[发明专利]基于斑块元胞自动机和港口城市规划的港城发展模拟方法

权利要求书

1.基于斑块元胞自动机和港口城市规划的港城发展模拟方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1，获取港口规划和港口城市规划信息数据，进行空间配准解译处理，选取若干影响港口城市土地利用或土地覆盖变化的空间引导性要素和限制性要素，组成影响因子；确定未来城市建设用地的需求面积；

S2，使用港口城市规划信息数据规定好模拟区域的范围与标准栅格影像大小，然后计算模拟区域内空间栅格到各个影响因子的距离，并进行归一化处理；生成与标准栅格影像图幅大小一致的栅格距离数据；

S3，利用层次分析法(AHP)来获取各个影响因子的权重，根据变量的权重大小对所有影响因子进行加权求和计算发展适宜性数据；根据中心元胞周围已转化为城市建设用地的元胞数量来判断城市发展密度，通过5*5的网格窗口来计算中心元胞的邻域的城市发展密度数据；处理限制性数据，输出限制发展数据，所述限制性数据包括水域数据和生态红线数据；将输出的适宜性数据、邻域城市发展密度数据和限制发展数据相乘，计算元胞的发展概率；

S4，确定元胞的发展模式，根据邻域城市发展密度数据判断元胞是否属于种子元胞，若是，转到S5，否则转到S6；确定好增长模式之后，利用移动窗口方式来模拟城市建设用地的增长过程；

S5，自发增长模式下，通过比较生成的随机数和动态阈值的大小来确定该种子元胞是否转化为城市建设用地，若否，种子元胞不进行转化，进行下一次迭代；若是，则计算新增斑块面积大小，比较种子元胞5*5邻域内每个元胞适宜性的大小，适宜性高的优先转化为城市建设用地，当达到新增斑块面积大小时停止转化；

S6，组织增长模式下，通过比较生成的随机数和动态阈值的大小来确定该元胞是否转化为城市建设用地；

S7，在满足既定的终止条件时，停止模拟过程，输出模拟结果。

2.根据权利要求1所述的港城发展模拟方法，其特征在于，所述步骤S1中，未来城市建设用地的需求面积根据港口城市规划的未来土地利用面积数据或历史土地利用面积数据的基础上增加。

3.根据权利要求1所述的港城发展模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中，获取的规划数据为矢量数据，需要进行解译处理，其他遥感数据也具有不一致的影像分辨率，需要将获取的影响因子数据进行预处理，统一重采样为一致分辨率，根据欧几里得度量计算元胞到各个影响因子的空间距离，其计算公式为：

式中，(x₀，y₀)为元胞所在的坐标位置，(x_k，y_k)为影响因子的坐标位置，

dis为计算得到的欧式距离。

4.根据权利要求1所述的港城发展模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中，利用层次分析法(AHP)来获取各个影响因子的权重，将每个影响因子与对应权重相乘累加求和，计算每个元胞的发展适宜性，其计算公示如下：

p_g＝b₁x₁+b₂x₂+…+b_kx_k+…+b_nx_n

式中，x_k是第k个空间变量，b_k是变量x_k的权重，权重大小通过层次分析法计算得到，p_g为元胞的发展适宜性，n为影响因子数量。

5.根据权利要求1所述的港城发展模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过一个5*5的移动窗口，计算处于中心的元胞，其周围的栅格中城市发展密度其计算公示如下：

式中，是统计在时刻^t第i行第j列元胞ij的5×5邻域中已经转化为城市的元胞数。

6.根据权利要求1所述的港城发展模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中，元胞的发展概率可表示如下：

式中，γ是一个值为0-1之间的随机数，α是一个控制随机程度的参数，con_ij是一个决定元胞ij能否转换的函数，在水体不适于发展成为城市时，则该元胞值设为0。