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离散网格系统与地理元胞自动机模型研究的开题报告

一、研究背景与意义

随着计算机技术的发展和地理信息系统的广泛应用，地理模型的建立和模拟分析已成为地理学研究的重要分支。地理模型通常采用离散网格系统或地理元胞自动机方法进行建模。离散网格系统是一种基于规则网格的离散化模型，用于描述空间环境的性质和进程的变化。地理元胞自动机模型则是基于元胞自动机理论，描述空间环境和进程的动态演变。这两种模型分别具有自身的优缺点，在不同的研究领域中得到广泛应用。

离散网格系统模型具有空间分辨率高、计算效率高等优点，适用于研究空间环境和进程的静态特征和瞬变行为。例如，其可以用于研究城市发展、土地利用、气候变化等空间进程的演变。而地理元胞自动机模型则重点在于描述空间环境和进程的动态过程，其有利于研究空间进程的动态调整和反馈机制，可以用于研究交通流、自然资源管理、生态环境改善等问题。

本次研究旨在通过建立离散网格系统和地理元胞自动机模型，分析两种模型的优缺点及适用范围，并探讨两种模型相结合的可能性和应用前景，从而为地理模型的建立和研究提供一定的理论与方法参考。

二、研究内容和方法

本研究基于离散网格系统和地理元胞自动机模型，建立了两种模型并进行仿真分析。其中，离散网格系统以空间网格为基础，将空间环境和进程离散化，通过不断进行迭代运算得到静态特征和瞬变行为的描述。地理元胞自动机模型则基于元胞自动机理论，将空间环境抽象为基本单元，并通过自身的规则运算描述空间进程的动态过程。

具体而言，本研究将以北京市市区为研究区域，针对城市交通流和土地利用方面进行建模和仿真。在离散网格系统方面，将以不同网格精度对北京市市区的整体交通流和土地利用情况进行模拟，并比较不同精度下的模拟结果。在地理元胞自动机方面，将以城市交通流量和土地利用类型为控制条件，模拟交通流和土地利用的动态演变过程，并分析模拟结果。最后，在分析两种模型分别的优缺点基础上，探讨两种模型相结合的应用前景和可能性。

三、预期成果

本研究预期通过建立离散网格系统和地理元胞自动机模型，分析两种模型的优缺点及适用范围，探讨两种模型相结合的应用前景和可能性。具体成果包括：

1.建立离散网格系统模型，模拟北京市市区的交通流和土地利用模式，并比较不同网格精度下的模拟结果；

2.建立地理元胞自动机模型，模拟交通流和土地利用的动态演变过程，通过模拟结果分析两者间的关系；

3.分析两种模型各自的优点和缺点，探讨两种模型相结合的可能性和应用前景；

4.结合实际生产和发展需求，提出相关的应用建议和深入研究方向。

四、参考文献

1.JiangW.,ChenC.,ShiY.,etal.(2018).Aspatiotemporalmodelingapproachusingcoupledcellularautomatonanddifferentialevolutionforsimulatingurbanexpansion.AppliedGeography,90:149-161.

2.GuoH.,LiuY.,WangZ.,etal.(2018).Combiningalandusecellularautomatonwithatransportationoptimizationmodelforsustainableurbanexpansion.EnvironmentalMonitoringandAssessment,190(8):484.

3.崔德明,刘晨曦,王寒,等.(2018).基于CA—AVM的城市土地利用变化及驱动机制[J].生态学报,38(21):7605-7617.

4.黄小建,程骁,杨天斌,等.(2019).基于GIS和元胞自动机的交通建设对城市土地利用的影响[J].城市规划学刊,(4):83-90.