论文摘要
地理元胞自动机自上个世纪中叶引入地理学以来,在城市土地利用／覆盖变化领域得到了广泛的应用,为城市土地的合理利用和城市规划做出了显著的贡献。近年来,高分辨率遥感影像的应用不断普及,影像中所包含的信息也越来越丰富。随着应用的深入,传统元胞空间划分、元胞邻域划分、元胞转换规则的适用性问题逐渐凸显出来,成为阻碍地理元胞自动机研究和应用的瓶颈。本文以面向对象遥感技术为工具来实现矢量元胞建模：(1)利用面向对象遥感对影像进行多尺度分割,将最佳尺度下提取的矢量对象作为元胞；(2)根据土地分类标准对矢量元胞进行分类,每个元胞代表的土地利用类型表示元胞的状态；(3)利用空间相邻关系确定元胞的邻域,并向外扩张形成多级邻域结构；(4)为了防止元胞邻域无限制向外扩张,将研究区域按照道路、河流切割成的专题块作为元胞扩张的边界。矢量元胞模型的另一个核心问题就是转化规则的获取,转化规则通过如下方法获取：(1)在矢量元胞模型的基础上,对元胞各级邻域中各种类型的土地所占的比重进行统计；(2)从已知年份土地利用数据中选取各种土地利用转化类型的样本,将元胞各级邻域的组成情况作为分类转化属性；(3)采用C5.0算法归纳元胞在不同时间步长上的多套转换规则。通过将规则用于对已知年份土地利用情况的预测,将预测结果与实际情况进行对比来对规则的优劣进行评价,从而选择出最适用于土地利用演化的规则。通过对分类结果的误差矩阵进行分析,结合遥感影像找出预测错误的样本,确定容易预测错误的地类。再根据预测中各种类型土地的转化特点,对预测结果进行一定的修正,从而提高矢量元胞模型的预测精度。为了进一步证明矢量元胞研究的必要性,用传统的栅格模型对同样的数据进行预测,并将预测结果与矢量元胞模型的预测结果进行比较。通过对比分析两种模型的差异,为矢量元胞模型的改进提供有效的方案。本文将面向对象遥感技术和元胞自动机理论相结合建立矢量元胞自动机模型,力图为解决栅格元胞自动机模型中存在的问题做一些有益的工作。这将会更好地促进元胞自动机在土地利用变化预测中的应用,从而为规划决策服务。