认识和理解中国城市化过程中土地利用变化的基本规律,建立城市土地利用动态模型,对城市土地利用变化过程中的动态行为进行有效的描述、模拟和优化,对于提供区域发展决策支持,不仅具有积极的理论价值,而且具有突出的现实意义。 城市土地利用变化不仅具有系统特性,更重要的是由于其发展演化过程是人类活动的体现与结果,因此城市土地利用系统更具有复杂适应性特征。从复杂适应系统(CAS)的角度来理解城市土地利用系统,更适合于解释自然系统中各种用地的转变、竞争、更新(进化)等“高等生物现象”,从而更细致的模拟出复杂的现实世界。 对城市土地利用系统从动态和静态两个层面进行了仿真研究。动态仿真层面着眼于对城市增长的时空演化过程进行模拟和预测。根据复杂适应系统的核心思想,提出土地的生长、演变及衰败都是土地“适应环境”、“改造环境”的结果。将这一思想应用于真实的城市增长仿真中,在传统元胞自动机模型的基础上,引入适应性机制及宏观控制机制,构建了一个城市增长仿真的适应性元胞自动机模型;从静态仿真层面对城市土地利用的空间结构进行优化。利用遗传算法的全局优化搜索能力,构建了一个城市土地利用的优化模型,模型采用与土地利用现状图相对应的二维矩阵编码,利用层次分析法构建了顾及土地功能协调性、土地比例协调性、人口、交通4个方面的多目标适应度函数。 利用Visual C++6.0、MapObject2.2设计实现了基于以上两个模型的城市土地利用仿真平台。应用该平台对西安市的城市增长过程进行模拟及预测,对某城市的土地利用空间结构进行优化配置。结果表明,适应性元胞自动机模型能够反映城市增长的客观规律,对传统元胞自动机模型没有涉及的“城市空心化”进行了较好的模拟,对城市规划具有积极的指导意义;城市土地利用优化模型避免了以往土地利用规划中的主观性,优化后的方案能很好的符合城市规西北丁业大学硕七学位论文摘要划上的各项需要。关键词:土地利用;复杂适应系统;元胞自动机;遗传算法;仿真;优化;城市增长;Mapobject