[发明专利]空间方位自适应的城市扩张模拟方法、系统和存储介质

说明书

本发明公开了空间方位自适应的城市扩张模拟方法、系统和存储介质，方法包括以下步骤：确定城市扩张模拟的时间间隔和周期；计算周期的时间间隔内城市在不同空间方向进行区域扩张的增长情况；根据增长情况，提取影响城市扩张的城市像元特征；根据城市像元特征，对下一个周期的城市扩张进行模拟。通过本发明达到集成城市空间结构在不同空间方位的表现特征，使城市空间增长的模拟结果更加合理准确的效果。本发明作为一种空间方位自适应的城市扩张模拟方法、系统和存储介质，可广泛应用于智慧城市领域。

技术领域

本发明涉及智慧城市领域，尤其是一种空间方位自适应的城市扩张模拟方法、系统和存储介质。

背景技术

当今世界正经历着有史以来最快速的城市化进程，尤其是在发展中国家，随着农村人口向城市的快速迁移，城市无序扩张成为发展中国家存在的一个普遍现象。城市扩张不断侵吞着土地资源，导致大量农田、水田和林地等土地资源流失转化，打破了原有的生态平衡，降低了环境可持续发展的潜力。因此，如何合理规划城市用地，实现城市空间的优化布局，促进城市可持续发展一直是政府决策者的核心任务。而对城市发展进行模拟预测已经成为指导城市进行可持续发展和环境评估的有效途径。

传统的城市扩张模拟方法，基本上从元胞邻域城市用地的演化比重出发，另外附加元胞位置的空间可达性、距离市中心的距离、人口密度、坡度、高度等指标总和计算而成。然而，这种方法忽略了城市的空间结构特性，而空间结构恰恰是影响城市整体发展的重要因素。空间结构是城市在长时间发展过程中各个要素通过其内在机制相互作用而表现出的空间分布模式，城市在各个方向上的发展受空间结构作用的影响而表现出差异，因此如何衡量元胞在各个空间方向上的发展差异是影响元胞是否演化的不可忽略的重要因素。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供空间方位自适应的城市扩张模拟方法、系统和存储介质，以达到集成城市空间结构在不同空间方位的表现特征，使城市空间增长的模拟结果更加合理准确的效果。

本发明采用的技术方案是：空间方位自适应的城市扩张模拟方法，包括以下步骤：

确定城市扩张模拟的时间间隔和周期；

计算周期的时间间隔内城市在不同空间方向进行区域扩张的增长情况；

根据增长情况，提取影响城市扩张的城市像元特征；

根据城市像元特征，对下一个周期的城市扩张进行模拟。

进一步，所述确定城市扩张模拟的时间间隔和周期的步骤中，包括以下步骤：

提取城市覆盖区域；

根据提取的城市覆盖区域，计算城市覆盖区域的增长面积；

根据增长面积，识别出城市扩张模拟的时间间隔；

根据时间间隔，获取周期。

进一步，所述计算周期的时间间隔内城市在不同空间方向进行区域扩张的增长情况的步骤中，包括以下步骤：

以城市为中心基准点，生成多个方向上的多边形图层；

将城市覆盖区域与多边形图层叠加；

根据城市覆盖区域与多边形图层叠加后的结果，获取每个方向上的城市扩张像元数。

进一步，所述根据增长情况，提取影响城市扩张的城市像元特征的步骤中，具体地：

根据城市扩张像元数，提取影响城市扩张的城市像元特征，其中城市像元特征包括：

邻域城市像元比重、像元至城市中心的距离，以及像元至城市中心的城市像元的比重中的至少一种。

进一步，所述邻域城市像元比重的提取步骤，具体地：