艾德思：考虑数据源误差的土地利用模拟中元胞自动机邻域配置特征的量化与分析



元胞自动机(CA)已经在土地利用研究中应用的越来越多.然而,邻域配置作为CA模型的基本元素,对模拟结果的准确性有着显著的影响.此外,来自数据源的误差也可能会在CA模型模拟过程中得到传播.本研究的目的是分析邻域配置对CA模型的影响,并进一步探讨其对数据源误差的抗干扰能力.我们分别利用基于统计的CA模型和几种邻域类型,对武汉市土地利用变化进行了实证分析.

结果表明,不同邻域类型的模拟结果存在显著差异.此外,不同的邻域对数据源误差的响应也不同.根据这些结果,我们发现:(1)具有较大邻域和平面邻域类型的邻域配置,有助于提高预测精度;(2)上述邻域配置对数据源误差具有较高的抗干扰能力,并能产生更稳定的模拟结果.此次研究为CA模型的尺度选择提供了综合依据,并考虑了数据源误差,有助于提高土地利用变化的研究水平.

图1  三组邻域类型:线性/平面/带状

图2  六种邻域类型下不同邻域尺寸的Kappa系数

表1  所有邻域配置的kappa系数

图3  邻域尺寸为7×7时邻域类型对数据扰动的响应:

(a)数据扰动下模拟结果的kappa系数

(b)数据扰动下模拟结果的标准差

表2  考虑数据扰动的7×7邻域类型的Kappa系数

图4  邻域尺寸对平面邻域型数据扰动的响应:

(a)数据扰动下模拟结果的kappa系数

(b)数据扰动下模拟结果的标准差

创新点:

本文考虑到数据源误差的存在及其在CA模型中的传播,通过在数据源中加入一些扰动误差来研究不同邻域配置的CA模型的响应.

引用格式: 

Hao Wu, Lu Zhou, Xu Chi, Yan Li, Yu-rong Sun. Quantifying and analyzing neighborhood configuration characteris- tics to cellular automata for land use simulation considering data source error[J]. Earth Science Informatics, 2012, 5(2):77-86. 

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