面向人地关系分析的可嵌入GIS的agent模拟平台开发与应用

基于自主体模拟（agent-based simulation,ABS）开发的软件平台是推动复杂系统建模方法在各个学科的应用不断深入的关键之一，但由于地理问题的层次性和空间性，目前国内外还缺乏特别适合地学自主体模拟的。本项目围绕人地关系分析中需要包含层次性、空间性的特征，发展地理学ABS分析理论，开发针对人地关系分析的ABS平台，为地理学复杂性分析提供技术支撑。在理论上，提出面向人地关系分析的自主体模拟理论及建模体系，在技术上，根据项目提出的理论体系结合GIS技术实现具有二次开发能力的基于自主体模拟软件平台，具有自主知识产权，作为公共知识软件共享使用；在应用上，基于所开发的软件平台展开气候变化和产业创新与聚集的人地关系典型问题研究，并验证本研究的理论体系和平台的合地理学功能需求。总之，项目将结合人地关系理论、地理信息科学、复杂系统理论与技术等，实现一个计算地理学的原创性突破。

本项目发展了地理学中基于自主体模拟（agent-based simulation,ABS）分析理论，开发针对人地关系分析的ABS 平台，并展开了相关应用研究，为地理学中基于自主体模拟提供了支撑。.首先，围绕ABS在地理学问题中应用的特殊性，提出了面向人地关系分析的自主体模拟理论及建模体系。基于人地关系理论中的两大要素，即人与地，我们认为地学问题中ABS包括三大要素：地理环境自动机、个体自主体、组自主体。地理环境自动机是对地理环境的建模，而分别以个体自主体和组自主体实现对地理环境中具有自主行为能力的对象进行建模，其中个体自主体与组自主体相互嵌套构成地学问题中的多层次性、复杂性。个体自主体和组自主体在地理环境自动机所构建的地理环境中决策、活动，他们的行为作用于环境自动机从而推动环境自动机状态的更新，另一方面，地理环境自动机状态变化又将作用于两类自主体的决策，如此循环作用，模型系统得以动态运转。.其次，基于研究提出的基于自主体建模理论，采用Delphi和GIS结合技术实现了具有二次开发能力的ABS软件平台“基于GIS的基于自主体模拟环境，简称GBASE（Gis-Based Agent Simulation Environment）”，系统的功能主要包括人机交互界面设计、代码编辑、类库调用等，该软件已获得软件著作权一份。.最后，基于本研究的理论体系和软件平台，展开了一系列的应用研究，主要的应用研究包括：1）基于多层次结构ABS建模理论的我国历史人口分布演化模拟，研究了历史性的社会、自然现象如何影响人口的空间分布，成果发表于历史地理领域的龙头杂志之一“Journal of historical geography”。2）全球碳交易的ABS模拟，研究发现碳交易有助于全球减排中的资金转移，且排放配额与碳价格成反相关关系，成果发表于《地理研究》。3）基于三个生产部门的经济危机ABS动力学模拟，研究发现危机在行业间相继爆发，具有传递的过程；危机发生之后应采取逐步严格的策略，成果发表于《复杂系统与复杂性科学》。4）中国技术扩散的ABS模拟，研究发现传统的中心-腹地模式已经不再适应当前的技术扩散，取得代之的是枢纽网络结构，成果发表于"10th International conference on cellular automata for research and industry”。