基于元胞自动机和多准则决策的潜在土地适宜性评价模型系统 - 图文

(x,y)位置单元格相对于状态S的适宜性转换概率。这个概率可以用公式4.4来表达：

ttPxy??(rxy)?exp[?(trxyrmax?1)] (4.4)

t式中Pxy是在t时刻坐标(x,y)位置单元格相对于状态S的适宜性转换概率，0?Pxy?1，，?的取值是1到10之间的实数。?的值对适宜性?是离散参数（表示离散程度的参数）

评价结果具有约束作用。?的值越大，对评价就有更严格的约束作用。所以这个参数对整个评价的格局具有很关键的作用。rmax是rxy中的最大值。rxy是在坐标(x,y)位置的单元格状态S的评估适宜性转换强度。

tt5．系统功能

5.1 地图操作功能

系统实现了GIS基本地图操作功能，如放大、缩小和浏览等；系统还提供了地图信息的读取输入、结果图层生成和输出以及空间拓扑分析、地图渲染功能模块和适宜性分类统计功能。

5.2 层次分析法获取多准则因子权重

本功能模块主要是获取土地适宜性评价中多准则因子的权重值，位置列在菜单栏中。点击选项，将自动从专家知识库中加载多准则因子的两两因子比较值，系统将其构造成成对比较矩阵。如果需要对专家知识修改，可以点击

按钮，在Excel中编辑两两因子比

较值。点击运算，将输出各准则因子的权重值，并自动作为空间权重敏感性分析和土地利用适宜性模拟的输入参数。结果如图 4所示：

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图 4层次分析法界面及运算结果

5.3 多准则因子空间权重敏感性分析

本功能模块是从定量分析的角度研究准则因子发生某种变化对某个或一组关键指标影响程度。其实质是通过逐一改变相关变量数值的方法来解释关键指标受这些因素变动影响大小的规律。在此，权重敏感性分析的设计实现结合了GIS技术，通过空间的视角来发现权重对适宜性评价结果空间分布的影响。研究内容主要包括四个方面： （1） 通过对准则因子权重的一定量的改变来探究评价结果的稳定性； （2） 确定哪些准则因子对权重的变化特别敏感； （3） 在准则和评价的等级内定量化的表示变化； （4） 对评价结果的空间变化做可视化展现。

首先读入所有需要的准则图层（本系统使用栅格图层作为准则图层的格式，各个准则图层需要有相同的格网大小和空间参考系统）。然后获取各个准则因子的权重值，如果没有权重值，则需要先进行层次分析法运算来获取各准则因子的权重值。此外还需要输入四个参数： （5） 选择主变化准则（比如坡度）。主变化准则因子按一定的比例变化准则的权重值，其

他的准则按原先的比例变化权重值，并保证所有权重之和为1。

（6） 为RPC（range of percent change）赋值。RPC的值代表了主变化准则权重的不确定

性的范围，该范围的确定需要知识信息的支持。

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（7） 为IPC（increment of percent change）赋值。IPC是权重变化的百分比步进值，可

以按照研究的需要和计算量来选定。

（8） 选择输出图层文件的路径和输出文件的名称。

按照设定的参数值和输出路径，工具生成和显示对应的图层。比如设定的RPC值为20%，IPC值为1%，那么就会依次生成40个评价结果图层；同时生成一个汇总表格，统计土地利用适宜性评价结果相对于原评价（基准评价）结果的变化情况。该汇总表统计的内容包括各个准则重新分配权重后的权重值，各个适宜性级别所属格网的数量，适宜性评价结果的变化情况。根据该汇总表，还能生成统计图表，更直观的展现敏感性分析的结果。

5.4 基于元胞自动机的土地利用适宜性模拟

本功能模块主要是用来模拟土地的潜在适宜性。首先通过层次分析法计算并返回土地评价各准则因子的权重值。然后在主界面左侧选择“CA Simulation”选项卡，在该选项卡对应的面板上，需要对土地利用适宜性模拟的参数做一定的配置，包括选定领域效应的初始图层（这里以灌溉用地0-1图为初始图层），选定限制性因子图，设定离散参数，选择输出结果的存储路径等。其中离散参数的设定是最重要的一步。完成参数选定之后，点击“Run”按钮执行模拟过程（错误！未找到引用源。），直到适宜性分布到达稳定状态，结束模拟过程，获得最终的潜在适宜性评价结果。

模拟过程中，可以尝试使用不同的离散参数对土地利用适宜性进行模拟。不同的离散参数值?，会生成不同的模拟结果，它能控制适宜性分布的离散程度。较小的?取值，对应比较乐观的评价模式，即开发中为灌溉农业提供了比较充足的资源。而较大的?取值则会把灌溉适宜性概率降低，对应不太乐观的评价模式。

错误！未找到引用源。给出了五张适宜性评价结果图，分别对应于?取值为1，2.5，5，7.5和10情况下生成的评价结果，评价中准则因子的权重保持不变。

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图 5运行模拟过程

图 6五种评价模式下的潜在土地利用适宜性评价结果

6．功能亮点

6.1 提出潜在土地利用适宜性评价新方法

本系统给出了基于元胞自动机和多准则决策的适宜性评价新方法，这也是土地适宜性研究领域首次运用元胞自动机理论来实现评价的工作。元胞自动机是典型的地理模拟系统，具

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