基于道路增长与土地利用变化同步模拟的城市空间变化模拟研究

The interactions of transpiration and land use have been recognized as a main driving force of the dynamic changes of urban space. However, static road network were used in previous urban space simulation models, which, therefore, ignored the dynamic interactions between transpiration and land use. To solve this problem, this study is to develop a new urban space simulation model with the capability of synchronously simulating the dynamic changes of urban road network and land use based on our previous research results mainly including a cellular automatic based land use change model and a road network auto-generation model. Developing a road network growth model from the prospective of road demand and road route selecting reveals the mechanism of urban road growth. Meanwhile, improving our existing land use change simulation model by a multi agent model reveals the impacts of urban agent behaviors. Finally, the synchronously simulation of urban land use changes and urban road growth is realized by integrating the land use change simulation model and the urban road growth simulation model using a project based simulation method. This study will make a useful exploration in promoting the research on the relationships between urban land use and transportation and urban space change simulation, which has significant scientific meanings and application values.

交通与土地利用的动态交互作用是城市空间动态变化的一个主要驱动力。传统的城市空间模拟模型通常使用静态不变的路网，因而不能表达交通与土地利用之间的动态交互作用过程。针对此问题，本项研究将在申请者已完成的城市土地利用变化元胞自动机模型及城市路网自动生成模型的基础上，研究构建一个基于道路增长与土地利用变化同步模拟的城市空间变化模拟模型。从道路需求-路线选择的角度构建城市道路动态增长模拟模型，揭示城市道路增长机制。使用多智能体模型改进原有的土地利用变化模拟模型，揭示城市主体的行为对城市空间变化的影响；使用基于项目建设模拟的方法整合城市土地利用变化模型和城市道路增长模型，实现城市土地利用与城市路网的同步变化模拟。本研究项目的实施能为城市土地利用与交通动态相互作用关系研究和城市空间变化模拟研究做出有益的探索，具有重要的科学意义和应用价值。

交通与土地利用的动态交互作用是城市土地利用及城市交通研究的基本共识。传统的城市空间模拟模型通常使用静态的道路网络，因而不能表达交通与土地利用之间的动态交互过程。针对此问题，本项目首先构建一个基于多智能体和元胞自动机的土地利用模拟模型和一个城市路网自动增长模型。在此基础上，实现了能够模拟城市路网与土地利用交互变化的城市空间模拟模型。主要开展的研究包括：1）通过分析城市道路增长影响因素和增长模式，构建研究城市道路增长模拟模型；2）建立基于多智能体模型的城市土地利用变化模拟模型。3）建立城市土地利用变化与城市道路网络同步变化模拟框架，及基于城市土地利用变化模型和城市道路增长模型整合的城市空间变化模拟模型。通过研究，项目已达到预期研究目标，研究成果可弥补当前城市空间模拟模型缺少对土地利用与道路网络动态相互作用模拟方法的不足，为城市空间模拟理论与方法的完善提供方法和参考。项目研究成果具有应用价值，获得专利1项，申请软件著作权1项，可为城市规划与决策提供一个分析城市土地利用与交通相互作用关系的辅助决策支持工具。