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1、第17卷第2期地球科学进展Vol.17No.22002年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.,2002文章编号:100128166(2002)0220188208①基于CA的城市空间动态模型研究何春阳,陈 晋,史培军,于章涛(北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京师范大学资源科学研究所,北京 100875)摘 要:综述了当前基于CA(CellularAutomata)的城市空间动态模型研究的基本进展,介绍了我国发展的基于CA的大都市区城市扩展模型(CityExpandingModelinMetropolianarea,C
2、EM)以及利用该模型对北京地区城市发展过程的初步模拟结果。认为离散化的“自下而上”的微观个体模型代表了当前城市空间动态模型的最新发展方向,建立基于CA的城市动态模型,开展中国大都市区城市发展演变过程的模拟研究在当前具有重要的理论和实践意义。关 键 词:CA;城市发展;动态模型中图分类号:P90 文献标识码:A等的一系列城市问题。此外,由于以自然为主的土0 前 言地利用/覆盖变成了以工厂和住宅为主的人为土地城市是一个典型的动态空间复杂系统,具有开利用/覆盖,往往导致对各种自然过程如径流、蒸散放性、动态性、自组织性,非平衡性等耗散结构特征。发过程和生态过
3、程等的改变,带来复杂的生态环境城市的发展变化受到自然、社会、经济、文化、政治、后果,影响区域和全球的可持续发展[5]。因此,认识法律等多种因素的影响,因而其行为过程具有高度和理解中国城市化过程的基本特征规律,建立城市的复杂性,静态、宏观和确定的传统城市模型受到前空间动态模型对城市发展变化过程中的动态行为进所未有的挑战,开展城市空间动态模型研究正成为行有效的描述、模拟和分析,并在此基础上提供区域[1,2]当前地理学研究的难点和热点问题。发展决策支持,从而降低中国城市化过程的风险水改革开发以来,中国正在经历快速的城市化过平,不仅具有重要的理论意义,而且也具有
4、突出的现程,从1970—1997年,年均增加0.63个百分点,是前实意义。29年的2.5倍,是世界同期城市化平均速度的2倍。本文首先对当前城市空间动态模型的基本思路目前,中国的城镇人口已经达到3.89亿,城市化水进行了评述,然后详细综述了目前基于CA的城市平已经达到30.9%。设市城市668个,建制镇19空间动态模型的基本研究进展,最后介绍了我国发000多个。但是,与中国工业化和整个国民经济的发展水平相比,中国城市化仍然滞后①。预计21世展的基于CA的大都市区城市扩展模型(CEM)以及纪,中国人口将由12亿增长到16亿,伴随着人口的对北京地区城市发展过程
5、的初步模拟结果,目的在持续增长和经济的快速发展,中国的城市化过程将于为相关的研究提供借鉴和参考。[3,4]呈现出进一步加速的趋势。然而,城市化在为1 城市发展动态模型的基本思路我们提供更多就业机会和制造更多福利的同时,也产生了如环境污染、交通拥挤、犯罪、居住环境恶化城市运动的高度复杂性决定了城市空间增长的① 收稿日期:2001212207;修回日期:2002203219.3基金项目:国家自然科学基金重大项目“中国东部陆地农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:39899374);教育部高等学校重点实验室访问学者基金资助. 作者简介:何春阳(197
6、52),男,四川射洪人,博士生,主要从事遥感应用与土地利用/覆盖变化研究.E2mail:hcy@bnu.edu.cn①赵宝江1中国城市化战略高级国际研讨会1北京,20001©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期 何春阳等:基于CA的城市空间动态模型研究 189动态模拟是一项异常艰巨的工作。从20世纪60年有效的实验模拟。虽然这类离散动力学模型还处于代以来,在以中心地方论为代表的城市形态结构模起步阶段,但不可否认的是这
7、类离散化的“自下而型和以空间相互作用模型为代表的静态城市模型的上”的微观动力学模型代表了城市动态模型的最新[1,2]研究基础上,地理学家的主要研究目标转向了动态发展方向。[1,2]城市模型的构建。在这个探索过程中,存在两2 基于CA的城市动态模型研究现状种代表方向,一是“自上而下”的基于微分方程的动力学模型;二是“自下而上”的基于CA等概念的离CA是一种时间、空间、状态都离散,(空间上的)散动力学模型。相互作用和(时间上的)因果关系皆局部的格网动力人们首先在基于微分方程的动力学模型中取得学模型,它“自下而上”的研究思路,强大的复杂计算了进展,发展了一系列
8、有影响的模型,如1969年,麻功能、固有的并行计算能力、高度动态特征以及具有省理
