文档介绍：第66卷第2期地理学报 ,
2011年2月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Feb., 2011
区域尺度城市增长时空动态模型及其应用
匡文慧 1, 刘纪远 1, 邵全琴 1, 何剑锋 1, 孙朝阳 1, 田汉勤 2, 班艺舫 3
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101;2. 美国奥本大学,奥本 36849;
3. 瑞典皇家理工学院,斯德哥尔摩 S-10044)
摘要:区域尺度城市增长动态模拟(Reg-UGM) 是城市化影响下的土地利用/覆盖变化以及全球
环境变化研究的重要手段之一。针对单个城市增长未来情景模拟难以在区域尺度刻画与解释
城市化影响下的土地利用/覆盖变化以及与全球环境变化交互过程与作用机理主要问题,本研
究集成人工神经网络模型(ANN) 与元胞自动机模型(CA) 构建适合不同情景的区域尺度城市
增长动态模型,通过 1979 年以来高分辨率遥感信息探测获取的 4 个时段京津唐都市圈城市增
长时空特征分析提取先验知识规则,模拟京津唐都市圈在基准模式、经济模式、政策模式与
结构调整模式未来不同情景模式下城市增长过程。研究表明,Reg-UGM 在模拟区域尺度受国
家宏观政策等影响城市非线性增长过程具有较好的可靠性,为进一步研究城市化影响下的宏
观生态效应提供前提保障。模拟结果显示京津唐都市圈在不同情景模式下城市增长呈现较大
的时空格局差异,未来城市增长结构调整模式更符合区域城市化的实际情况,未来区域城市
增长将由特大城市向中小城市转移,滨海沿线城镇发展带将经历更快的城市增长过程。
关键词:城市增长;情景模拟;京津唐都市圈;GIS
1 引言
城市化影响下的土地利用/覆盖变化() 被认为是引起全球气候变化和温室效应
的重要因素,其中排放的来源于城市区域[1-3]。城市扩张以及由此引起的地表不透
CO2 80%
水层的增长(Impervious Surface) 在城市—区域乃至全球尺度的生物地球化学循环以及生
物多样性的影响受到国际国内科学家的广泛关注[4-6]。2005 年 IHDP 第 15 号报告《城市化与
全球环境变化》提出通过时空尺度比较,人文科学与自然的学科交叉与耦合等方式加强在
局地、区域以及全球尺度城市化与全球环境变化(UGEC) 之间的交互与反馈的理解[7]。城
市系统动态模拟是深刻理解城市化对周边土地利用/覆盖变化影响机制,进而揭示其对全
球环境变化影响的重要工具,成为当前研究的热点内容。目前针对城市动态模拟发展了
CA 模型、系统动力学模型和多主体模型(Multi-agent) 等主流模型,对于单个城市的模拟
产生了较好的模拟效果[8-12]。但是,如何进行尺度拓展开展精准的区域尺度或全国尺度城
市空间增长动态模拟仍然具有很大的挑战。过去与未来时段城市化影响下的区域土地利
收稿日期:2010-01-07; 修订日期:2010-07-18
基金项目:国家自然科学青年基金项目(40901224); 国家“973”计划项目(2010CB950900); 国家“863”计划项目
(2009AA122002-3); 遥感科学国家重点实验室开放基金项目(2009KFJJ005); 国家资源与环境信息系统重点
实验室开放基金项目(A0725); 瑞典国际合作项目(2006-24724-44416-13) [Foundation: The Young Scientist
Fund of Nataional Natural Science Fundation of China, ; National High Technology Research and
Development Program, -3; National Key Technology R&D Program, ;
Opening Foundation of State Key Laboratory of Remote Sensing Science, ; Opening
Foundation of State Key Lab of Resources and Environmental Information System, ; Swedish
Research Links, -24724-44416-13]
作者简介:匡文慧(1978-), 男, 助研, 博士后。主要从事土地利用/覆盖变化和城市遥感应用研究。
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