基于元胞自动机和多主体建模的银川平原城市空间扩展模拟研究

The Urbanization and Global Environmental Change (UGEC) is the core project of The International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change (IHDP) ,in the meanwhile, the processes and mechanism of urban sprawl or urban spatial expension are important issues in urban geography.The urban agglomeration in Yinchuan Plain,Ningxia is one of twenty-three urban agglomerations in China,its spatial expansion has progressed rapidly due to economic development and population growth in last decades. Researth on the processes and mechanism of urban sprawl in Yinchuan Plain is essential imminent task to understand and outline the staregy for urban spatial pattern and regional sustainable development. This project would like to establish a geodatabase, based remote sensing images and field investigation.Then the urban spatial expansion processes will be modelled and simulted based multi-agent and cellar automata.The results of our researth seeks to provide a better understanding of the interactions and feedbacks between urbanization and global environmental change at the regional scales through an innovative conceptual and methodological framework.

"城市化与全球环境变化"是全球变化研究的核心问题之一，城市空间扩展的过程与机制也是城市地理学研究的重要主题。银川平原城市群属于中国23个城市群中的8个未达标城市群之一，对其空间扩展过程及其机制的研究,对于科学制定城市空间扩展战略、促进宁夏平原城市群的可持续发展，进而带动整个沿黄城市经济区及宁夏的发展，具有重要的理论价值和现实意义。本项目拟利用过去六十年、尤其是最近三十年的多源遥感资料，建立研究区土地利用变化的时空数据库，基于多主体和元胞自动机模型，模拟城市空间扩展过程,分析城市空间格局及其形成机制，结合国家和区域发展战略、国民经济发展规划与其它相关规划等约束条件，设置各类情景，利用所建立的模型对未来（2015-2030）的城市空间扩展进行预测，探讨不同情景下的城市空间扩展情况，提出有利于城市发展的空间模式，为政府部门制定城市空间管制政策提供科学依据,为研究城市空间扩展的环境效应提供基础

城市扩展过程是城市化进程的直观体现，受到多种因素的时空变化的综合影响。本项目首先选择银川市为研究对象，分析促使银川城市发展的内外部动力（自然地理环境、交通建设、经济因素、人口因素、政策决策、城市规划的引导作用及突发事件），认为自然环境、经济社会、政策与规划等多方面的因素相互作用推进了银川城市空间结构的演化进程。然后逐步将研究区扩展到整个银川平原及宁夏沿黄城市带，建立元胞自动机模型定量以探讨宁夏沿黄城市带城镇空间扩展的驱动机制。.项目成果包括以下四个方面：1基于不同时期遥感影像、地图图件和社会经济统计资料建立的研究区土地利用变化时空数据库，确定主要城市土地利用空间结构和景观格局的变化，分析城市扩展与土地利用的时空变化特征，确定了银川平原城市空间扩展的过程和格局；2结合研究区的区域地理特征和社会经济发展背景，建立影响城市空间扩展的自然生态和社会经济因子体系，定量化分析其时空影响机制，明确了银川平原城市空间扩展的驱动机制；3基于元胞自动机模型对城市空间扩展过程进行模拟，解决城市扩展的时空异质性，将地理区位、生态环境和社会经济因素对城市空间扩展的时空驱动影响加入元胞自动机中，实现城市空间扩展的精确模拟；4基于不同城市规划、土地利用发展政策和生态保护政策设置不同发展情景，对不同区域生态安全级别或者不同城市规划和土地利用发展政策下的城市扩展进行情景模拟，预测城市空间扩展和土地利用变化，分析不同发展政策对生态环境的影响。.项目分析宁夏沿黄城市带外部社会经济发展大环境与区域合作优势，总结银川平原经济发展水平、产业结构、社会发展、城市建设等方面的现状，了解区域社会经济发展计划和相关政策、城市规划、区域开发政策与环境保护政策，基于以上城市扩展情景预测结果和未来经济增长、人口增长、住房需求、土地利用需求等预测结果，确定有利于生态环境保护的城市空间发展模式，提出城市空间格局和景观生态调控的建议。