基于面向对象遥感和本体的多尺度地理元胞自动机研究

随着地理元胞机应用的普及，其空间尺度、时间尺度单一，元胞转换规则对尺度敏感等问题逐渐凸显出来，成为阻碍地理元胞自动机研究和应用的瓶颈，为此，项目拟采用面向对象的遥感技术为元胞建模工具，研究该方法提取的多尺度遥感对象与地理元胞之间的内在联系，通过地理本体和通用的土地分类标准对其进行分类，从而建立多时空尺度、不规则格网的多层元胞空间；在此基础上，采用蚁群算法归纳不同尺度下元胞的转换规则以及各个空间尺度的元胞在时间上的最佳演化尺度，从而建立一个按不同时间尺度进行演化的多空间尺度的地理元胞自动机模型。通过系统地探索地理元胞自动机扩展模型的理论，力图为改变目前地理元胞自动机模型的理论基础比较薄弱的现状做一些有益的工作，这将会更好地促进元胞自动机的应用和发展，从而推动空间信息服务社会化的进程，促进空间信息产业的健康发展。

由于栅格元胞自动机建立在离散、规则的空间划分基础上的，空间尺度单一，所有的元胞具备一致的形状且规律地在元胞空间中排列导致产生混合不同土地类型的元胞，无法对其准确分类，从而产生模拟误差的问题，利用面向对象的遥感技术和地理本体，建立了基于语义的多尺度、不规则的元胞空间。首先利用面向对象的遥感技术和地理本体，对高分辨率的遥感影像进行分析，以分维为重要指标，探讨不同语义对象的最佳分割尺度，建立多尺度、不规则的元胞空间；其次，在不规则格网中，引入专题块的概念，建立了构造多级元胞邻域的原则。在上述工作的基础上，探讨了基于地理本体和蚁群算法元胞转换规则算法，利用不同时间步长，不同空间尺度，研究元胞演化时间尺度效应和空间尺度变化特征。.基于地理本体和蚁群算法的矢量元胞自动机一定尺度上克服了传统的栅格元胞自动机的问题，建立的模型更加符合土地利用/覆盖变化的实际情况，大大提高了预测精度，拓宽和加深了矢量元胞自动机的研究进程，为国家的宏观决策和城市的总体规划提供了有效的辅助决策工具。