人工免疫系统与嵌入规划目标的城市模拟及应用.pdfVIP

第63卷第8期 地理学报 V01．63．No．8 2008年8月 ACTAGEOGRAPHICASDⅡCA Aug．，2008 人工免疫系统与嵌入规划目标的城市模拟及应用 刘小平，黎夏，张啸虎，陈剐强李少英陈逸敏 (中山大学地理科学与规划学院，广州510275) 摘要：人工免疫系统(AtS)具有强有力的计算能力，可以通过免疫识别、克隆选择、免疫学 习、免疫记忆等功能来进行模式识别和自适应学习。AIS所具有的自学习、自适应和记忆的 能力非常适合于复杂地理过程的研究。而元胞自动机(CA)是研究复杂系统非常方便和有效 的工具。将人工免疫系统和元胞自动机相结合，建立了城市演变的模拟和规划模型。该模型 通过改变抗体的进化变异机制．把规划目标嵌入到AJS算法中，抗体将会逐渐朝着规划目标 “进化”．从而模拟出基于不同规划情景的城市发展空间格局．为城市和土地利用规划提供决 策支持。设计了6种不同的城市发展方案，利用该模型模拟了不同规划方案下珠江三角洲城 “城市中心”和 市的发展情景(1988．2002年)。并比较了不同模拟情景结果城市的紧凑性： “城市中心一高速公路”发展模式的城市形态更为紧凑，破碎度较低：而“镇中心”和“道 路”发展模式形成的城市形态则比较凌乱和分散。模拟结果和分析表明： “城市中心一高速 公路”是珠江三角洲最适合的城市发展模式。 关键词：人工免疫系统；规划目标；元胞自动机；城市模拟；珠江三角洲 1前言 城市是一个典型的动态空间复杂系统．具有自组织性、自相似性、时空动态性、非 线性等耗散结构特征【¨。城市的发展受到不同尺度的自然和人文因素的综合作用，其变化 过程具有高度的复杂性。元胞自动机(CA)作为人工生命的理论方法分支，是研究复杂系 统非常方便和有效的工具，具有强大的空间运算能力，可有效地模拟复杂的动态系统B扪。 近年来．元胞自动机越来越多地被应用于城市扩张和土地利用变化的模拟研究中，并取 得了许多有意义的成果阳1。 元胞自动机是一种时间、空间、状态都离散，空间相互作用和时间因果关系皆局部的 网格动力学模型。元胞、状态、邻近关系和转换规则是CA模型的基本要素。元胞的状 态变化类型取决于自身的状态和邻近元胞的状态。由转换规则所控制[91。元胞自动机模拟 地理复杂系统具有许多优势。首先．通过简单的局部转换规则可以模拟出复杂的空间格 局。体现了“复杂系统来自简单子系统的相互作用”这一复杂性科学的精髓。其次，CA 为地理复杂系统的演化提供了很好的过程分析能力。此外，CA模型能够与GIS和遥感数 机在地学中的应用潜力从理论上作了充分的阐述．奠定了元胞自动机在地理学应用中的 收稿日期： 2007-10．27；修订日期：2008．05．23 基金项目： YouthFoundationofNSFof 划)(2006AAl22206)【Foundation：NationalOutstanding Foundationof NationalNaturalScience China,No．40471Researchand of 105；Hi·Tech DevelopmentProgram China,No．2006AAl22206】 作者简介： 通讯作者： 70多篇。 黎夏，男，教授，从事遥感和地理信息系统研究，已发表GIS和遥感论文I E—mail：lixia@mail．sysu．edu．cn 882．894页 8期 刘小平等：人工免疫系统与嵌入规划目标