山地城市最优和动态增长边界的多主体系统模拟研究

Urban growth boundary (UGB) is Recognized as one of the most effective means for managing urban growth and controlling urban sprawl. However, the related theory and the method has not yet reached the level of domestic value for providing a scientific, effective decision support for urban spatial growth management. Regional differences in characteristics between China and North America, Chinese thing ministry can have an impact on the effective implementation of UGB, the proposal believe that maybe there are exist UGBs including a most suitable UGB and a plurality UGB and several stagnate dynamic UGBs in all cities. To be in support of remote sensing and geographic information system methods, this project plan to combining medium-high resolution remote sensing images and social and economic statistical data, based on the game theory and multi-agent system (MAS) model for in-depth excavation of internal cooperative game mechanism of micro social economic agents in the growth process of in cities, and its effect on urban growth boundary expansion, then a quantitative model different to general urban growth models or land change models is going to be constructed on the basis those outputs. The proposal project also consider about to increase accuracy and reality of urban population and developed land prediction through the method innovation, and quantitative recognizing a limit UGB, a UGB with the most suitability and several stagnate dynamic UGBs in a mountain city (Guiyang)under the constraint of ecological priority rules and bottom line thought. The outputs of this research can be further development of urban spatial management theory and UGB modeling methods,and provides the reference for China western mountain cities to accelerate the pace of construction to ecological civilization.

城市增长边界（UGB）被认为是管理城市增长和控制城市蔓延最有效的手段之一，但国内有关理论与方法尚未达到为空间增长管理提供科学决策支持的价值水平。中美、中国东西部等地域特征差异均可对UGB执行效果产生影响，本项目认为理论上任何城市均存在一条最优城市增长边界、一条极限增长边界和若干动态增长边界。拟在遥感与地理信息系统支持下，采用中、高分辨遥感影像结合社会经济统计数据，基于博弈论和多智能体系统建模方法挖掘城市增长过程中微观社会经济主体间的协作博弈关系及其影响城市边界扩展的内在机理，在此基础上构建一个不同于一般城市模拟或土地变化模拟的定量模型。项目还将通过方法创新提高城市人口和建设用地规模预测的精度和现实性，并在生态优先准则和底线思维约束下定量识别山地城市最优、极限和阶段性动态增长边界。项目研究成果可进一步发展城市空间管理理论和UGB模拟方法，并为西部山地城市加快生态文明城市建设步伐提供参考依据。

城市增长边界（UGB）被认为是管理城市增长和控制城市蔓延最有效的手段之一，但国内有关理论与方法尚未达到为空间增长管理提供科学决策支持的价值水平。项目拟在遥感与地理信息系统支持下，采用中、高分辨遥感影像结合社会经济统计数据，基于博弈论和多智能体系统建模方法挖掘城市增长过程中微观社会经济主体间的协作博弈关系及其影响城市边界扩展的内在机理，在此基础上构建一个不同于一般城市模拟或土地变化模拟的定量模型；项目拟通过方法创新提高城市人口和建设用地规模预测的精度和现实性，在生态优先准则和底线思维约束下定量识别山地城市最优、极限和阶段性动态增长边界；项目拟解决的关键问题包括：山地城市空间边界增长过程中的多主体协同博弈机制问题，山地城市最优增长边界和极限增长边界的约束条件问题。.项目自2016年1月启动以来，研究工作总体上按照年度工作计划推进。2016年，主要是系统收集和处理了项目所需基础数据资料，包括多源遥感影像、资源环境数据、社会经济发展有关统计数据，对相关数据进行预处理，提取贵阳市城市建成区边界信息、研究了贵阳城市边界增长的动态特征；2017年，建立了城市人口规模和建设用地规模的预测模型，系统分析了贵阳市城市空间格局演变的人文、自然驱动力；2018年，建立了贵阳城市增长边界系统动力学模型，提出了城市增长边界自动定量识别方法的改进模型，系统研究城市增长边界扩展的多主体协同博弈机制，初步建立了贵阳城市增长边界扩展多智能体模型；2019年，主要是对已建立模型的结构、算法、主体属性和行为规则进行反复调整、优化、完善，调试模型运行程序寻求理想的输出结果。.对照任务书，项目拓展了多主体系统在城市模拟领域的应用深度，建立了一种模拟城市空间增长边界的定量模型，研究了贵阳市城市增长边界的历史演进过程、建立了城市人口和建设用地规模的预测模型、总结了山地城市增长边界扩展的多主体协同博弈机制，建立了山地城市增长边界扩展的多主体系统模拟方法。