基于元胞自动机的月亮山景区景观格局动态模拟
景区游客游憩行为计算机仿真模型
景区游客游憩行为计算机仿真模型作者：黎巎来源：《旅游科学》2013年第05期摘要：本文针对我国重点景区在“十一”黄金周以及“五一”等小长假期间持续出现客流高峰而导致的游客游憩质量下降、游憩安全以及景区环境资源可持续利用等问题，从景区游客游憩行为出发，以基于Agent的Repast Simphony建模框架与地理信息系统ArcGIS Shape数据模型为元模型，建立了可动态模拟景区游客时空分布的游客行为仿真模型。
以颐和园景区长廊游览区为研究对象，基于“五一”小长假现场观测与跟踪数据对模型进行了校核与验证，对实验输出数据所反映的客流时空分布进行了分析，并对其在景区管理的实际应用进行了讨论。
关键词：游客行为；景区；仿真建模；主体收稿日期： 2012-12-10；修订日期： 2013-04-27基金项目：国家自然科学基金项目“基于Agent的景区游客游憩行为仿真建模研究”（41101111）；北京市教育委员会科技计划项目“基于Agent的景区游客游憩行为仿真建模研究”（SQKM201211417007）作者简介：黎巎（1975-），女，博士，北京联合大学旅游学院副教授，主要研究方向为游憩行为仿真、信息技术的旅游应用。
随着我国旅游业的发展，景区作为游客的核心吸引物正遭遇日益增长的客流压力。
根据各大景区的统计数据，近年来景区（特别是风景名胜区）的游客数量持续增长，个别景区在“十一”黄金周及“五一”等小长假甚至出现游客数量井喷的情况。
景区如何在大客流量下保障游客游憩质量、安全以及自然文化环境，是景区可持续发展必须要解决的关键问题。
采用计算机仿真方法，从景区游客个体微观行为及其形成的群体行为影响入手探索游客与景区环境之间的相互作用与影响、研究景区道路设置、设施配置、疏散措施等问题，对景区客流管理具有方法指导意义与实际应用价值。
景区游客行为仿真模型最早出现在20世纪70年代，早期为基于大型机的郊野使用仿真模型WUSM（Wildness Use Simulation Model）（Shechter，1975； Smith，Krutilla，1974）；90年代出现了基于仿真平台Extend的仿真系统（Lawson，Manning，2003； Lawson，et al.，2003）以及基于Agent技术的RBSim （Multiagent Recreation Behavior Simulator System）系统（Gimblett，et al.，2001； Itami，et al.，2003）。
景观生态学原理——景观格局与分析
景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征：1、格局：生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能：景观单元之间的相互作用，生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态：斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成，受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质，以及附加结构3.2.1 斑块（patch）空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素：环境异质性（environmental heterogeneity）自然干扰（natural disturbance）人类活动（human activity）1、环境资源斑块由于环境异质性导致，稳定，与自然干扰无关，由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起，具有最高的周转率，持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1）种植斑块2）聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1）岛屿，面积效应——生境多样性（habitat diversity）——物种多样性2）陆地，基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块，内缘比（interior ratio）2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌，能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化（缀块性，patchiness）与斑块动态1、斑块化机制斑块化：斑块的空间格局及其变异，大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度（contrast）：斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性（spatial heterogeneity）：通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知（organism-sensed）：生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度（smallest patchiness scale）：粒度（grain）最大斑块化尺度（largest patchiness scale）：幅度（extent）斑块化动态：斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因：物理的和生物的，内部和外源的2、斑块化的特点1）可感知2）内部结构，时空等级性，大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3）相对均质性4）动态特征5）生物依赖性6）斑块的等级系统（patch hierarchy）7）等级间的相互作用8）斑块敏感性（patch sensitivity）9）斑块等级系统中的核心水平：最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平，相应的时空尺度称为核心尺度（focal scale）10）斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道（corridor）廊道是线性的景观单元，具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1）曲度：廊道的弯曲程度，影响物质、能量、物质的移动速度2）宽度3）连通性：廊道单位长度上间断点的数量表示4）内环境：较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1）线状廊道：全部由边缘物种占优势的狭长条带2）带状廊道：较丰富的内部种的内环境的较宽条带3）河流廊道：分布在河流两侧3.2.3 基质（matrix）1. 基质的判定1）相对面积2）连通性3）控制程度4）3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度（porosity）：单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构（add-on）异常景观特征，在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的：从无序的斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式（patch-corridor-matrix model）3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的，热带雨林，相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径（landscape grain）粗粒（coarse grain）和细粒（fine grain）生物体粒径（home range）：生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性（landscape diversity）由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性，反映景观的复杂性程度1）斑块多样性：数量、大小、形状的多样性2）类型多样性：景观类型的丰富度3）格局多样性：景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性（landscape heterogeneity）多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性，景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1）空间异质性2）时间异质性3）功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系：生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同，可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种：仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种：远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区，由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带（transition zone）景观边界（landscape boundary）1）特征：生态应力带（tension zone）、边缘效应、阻碍物种分布（半透膜）、2）描述：结构：大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能：稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3）尺度效应：某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4）气候变化：更为敏感，迟滞（lag）5）生态交错带与生物多样性：农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观，消灭了自然生态交错带，扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络（network）将不同的生态系统相互连接起来两类物种：生活在网络包围的景观要素内部的物种，廊道是一种障碍；生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点（node）和连接廊道构成，分布在基质上形式：分支网络（branching network）：树状的等级结构环形网络（circuit network）：封闭的环路结构1）廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素（历史和文化的）2）廊道网络描述连通性：在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度，指示网络的复杂度，用r指数方法来计算r指数：连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2)，V为节点数环度：用α指数衡量，表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。
【国家自然科学基金】_月亮_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 颗粒态磷 酯基联接基 通信网络 进朔 转化 费用指数 词典 表面活性 表面 自动机 聚合物微球 置闰法 网络基础 知网 生物硅 生物有效性 深部调剖 深空探测 氮磷配比 氮磷养分 朔望月 朔差 月球重力梯度卫星 月亮湖 月亮 晚冰期 时差 旱地农业 旱作土壤 日食 支持向量机 探月计划 扰动 情感 悬浮物 引潮力加速度 底泥再悬浮 并联填砂管模型 宁夏 太阳活动 太湖 天体位置 地震 地球自转 地球同步轨道 图像模拟 吸引机会指数 可达性 古气候 双子表面活性剂
2011年 科研热词 月球 食 阴历食限 阳历食限 近距离多煤层 转换规则 误差 经朔 精度 科学探测 灰色局势决策 溶解氧 湖泛 湖泊 沉积物 水质 松嫩平原 有效载荷 月亮山景区 月亮女神探测器 月亮女神 景观生态规划 日食 探月计划 抽放瓦斯 建议 定朔 太阳:射电辐射 太湖 大气效应 启示 历法 元胞自动机 保护层 中继子探测器 上行开采 《开禧历》 vlbi射电源子探测器 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
基于元胞自动机模型的城市绿地系统探讨
（９９ １８ ）与 Ｊｈ Ｖ ｎ ｅｍａｎ （ ９３ １５ ） １ Ｃ １０ — ９４ ｏｎ ｏ Ｎ ｕ ｎ １０ — ９ ７ Ａ模 型的 特 点
于 ２ 纪５ ０世 ０年代 提 出并逐 步 发 展起 来 的 。 由于 Ｃ Ａ Ｃ 由元 胞 、元 胞空 间、 元胞状 态 、邻域 和转 化 Ａ 模 型 在 电 脑 中可 以 模 拟 几乎 全 部 自然 界 中的 动 力 系 规 则 以 及 离散 时 间所 构 成 。在 此 系统 中 ， 元胞 之 间
统 ，因 此便 成为研 究复 杂 系统 行 为的最初 理论 框 是 相 互 离 散 的 ，共 同组 成 一 个 元 胞 空 间 ；每 一 个 元 架。Ｃ Ａ理论 的发展直接导致诸如神经网络 （ ｅｒｌ 胞 在 某 一 时 刻 只能 对 应 一 种 由离 散 有 限 集 合 组 成 的 Ｎ ｕａ Ｎ ｔ 基 因算法 （ ｅｅｃ ｌ ｒ ｍ ） ｅ ）、 ｓ Ｇ ｎｔ ｇ ｉ ｓ 等复杂性思想、 状 态 ；邻 域 是 一 定 的规 则 定义 的 中 心 元 胞 周 围 一 定 ｉＡ ｏｔ ｈ
许 多学者在利 用 ＣＡ模型研究方面 ，取得了很 好的 ２ Ｃ 模 型 在 城 市 绿 地 动 态 演 变 中 应 用 的 Ａ
效 果 。例 如 ，Ｗｈ ｅ Ｅ ｇｌ 运 用约 束性 Ｃ ｉ 和 ｎｅ ｎ ｔ ｅ Ａ模型 成 了美 国 旧金 山地 区 的城 市 发展 ； ｕ 用 Ｌ ｇｓｃ Ｗ 运 ｏｉ ｉ回 ｔ
关 键 词 元胞 自动机； Ａ模 型； Ｃ 城市绿地
Ｃ 即元 胞 自动 机 ，是 Ｃ ｌ ｌ ｕ ｍａ 的 简称 ， 复 建 设 造 成 的 资 源 浪 费 ， 降 低 经 济 成本 ， 而且 还 可 Ａ ｅｕａＡ ｔ ｔ ｌ ｒ ｏ ａ 它 是 一种 最 简单 的 空 间 动 力学 模 型 ， 自其 产生 到 现 在 以 估 测 出绿 地 系统 抵 御 灾 害 的 能 力 。 已有 ５ ０多年 的历 史 ，是 由数 学家 Ｓａｉａ Ｕ ａ ｔ ｓ ｗ Ｍ． ｌ ｎｌ ｍ
贵州月亮山自然保护区景观格局分析
The Landscape Pattern Analysis of Moon Mountain Nature Reserve in Guizhou Province
摘 要 ：为全面了解月亮山自然保护区的景观格局现状，借助地理信息系统软件ArcGIS和景观格局分析软件Fmgstats, 提取贵州月亮山自然保护区景观斑块面积、个 数 、周长等信息。选取分维数、蔓延度、聚集度、均匀度和
多 样 性 等 景 观 格 局 指 数 ，从 景 观 的 斑 块 特 征 和 景 观 的 空 间 异 质 性 特 征 两 个 方 面 来 分 析 贵 州 月 亮 山 自 然 保 护 区 景 观格局。结 果表明：研究区有硬阔林地、软 阔林地、针 叶 林 地 、针 阔 混 交 林 地 、灌 木 林 地 、未 成 林 造 林 地域 1 1 种景观类型，硬阔林地和针叶林地面积最大，是研究区的主要景观 类 型 。各景观类型的斑块面积、斑块周长和斑块个数分布极不均匀。整 体 来 说 ，研究区各景观呈现破碎度较小, 聚 集 度 较 高 ，景 观 类 型 空 间 分 布 不 均 匀 ，多 样 性 水 平 较 低 的 特 点 。
第46卷 第 5 期 2017年 10月
西部林业科学
Journal of West China Forestry Science
doi : 10. 16473/ki.xblykxl972. 2017. 05. 017
Vol.46 No.5 Oct.2017
贵州月亮山自然保护区景观格局分析~
李芳、 罗扬2 (1 . 55 ; 2. 55 ) 贵 州 大 学 林 学 院 ，贵 州 贵 阳 〇〇〇〇 贵州省林业科学研究院，贵 州 贵 阳 〇〇〇〇
基于元胞自动机模型的城市土地利用变化模拟_刘毅
（ ） １
β θ ｎ 烆 其中 ： 指该驱动因子对土地利用变化的约束力 大 μ
β θ １ 烄 β θ ２ ］ ０， １ ． θ ｉ ∈ ［ μ＝烅 ， …
本模型通过对遥感影像的解译， 获得不同历史 时期 的 土 地 利 用 、 交 通 路 网 等 空 间 信 息。 然 后 以 对研究区域进行网格划分并量化 Ｃ Ｇ Ｉ Ｓ 为平台 ， Ａ 模型驱 动 力 。 再 运 用 Ｌ ａ ｔ ｉ ｎ超立方采样和 Ｍ ｏ ｎ ｔ ｅ 分别以 Ｔ Ｃ ａ ｒ ｌ ｏ 随机采样 ， １ 为基准年 、 Ｔ ２ 为预测年 、 ， 和以 Ｔ 为 基 准 年 为 预 测 年 率 定 模 型 参 数。 ２ Ｔ ３ 最后结合 ２ 组参 数 ， 规 划、 政 策 等 宏 观 发 展 信 息， 识 别参数与城 市 发 展 特 征 的 关 联 ， 制 定 情 景 方 案， 以 对 城 市 未 来 的 土 地 利 用 进 行 预 测。 Ｔ ｉ 年为基准年 ， 技术路线图见图 １。
／ １ ４ ２ ６ ７ ７ ７ ２ －基于ຫໍສະໝຸດ 胞自动机模型的城市土地利用变化模拟
刘 毅， 杨 晟， 陈吉宁 ， 曾思育
（ ） 清华大学 环境学院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ４
摘 要 ：为 了 研 究 城 市 发 展 带 来 的 城 市 土 地 利 用 空 间 格 局 变化， 综合运用元胞自动机、 多维驱动力分析和情景分析方 法， 构建了城市土地利用变化模拟系统。建立了宏观、 中观 和微观３个尺度上的驱动力量化和耦合作用函数。通 过 识 别驱动力变化与城市空间发展特征的关联性， 解决了元胞 自动机模型参数的时间效应问题。结合情景 分 析 方 法， 确 定城市不同发展情景下的参数取值， 进而对未来城市土地 利 用 变 化 进 行 了 系 统 模 拟 。４ 种 预 测 情 景 的 用 地 总 量 分 别
元胞自动机在景观格局优化中的应用
&
引言
景观格局是指大小和形状不一的景观斑块在空
景观格局优化尚处在研究初期， 没有准确的定 义， 优化的理论尚处于探索阶段， 其主要原因是， 在 景观尺度上的格局和过程时空动态演变规律尚缺乏 定量描述。本文在回顾景观格局优化方法研究进展 的基础上， 指出以景观模拟演化为核心的景观格局 优化模式具有优越性； 而基于元胞自动机 （ +@0030AG 的空间直观模型， 由于元胞自动机固 A3C/EACA，+H） 有的特点， 在解决一系列技术难点的前提下， 有望解 决这一模式在目前发展中受到的限制。
’1 卷第 3 期
秦向东等： 元胞自动机在景观格局优化中的应用
［*4］ 见典型的元胞自动机有以下几个特点 ：
+)
元胞都具有有限个离散状态和预定义的邻居， 每个 元胞的当前状态以及邻居的状况决定了下一时刻该 元胞的状态， 即元胞状态的转变受规则控制， 而且这 个规则是全局一致的。 !"# 元胞自动机模型在地理学中的应用 !"#$%& 在 ’( 世纪 )( 年代认识到元胞自动机模 拟地理复杂现象的优势， 首先正式采用元胞自动机 的概念来模拟美国五大湖边底特律地区城市的迅速 扩展
间上的排列， 它决定着资源和物理环境的分布形式
［4］ 和组合 ， 是景观异质性的重要表现， 同时又是各种
生态过程在不同尺度上作用的结果。景观空间格局 对过程 （物流、 能流和信息流） 具有重要影响， 而过程 也会创造、 改变和维持空间格局。景观格局优化对 于提高景观的抗干扰能力、 恢复能力、 系统稳定性和
胞自动机的空间直观模型在模拟景观空间格局与过
［,］ 程相互作用的研究中被广泛应用的主要原因 。
$
元胞自动机模型的原理和应用
基于AR技术的互动式景区智能导览系统设计与研究
基于AR技术的互动式景区智能导览系统设计与研究摘要旅游业将迎来快速增长的重要时期，随着人们旅游需求的日益多样化、互联网信息技术的发展和旅游市场的不断恢复，旅游业呈现出一些新的发展趋势和特点。
游客需要增强现实这样的新技术来提升旅游体验，以解决景区导览复杂度不断提升的问题。
本文分析了增强现实技术的概念和特点，讨论了增强现实技术应用于景区导览的优势，并且提出了基于增强现实技术导览系统的实施途径，旨在研究一种结合增强现实技术的交互式导览系统，基于地理位置为游客提供旅游服务。
绪论增强现实技术简称AR技术，是一种将计算机生成的虚拟信息集成到真实场景中的技术。
它提供了更多的互动模式，让游客对现实世界有更强的沉浸感。
它是多领域发展起来的，并融合多学科的新技术，如真实世界环境建模技术、交互技术、显示技术、实时三维计算机图形技术等。
随着微软、谷歌和三星等公司推出自己的增强现实系列产品，增强现实技术对人们生活的影响越来越大。
随着人们生活水平的不断提高，旅游产品和服务模式也在不断升级。
增强现实技术通过将计算机生成的虚拟信息融合到真实场景中，提供更多的交互模式，让游客在现实世界中拥有更强的沉浸感。
从目前增强现实技术的发展来看，此技术在旅游行业更多的是应用在旅游相关的基础服务上，解决当前旅游行业存在的问题，提升旅游体验。
基于AR技术的交互式导览系统是通过收集用户的注册信息数据，通过后端服务器为游客推荐算法的分析处理系统。
它为游客提供合理的旅行路线，这样既能让用户避开人流高峰，节省游客时间，又能减少景区隐患，提高客流周转率，同时可以给用户更好的虚拟旅游体验。
本文设计的增强现实导览系统旨在为用户提供一个第一人称视角旅行的方式。
选择保定古莲花池作为旅游景点，利用3ds Max建模，结合Unity 3D引擎，为保定古莲花池设计了一款基于技术的导航系统，用户可以在系统中自主漫游，欣赏园区的风景。
增强现实导览系统的优势现有导览系统在日常使用过程中存在着诸多问题，主要缺陷总结如下：（1）在导览过程中，导视牌通常只通过二维文字、图片来介绍景区信息，导致导览体验并不直观。
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景观格局动态模型是景观空间现象与过程的数学表达， 它舍弃一些细枝末节，抽象地表述空间现象过程，最终实现 对景观生态系统的模拟。常见的景观动态模型有随机景观 模型、基于过程的景观模型和元胞自动机模型。随机景观模 型把空间信息与概率分布相联系，具有很强的空间依赖性； 过程模型则是从机制出发来模拟生态学过程的空间动态，在 模拟不同尺度上景观功能方面，比传统的非空间生态系统模 型更准确，且很适宜与 GIS 和遥感技术相结合，但不宜于模 拟斑块间叠合现象非常普遍而复杂的情形； 元胞自动机模型 则是一类由许多相同单元组成，根据简单的邻域规则即能在
基金项目 作者简介 收稿日期
国家自然科学基金项目（ 50968017 ） ； 云南省自然基金项目 （ 2008ZC002M） ； 云南大学中青年骨干教师培养计划。 李晖（ 1967 － ） ，女，重庆人，教授，博士，从事景观生态规划 和城市规划设计研究，E-mail： ydlihui@ 126． com。 2010-10-18
如何保存自然景观生态系统的生产功能、信息功能、规 范功能和承载功能，是景观生态规划的首要任务。生产功能 指与植物生产量有关的功能； 信息功能主要指景观与美学， 以及生态完整性方面的特性； 规范功能指的是使生态系统自 动而稳定地维持一个生境物质和能量平衡的能力； 承载功能 指的是上面 3 个功能的最佳组合提供合理的人类生存空间 的能力。以上功能均与景观格局特征密切相关，并最终体现 在景观格局的优化上，并且必须与区域自然、社会、经济条件 相协调。景观生态规划制定的关键在于对景观生态格局变 化的分析［1］及对未来动态的预测，而景观格局动态模型可以 模拟、分析景观生态的动态过程，并预测出未来变化的情景， 为景观生态管理和规划提供依据［2］。
由此可见，构建面向实际地理对象的元胞自动机必须解 决的核心与关键问题就是： 状态转换规则的建立和模拟时间 的校准。而目前往往采用启发式的方法来确定 CA 的转换 规 则，如 用 多 准 则 判 断 （ MCE ） 方 法［11］、层 次 分 析 法 （ AHP） ［12］、模糊集的方法［13］、人工神经网络模型［14］、多智能 体［15］、案例推理［16］、基 于 遗 传 算 法［17］ 等 非 线 性 方 法 确 定 模 型的参数值。这些转换规则很难随时间和区域内空间位置 的不同而变化； 而且其参数值多是确定的，在反映诸如城市 扩张、景观生态的变化等不确定性的复杂现象时，有一定的 局限性。 1． 2 灰色局势决策 景观格局的变化在微观上受到元胞聚 集效应的影响，在宏观上到社会、政治、经济乃至文化等复 杂因素的影响，既随时间变化又随生境位置的不同而变化； 同时，景观本身的变化也有一定的随机因素。由于这些因素 的信息不完全，因此景观生态系统可以归为信息不完全的灰 色系统［18 －19］。研究用灰色局势决策方法确定邻域转换规 则［20］，从而构建元胞自动机，考察景观生态的动态变化。在 该方法中邻域转换规则随时间变化以及生境位置的不同而 变化，因此比较能适应景观生态的复杂变化。此外，统计学 需要概率分布，证据理论需要基本概率赋值，模糊集理论需 要隶属函数，灰色系统理论则不需要关于数据的任何预备的 或者额外的知识，能够在数据较为缺乏的情况下，研究某种 生态过程（ 如干扰或物质扩散） 在景观空间里的发生、发展和 传播，从而模拟整个研究区的景观格局变化过程，因此提高 了 CA 用于模拟景观格局动态变化的可靠性和可行性。
1740
安徽农业科学
2011 年
1． 1． 1 元胞与元胞空间的扩展。元胞空间不再是抽象的空 间，它与实际地理空间相对应，并可以抽象为二维的地域或 研究区。每一个元胞可以具有地理含义，如一定大小的土地 覆盖（ 利用） 单元。 1． 1． 2 元胞状态的扩展。地理元胞可以有多种状态，其状 态定义为表征地理实体或现象的指标（ 土地的适宜性等） 、土 地利用类型（ 城市用地、耕地、林地、园地或者城镇用地） 、等 级（ 如土地质量） 等属性的集合。 1． 1． 3 元胞状态转换规则的扩展。转换规则可以视为景观 生态格局的动态变化在微观上体现出来的变化规律。由于 动态演化十分复杂，除受局部个体间相互作用的影响外，还 受各种宏观的政治、经济及社会因素的影响，因此，CA 模型 的状态转换规则必须兼顾微观与宏观社会经济因素，建立综 合的多层次规则。而且规则在元胞空间和时间上是不同构 的，应该随区域差异和时间而调整。 1． 1． 4 时间概念的扩展。CA 模型中的模拟时间必须和景 观生态格局动态变化的真实时间建立对应关系，否则，建模 就失去了利用价值。一般采用历史数据来建立两者之间的 联系。
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2011，39（ 3） ： 1739 － 1743
责任编辑 朱淼 责任校对 李岩
基于元胞自动机的月亮山景区景观格局动态模拟
李 晖1 ，李志英1 ，刘大邦1 ，易 娜1 ，杨树华2，3 ，李国彦4
（ 1． 云南大学城市建设与管理学院，云南昆明 650091； 2． 云南大学生命科学学院，云南昆明 650091； 3． 云南大学生态学与地植物学研究所，云南昆
明 650091； 4． 昆明理工大学，云南昆明 650093）
摘要 研究以中国云南省“三江并流”世界自然遗产地月亮山核心景区作为实例，依据 1994 年和 2004 年 Landsat TM 多光谱遥感影像， 基于元胞自动机（ CA） 模型进行景观格局的时空动态模拟，用灰色局势决策方法确定邻域转换规则，同时用 Monte Carlo 法考虑了模拟时 转换的随机性。对 4 种情景进行了趋势预测： 按原有模式演变； 按聚集模式演变； 按生态模式演变； 按廊道生态模式演变。结果表明： 依 据研究区 1994 年的景观格局现状对 2004 年未来演变情景总趋势预测结果与实际相符； 在信息不完全的情况下，邻域转换规则可以根据 景观特征的动态变化随地理空间位置和时间而变化； 该方法用于景观格局动态变化的预测是可行的。实现了对景观格局的动态模拟及 规划方案的评估，为景观生态规划方案的确定提供了支持。 关键词 景观生态规划； 元胞自动机； 灰色局势决策； 转换规则； 月亮山景区 中图分类号 TU 985． 13 文献标识码 A 文章编号 0517 － 6611（ 2011） 03 － 01739 － 05
系统水平上产生复杂结构和行为的离散型动态模型，其最大 优点就在于可以把局部小尺度上观测的数据结合到邻域转 化规则中，然后通过计算机模拟来研究大尺度上系统的动态 特征［3］。