地理模拟优化系统(GeoSOS)及其在地理国情分析中的应用

第一次全国地理国情普查工作已基本完成,需要对所获取的地理国情监测数据进行空间统计分析,以得到地理国情的时空分布模式、演变规律及发展趋势,形成地理国情信息和知识。地理国情监测生成的基础数据源,可用于土地资源集约利用、城乡及城市群协调发展、生态环境保护等问题的空间智能决策分析,但目前有效的模拟分析工具还比较缺乏。笔者提出的地理模拟优化系统(GeoSOS)理论框架,耦合了地理过程模拟预测和空间优化,为上述研究提供了有利的理论支持和实用工具。为进一步方便与GIS进行无缝的链接,本文提出了基于ArcGIS插件的GeoSOS以方便进行高效的地理模拟分析。并以快速城市化地区的城市扩张与生态保护研究为例,通过在地理国情信息分析中的应用,得到了一些重要的发现。模拟结果显示,按照现在的发展趋势,广东省优化开发区域在2020年其土地开发强度将超出规定的约束指标,并发现各区域均存在大量城乡建设用地占用生态保护压力等级高和较高地块的现象,而基于土地开发强度和生态保护双重约束的城镇化扩张能够在满足约束指标的同时获得更紧凑的景观格局。表明GeoSOS及其ArcGIS插件可以成为地理国情信息分析的有利工具,并给出了今后需解决的问题和发展方向。

基于地理模型与优化的城市扩张与生态保护二元空间协调优化

协调城市扩张与生态敏感区保护之间的矛盾是当前我国新型城镇化建设中的一项重要任务,但基于传统供需平衡模式或历史惯性驱动模拟的城市规划布局可能导致一系列潜在的生态环境问题。根据城市发展具有历史惯性驱动和空间规划引导的双重特性,提出将地理模拟与优化(Geographical Simulation and Optimization Systems,简写为GeoSOS)等复杂GIS空间分析技术引入规划决策分析。通过利用最小累积阻力模型获取生态敏感区保护压力格局,并利用元胞自动机模型进行城市扩张模拟,分析城市惯性扩张模式对生态敏感区的潜在影响;然后根据生态敏感区保护和城市空间扩张的协调性发展目标进行生态适宜性评价,进而利用蚁群智能空间优化配置模型产生一种优化的城市空间布局方案。研究以我国珠江三角洲地区的广州市为案例,详细分析了基于GeoSOS的城市扩张与生态保护的协调决策过程。结果表明,整合了城市发展惯性与生态敏感区保护双重目标的空间优化布局方案,比单纯基于地理模拟进行规划布局更符合生态型城市建设需求,研究所提出的城市与生态二元空间协调分析框架可为城市规划提供可靠的定量决策支撑。

地理模拟优化系统(Geo SOS)在城市群开发边界识别中的应用

城镇化是一种复杂的地理时空演变过程,如何利用地理过程机制分析未来城市增长情景是实施科学空间规划的基础。针对复杂地理过程分析,我们在国际上较早提出了地理模拟优化系统( Geographical Simulation andOptimization Systems,GeoSOS)理论并构建了相应的技术解决方案。目前,统筹谋划城市、农业和生态三类空间并协调好城市开发边界与永久基本农田和生态保护红线的空间关系,是自然资源监管的核心工作内容之一。城市群作为今后我国城镇化推进过程中一种高级空间组织形式,研究和探索城市群开发边界的识别更是一项重要的规划科学命题。本文以长株潭城市群为例,阐述了GeoSOS 理论及其模型方法在城市群开发边界识别中的应用效果。研究表明,GeoSOS 是认知地理过程机制的有效理论和工具,可以为城市群开发边界识别提供重要的技术实现途径。然而针对复杂人地关系调控,今后GeoSOS 还需进一步改善,发展多尺度协同与多主题融合的精细化模型。

“三规合一”服务的空间信息技术:地理模拟与优化

中国的国民经济和社会发展规划、土地利用总体规划以及城乡规划都是法定规划,但由于规划主体、技术标准和编制办法、实施手段和监督机制等的不同,导致"三规分离"、各个规划之间相互冲突的问题较为突出。虽然国家为了消除冲突,正在开展"三规合一"的有关工作,但缺乏有关技术手段的支持。本文以地理信息科学为出发点,对地理过程建模在国内外研究中的应用进行了总结,阐述了地理模拟与优化的框架体系可以成为目前中国正在进行的"三规合一"工作的重要理论和方法支撑。