽(19752),男,四川射洪人,博士生,主要從事遙感應(yīng)用與土地利用/覆蓋變化研究.E2mail:hcy@bnu.edu.cn①趙寶江1中國城市化戰(zhàn)略高級國際研討會1北京,20001?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd

7、.Allrightsreserved.第2期　　　　　　　　　　　　　何春陽等:基于CA的城市空間動(dòng)態(tài)模型研究　　　　　　　　　　　　189動(dòng)態(tài)模擬是一項(xiàng)異常艱巨的工作。從20世紀(jì)60年有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)M。雖然這類離散動(dòng)力學(xué)模型還處于代以來,在以中心地方論為代表的城市形態(tài)結(jié)構(gòu)模起步階段,但不可否認(rèn)的是這類離散化的“自下而型和以空間相互作用模型為代表的靜態(tài)城市模型的上”的微觀動(dòng)力學(xué)模型代表了城市動(dòng)態(tài)模型的最新[1,2]研究基礎(chǔ)上,地理學(xué)家的主要研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向了動(dòng)態(tài)發(fā)展方向。[1,2]城市模型的構(gòu)建。在這個(gè)探索過程

8、中,存在兩2　基于CA的城市動(dòng)態(tài)模型研究現(xiàn)狀種代表方向,一是“自上而下”的基于微分方程的動(dòng)力學(xué)模型;二是“自下而上”的基于CA等概念的離CA是一種時(shí)間、空間、狀態(tài)都離散,(空間上的)散動(dòng)力學(xué)模型。相互作用和(時(shí)間上的)因果關(guān)系皆局部的格網(wǎng)動(dòng)力人們首先在基于微分方程的動(dòng)力學(xué)模型中取得學(xué)模型,它“自下而上”的研究思路,強(qiáng)大的復(fù)雜計(jì)算了進(jìn)展,發(fā)展了一系列有影響的模型,如1969年,麻功能、固有的并行計(jì)算能力、高度動(dòng)態(tài)特征以及具有省理