元胞自动机在城市土地利用规划中的应用
一．研究背景及进展
1.1城市土地利用研究背景和进展
随着中国社会主义市场经济体制的不断完善，计划导向的土地利用规划也逐步向社会主义市场经济体制下的土地利用规划转变。借鉴国际上市场经济国家土地利用规划的经验，建立具有中国特色的土地利用规划体系成为必然。对国际上土地利用规划的对比研究有以下主要观点：
美国的土地利用规划更多采用公众参与的方法，参与者包括房屋所有人、社会活动家、房地产开发商、联邦和州政府、规划委员会以及民选官员包括城市议会会员。同时，美国基于可持续发展的土地利用规划设计了保护生态环境、维持生态平衡、注重新技术的应用、提高土地利用效率和控制人口增长的一系列政策。
联合国粮食与农业组织（FAO）的土地利用规划指南强调土地利用规划作为最佳土地利用的选择，是以土地评价为基础的，而且不仅包括自然的适宜性评价，也包括经济效益的评价和环境效应的检验，这是编制规划方案和方案选择的科学基础。
英国规划的体系由国家级规划、区域性规划、郡级规划、区级规划组成。国家级规划叫规划政策指南，提出全国性的土地利用方针政策，以白皮文件的形式下发。地区规划又叫区域规划指南，通过召开区域协调会议制定。郡级规划也叫结构规划，由每一个郡级的规划机关在土地测量基础上，与相关委员会协商后提出本郡土地利用的方针、政策及发展的框架结构。区级规划也叫地方规划，是一种详细的发展和实施规划。
科学发展观对土地利用规划的科学性提出了较高的要求，土地利用规划的应用基础研究尤为重要。从2002年国土资源部启动12个县级规划试点工作，2003年又启动14个地（市）级规划修编试点，2004年土地利用规划修编的重新开始，到2005年关于土地利用规划前期研究工作的国办[32]文的颁布，新一轮土地利用规划稳步开展。相应的土地利用规划相关研究也日益深入，但与城市规划相比，与作为中国空间规划重要组成部分的地位要求还有一定差距。但这些研究的广泛开展标志着中国土地利用规划逐渐走上了新的轨道，是提高中国土地利用规划科学性的重要基础。
城市总体规划和土地利用规划同属空间规划，受空间规划理论和方法的指导。从发展历程而言，两者都经历了开发、发展、控制和保护的不同阶段，或者是物质规划、生态规划、社会规划、文化规划等不同的阶段；就指导理论而言，更具有大体一致的内容；而就实体理论而言，由于规划具体内容的不同而有所差别。但在具体的技术和方法上，都是针对空间问题进行分析、预测和布局的，因而具有相似的方法。两个规划在理论和方法上的一致成为未来两个规划走向一体化的基础[1]。
1.2元胞自动机的研究背景及进展
元胞自动机即Cellular Automata，称作单元自动机，简称CA。起源于20世纪40年代，“现代计算机之父”冯.诺伊曼设计可自我复制的自动机时，参照了生物现象的自繁殖原理，提出了元胞自动机的概念和模型。它是一时间和空间都离散的动力系统，散步在规则格网中的每一元胞取有限的离散状态，遵循同样的作用规则，依据确定的局部规则同步更新，大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化，不同于一般的动力学模型，元胞自动机不
是由严格定义的物理方程定义的物理方程或函数确定，而是用一系列模型构造的规则构成。凡是满足这些规则的模型都可以算作是元胞自动机模型[2]。20世纪70年代，Conway编制的“生命游戏”是最著名的元胞自动机模型，显示了元胞自动机在模拟复杂性系统的无穷潜力。引起了物理、数学、生物、计算机、地理等领域专家的兴趣，“生命游戏”被认为是元胞自动机研究的真正开始。20世纪80年代是元胞自动机理论的大发展时期。沃夫曼从动力学的角度对元胞自动机进行了分析，并将计算机理论应用于元胞自动机的研究。20世纪90年代元胞自动机在各个领域得到了广泛的应用。此后元胞自动机主要应用在计算机图形学、生物学、复杂的社会经济现象如城市发展模拟与预测，热扩散，并行计算等领域。
1.3文献综述
福建师范大学地理科学学院的杨陈照在介绍元胞自动各要素的基础上，通过与经典CA “生命游戏”的对比，综述了近年来城市元胞自动机在邻居、元胞状态和转换规则的扩展等三方面取得的研究成果。最后指出“影响因素权重应该随着模型的执行保持动态的变化”在未来研究中的重要意义[3]。
2007年，武汉大学资源与环境科学学院的杨小雄等分析了我国当前土地利用规划布局的不足，对标准的元胞自动机模型的元胞涵义、规则定义等进行了扩展，探讨了元胞自动机模型在政策及相关规划约束、邻域耦合、适宜性约束、继承性约束及土地利用规划指标约束下的土地利用规划布局的元胞自动机模型。以广西东兴市为例进行了模型的仿真运行和结果分析[4]。
北京师范大学资源学院的何春阳、史培军等综合自上而下的系统动力学模型和自下而上的元胞自动机模型，从宏观用地总量需求和微观土地供给相平衡的角度，充分利用系统动力学模型在情景模拟和宏观驱动因素反映上的优势与元胞自动机模型在微观土地利用空间格局反映上的优势，发展了土地利用情景变化动力学LUSD(Land Use Scenarios Dynamics model)模型[5]。
安徽工业大学机械工程学院的王璐、岑豫皖等人针对传统元胞自动机模型中栅格式规则空间模拟复杂地理元素精度不高的问题，提出一种基于土地区块特征的非规则空间元胞自动机模型，以地理单元实质不规则实体形状作为元胞空间单元，进行土地利用变化的仿真模拟，运用MapInfo建立非规则空间元胞自动机模型的应用软件[6]。
中山大学地理科学与规划学院的杨青生以珠江三角洲城市快速发展的东莞市为例，运用元胞自动机(CA)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)从历史数据中建立城市空间扩展的CA，将土地资源节约利用程度与城市用地空间聚集程度相结合，在评价城市用地空间聚集程度的基础上，通过不断增加离市中心距离权重和离公路距离权重，调整CA的参数，模拟节约土地资源，城市用地在空间上紧凑布局的城市形态，并以调整参数的模型模拟结果为基础，分析了实现城市用地空间上紧凑发展，土地资源节约利用的政策[7]。
二．CA思想概述及其特点
元胞自动机的基本思想就是将系统分解为多个元胞，根据任何系统中各相邻单元之间存在一定的交互作用关系，而每个单元的状态都是整个系统在一些简单的规则作用下不断进化的结果。只要通过一些方法找到这些规则，那么，复杂的系统就可以使用这些规则来预测系统将来的发展情况，而这些规则本身确实十分简单的，并且可以通过对简单系统的研究得到。可以说，CA就是一种结构很简单的模型，可以让大量的简单单元在某些简单的本地规则作用下产生各种复杂的系统状态。
CA的特点主要表现在以下个方面[8]：
（1）空间上的相互作用是局部的，演化规则是局部的，而动力学行为则是全局的。每一个元胞下一步的演化状态取决于周围元胞的状态。
（2）演化过程是同步、并行的。模拟过程具有隐含并行性。
（3）时间上的因果关系具有局部性。
（4）整体离散性。CA不仅时间离散、空间离散，甚至在函数取值也离散化。
三．CA的应用方法
CA方法是一种用来分析一个静态或动态系统的方法，它主要通过对一个系统的抽象化，模型化来定义一个系统的状态，而在此过程中，它不象一般的数学物理方法那样死板的描述或仿真一个系统，因此，在分析一个较为复杂的系统时，那将是十分困难的，甚至是不可能的。CA方法采用了一些新的思想来简化分析过程，同时又可以达到较好的仿真效果，同时它又更为稳定和可靠。CA方法分析一个系统包括以下几个方面内容：
3.1确定要研究的对象系统的性质
1．此系统是否一个自组织系统(Self-Organization)因为对于一个系统：是否自组织系统是决定在分析系统过程中如何划分模块和简化数学模型的重要参照依据之一，因此在用CA 方法分析系统时，若此系统是自组织系统，即在系统内部只有本地交互因素，而无外界相关因素。那么，此系统将表现出一种相对稳定性(Robust)。这样将有利于整个系统的综合分析，而实际上，系统因存在混沌吸引子(Attractors)而呈现一种混沌状态。
2．此系统是一个静态系统还是一个动态系统：因为要确定系统是动态还是静态是涉及到确定后来的算法的重要因素，因为静态系统和动态系统的建模是完全不同的，静态系统的内部结构是稳定的，而动态系统是不稳定的，但可能系统特性是收敛的。
3．此系统是一维、二维系统还是三维或多维系统：因为系统的状态与系统的维数关系密切，同时维数不同CA方法的应用也不同，而且还可能包括线性维和非线性维。
3.2确定系统规则
系统规则的确定是整个系统CA分析的核心。CA在处理系统时，总是将系统细分为可以建模的单元，这些单元的分析是较为简单的，我们将一个建模单元的各种状态在外界条件下的变化情况确定下来，然后通过一些方法确定整个系统的各个单元状态来预测其他单元以至整个系统各个单元的状态，故规则的确定及完善情况也关系到将来系统状态预测的结果。
3.3系统结构的规划
系统结构的确定是整个系统CA分析中也是相当重要的。CA在够建过程中，总是考虑到系统的结构。系统在确定了状态迁移之后，就可以确定系统的逻辑结构，将这些结构进行综合和优化之后，就可以将模块化的结构投入使用。
四．CA在城市土地利用规划建模中的应用
4.1城市土地利用规划元胞自动机
由前述，CA的核心思想是“系统的复杂性源于规则”即利用简单的规则构造出纷繁复杂的系统在这个复杂的系统中分散着无数个适应简单规则的个体。将这一简单规则用一定的
函数式或方程式等数学模型表达出来即为模型。将模型应用于土地利用规划中，分散的每一地块即为的单元地块的土地利用类型则为单元所处的状态，相邻地块间的集散效应便可理解为的邻域作用，而其转移规则表现在不同土地利用类型之间的转换。主要是利用简单的局部规则和离散的数据处理方法通过构造一定的模型结构将目标状态量化来描述复杂的、全局的和连续的系统。
城市空间结构演变受诸多因素影响，包括区域的社会经济条件、人口状况等；离市中心的距离、离道路的距离等空间变量也对城市的发展有重要的影响；另外，邻近范围的影响是CA模型的主要考虑因素。
城市空间结构演变和空间变量之间的关系，可以利用城市经济学中投标地租理论来说明。按照单一中心城市投标地租理论，城市土地利用变化的主要因素是离市中心的距离。随着离市中心距离的增加，可进入性降低而交通费用在增加。不同的土地利用者按照土地利用的方式会支付不同的地租，这种支付的地租就是投标地租。土地交易中，支付最高地租的用户就可以得到这块土地，从而使土地利用类型发生转化。当然，实际的土地转换非常复杂，不仅受到土地元胞本身的属性、所处的区位、交通条件和地理条件、邻近范围土地利用类型等的作用，政府规划因子、保护区等对城市发展的空间结构有重要的影响。
因此，在城市模拟中，需要根据这些诸多因素来确定土地转化的概率。这种土地转化的概率可以通过多元逻辑回归模型表达。运用逻辑回归模型的CA模型为城市模拟提供了新的思路。模拟城市时，元胞的城市发展概率与这些全局变量、区域变量、局部变量有关。利用CA模型可以有效地模拟城市空间结构的演变过程，其模拟过程是由转换规则来控制的。在定义CA的转换规则时，需要确定模拟对象的一系列影响因素。
4.2城市土地利用规划元胞自动机模型建立的基本流程
利用元胞自动机进行区域土地利用规划布局，是从土地利用现状出发，通过土地利用方式的迭代来实现土地利用的规划目标。对于N种土地利用类型，每个元胞可以有N×N种可能的变化，但在规划期内，土地利用之间的转换受到人为的控制，建立约束性的元胞自动机规划布局模型，其实质就是通过在CA模型中加入一些约束性条件来控制模拟过程，使元胞的转换按预定的方向发展，从而实现土地利用规划布局。
在元胞的转换中，往往受到各种力量的制约：①元胞的转换与周围元胞有关，即邻居元胞与中心元胞具有耦合作用；②元胞的转换受原土地利用的影响，即土地利用具有继承性(惯性)；③土地利用应与土地适宜性基本一致，即元胞的转换受到土地利用适宜性影响；④土地利用布局受政策性及相关规划制约；⑤根据一定规则转化的元胞面积应与土地利用总体规划控制指标一致，包括与土地利用总体规划控制的各区域指标一致。为了建模和计算的方便，上述约束条件本文分别称之为邻域耦合作用、继承性约束、适宜性约束、政策及相关规划约束、指标性约束。在规划布局中，为了使各类用地布局相对集中，当一个元胞或元胞的组合转化为某类用地时，其周围的元胞也可能转化为相应的地类，则该元胞或元胞组合称为种子。其模型流程如图1。
图1 土地利用规划布局流程图
4.3城市土地利用规划元胞自动机模型的表达
4.3.1定义元胞、元胞的状态集、邻居
在土地利用规划布局中，元胞是一个栅格单元，一般用二维空间数据模型来表示；不同的研究目的，栅格单元的大小一样，在土地利用规划布局模型中，每个元胞(栅格)的边长可根据研究的需要确定。由基本农田、一般农田、园地、林地、牧草地、城镇用地、独立工矿用地、农村居民点、水产养殖用地、未利用土地等10种地类组成元胞的初始状态。鉴于土地利用的复杂性，在土地利用布局中，邻居的定义可更加灵活，邻居的构形可以是非平衡、非对称的多种形式，邻居半径可能不同。对于城镇用地、独立工矿用地、特殊用地、农村居民点用地，其邻域可定义为：在按摩尔型确定基本邻居的基础上，检索确定空间内所有邻居的交通属性。
在元胞实体属性表中，交通属性取值定义为：0表示邻居空间内无交通线通过，1示中心元胞无交通线通过，2表示中心元胞有交通线通过。选择基本邻居空间内的交通属性值大于等于1的元胞为真实邻居，对于其他用地类型，则按摩尔型确定邻居。
4.3.2元胞转换及转换函数
在元胞状态和邻居构形及约束确定的条件下，元胞的状态变化可表示为：
),,,,(,1t j i t i t i t i t i t i N I C B S f S =+ （1） 式中，是元胞i 在t+1时刻的状态组合；是元胞i 在t 时刻的状态组合；是元胞i 在t 时刻的政策与相关规划约束；是元胞i 在t 时刻的土地利用适宜性约束；是元胞i 在t 时刻的土地利用的继承性约束；是以元胞i 为中心元胞，在t 时刻与邻域元胞j 的耦合；f 是转换函数；t 是时间。
1+t i S t i S t i B t i C t i I t
j i N ,从式（1）可以看出，元胞的状态转换并不是确定的，它受转换函数的制约，其转换函
数为： （2） ),,,(1),(1),(1),(1),(1),(+++++=t ij sk t i sk t i sk t i sk t i sk N I C B f P 式中，是元胞i 在t 至t+1时段内由土地类型s 转换为k 的转换指数；是元胞i 在t 至t+1时段内由s 转换为k 的政策与相关规划性约束；是元胞i 在t 至t+1时段内由s 转换为k 的适宜性约束；
是元胞i 在t 至t+1时段内由s 转换为k 的继承性(惯性)约束；是元胞i 在t 至t+1时段内由s 转换为k 的与邻域元胞j 的耦合。
1),(+t i sk P 1
),(+t i sk B 1),(+t i sk C 1
),(+t i sk I 1),(+t i sk N 4.3.3各约束条件的作用机制及转换指数的测算
在影响土地利用规划布局的诸因素中，各因素的作用性质并不相同，有的约束程度与因素指标的高低有关，可称之为一般性约束，其取值可根据其模糊隶属关系取0～1之间；有的在规划期内难以改变或不能改变，包括政策与相关规划因素、继承性因素，这些可称之为强制性因素，其取值为0或1。式（2）可表示为：
1),(1),(1),(1),(1),()1()1(+++++??+?+=t i sk t i sk t ij sk t i sk t i sk I B N C P （3） 4.3.4转换规则
转换规则是元胞自动机模型的核心，它决定了元胞自动机的动态转化过程。转换规则集中体现了空间实体之间的相互作用。式（3）考虑到了元胞邻域、元胞适宜性、继承性、政策及相关规划约束对元胞转换的影响，但元胞能不能发生转换应该由规划的目标来决定，在土地利用规划的指标控制性约束下，通过一定的规则来完成元胞转换，从而完成土地的利用规划布局。
),(1),(G P F L t i sk += （4）
式中，L 表示土地利用规划布局；表示元胞在t 至t+1时段内由土地类型s 转换为k 的转换指数；G 表示土地利用规划的控制指标；F 表示函数，该函数主要表现为以下规则。
1
),(+t i sk P 规则1：在规划期内，假定土地控制指标依次满足基本农田、一般农田、城镇用地、独立工矿用地、特殊用地、水产养殖用地、农村居民点用地、园地、林地、牧草地、未利用土地，则在前一种土地利用类型布局完成的基础上，完成下一种土地利用类型的布局。
规则2：种子是指各规划用地最具转换潜力的初始元胞或元胞组合。在进行种子的选择前，应设定各规划用地转换指数的阈值(以下称种子确定的阈值)，以元胞i 从规划基期年到规划目标年(即从t 到t+1时段内)转换的指数Pt+1(sk ，i)高低作为元胞转换的基础。当转换指数大于种子确定的阈值时，则确定为种子；反之，则不作为种子。同时，种子选择应在各下级行政区域之间基本平衡。
规则3：在进行种子的扩张前，同样应设定各规划用地转换指数的阈值(以下称种子扩张的阈值) ，方法同规则2。当转换指数大于种子扩张的阈值时，则扩张；反之，则不扩张。
规则4：在进行种子的扩张时，扩张元胞应同时满足以下3个条件：①扩张元胞与种子元胞在空间上是拓扑邻接的；②扩张元胞与种子元胞在属性上表现为用地类型相同；③扩张元胞的转换指数要大于种子扩张的阈值。
规则5：当元胞由一种土地类型转换为另一种土地利用类型后，它与邻域元胞之间的耦合作用将改变，邻域元胞的转换指数应重新计算。
规则6：假定一种土地利用类型发生转化后，则在模拟周期内假定它不能再转化为其他类型。
规则7：各土地利用类型的元胞转换数量按以下公式控制：
A M Q q /= （5）
式中，为q 类土地的元胞数量；M 为q 类土地的规划控制面积；A 为元胞面积。
q Q 4.4城市土地利用规划元胞自动机的应用结论
上述基于约束条件的元胞自动机土地利用规划布局方法，基本符合土地利用规划布局的要求；采用模糊关系来反映各因素的约束机制，是土地利用规划布局智能化处理的关键环节；同时，通过参数调整可得到不同的规划布局方案，为方案的优选提供了可能。
城市土地利用CA 模型的转换规则定义很大程度上依赖于主观直觉与经验，不可避免地带有一定的人为性，如何更加全面、合理地定义转换规则尚待进一步探索。
五．结论
元胞自动机作为一种通用的时空动态模型，已成为城市增长、扩散和土地利用演化、土地利用规划情景模拟等方面的研究热点。元胞自动机在土地利用规划布局方面的研究正处于探讨阶段，并在基本农田保护区的自动生成方面已取得一些成果，但对如何利用元胞自动机进行区域土地利用规划布局尚未系统地研究。本文通过基于约束条件的元胞自动机与GIS 相结合来进行土地利用规划布局研究，对于消除常规模拟方法所带来的弊端，提高土地利用总体规划的科学性、合理性具有重要的理论和现实意义。
参考文献：
［1］蔡玉梅．2000年以来中国土地利用规划研究综述［J ］．中国土地科学，2006，20（6） ［2］吕凯．元胞自动机的研究及模型的建立［D ］．哈尔滨理工大学，2007
［3］杨陈照．城市元胞自动机的研究进展［A ］．中国科技信息，2006，12
［4］杨小雄，刘耀林等．基于约束条件的元胞自动机土地利用规划布局模型［C ］．武汉大
学学报信息科学版，2007，32（12）：1~4
［5］何春阳、史培军等．基于系统动力学模型和元胞自动机模型的土地利用情景模型研究
［C ］．中国科学D 辑地球科学．2005，35（5）：464~473
［6］王璐、岑豫皖等．基于区块特征的元胞自动机土地利用演化模型研究［J ］．地理与地
理信息科学，2009，25（3）：1~4
［7］杨青生．基于元胞自动机的土地资源节约利用模拟［J ］．自然资源学报，2009，24（5） ［8］赖日文，孟宪宇，王婷婷．基于GIS 与CA 模型的小城镇土地利用规划研究［J ］．现
代城市研究．2006（11）
城市规划与土地利用总体规划的关系： 相同之处：1、都有相关的法律依据，土地利用总体规划依据的是《土地管理法》城市规划依据的是《城乡规划法》 2、组织领导，都由各级人民政府负责组织 3、规划审批，都是分级审批 4、两规关系的法律规定，两规法律均规定 规划的不同之处： 1、规划的范围不同《土地管理法》第四条规定，国家编制土地利用总体规划，规定土地用途，将土地分为农用地、建设用地和未利用地。说明土地利用总体规划范围是相应行政级别辖区内全部土地资源，是从整体上把握区域内全部土地资源的合理利用、开发和整治。《城乡规划法》第三条规定，城市规划区是指城市市区、近郊区以及城市行政区域内因城市建设和发展需要实行规划控制的区域。城市规划区的具体范围，由城市人民政府在编制的城市总体规划中划定。 2、关于规划思路。两规的规划思路是不同的，这两规之间重要的相异之处。《土地管理法》第十八条明确规定，下级土地利用总体规划应当依据上一级土地利用总体规划。地方各级人民政府编制的土地利用总体规划中的建设用地总量不得超过上一级土地利用总体规划确定的控制指标，耕地保有量不得低于上一级土地利用总体规划确定的控制指标。应当确保省、自治区、直辖市行政区域内耕地总量不减少。由此可知，土地利用总体规划编制思路是依据上一级下达的建设占用耕地、新增耕地面积和净增耕地面积三项控制指标，本着“从供给制约和引导需求”，重在“控制”，而且是刚性的。城市总体规划编制时，没有自上下达的规划控制指标，城市的发展思路和城市规模是建立在对城市的社会、经济、历史、地理、资源、产业政策、人文背景等多因素综合分析，按照市场经济条件下城市发展的客观规律，提出城市发展目标和发展规模的设想，很少考虑耕地和基本农田保护的问题，是从需要出发，着眼于“发展”。 3、两个规划的行政主管部门不同 4、两个规划编制的工作路线不一样 5、从微观上来说，两大规划的统计口径和范围存在差异 6、规划期限不一样 土地利用总体规划和城乡总体规划（以下简称“两规”）同为指导地区经济发展的重要空间性规划，两规的充分衔接对城乡建设顺利进行和可持续发展都有巨大的促进作用。然而在两规的编制过程中，由于出发点、规划对象、范围等方面存在不同，导致两规无法充分衔接，如城镇用地规模和布局难以协调一致、城镇形态难以保持一致及基础设施规划布局不同等。两规内容的不一致使部分建设项目无法同时符合两个规划，从而不能实现用地。这样不仅降低了土地利用效率、浪费了两规的建设用地指标，而且让土地使用者无所适从，损害了政府职能部门的公信力。两规不能充分衔接与目前规划编制实施的制度方法有很大关系，系统地分析两规编制中存在的问题，并从制度的角度研究解决方案，是促使两规协调的关键。一、两规协调的基础 土地利用总体规划和城乡总体规划都是地方政府为了城市可持续发展、土地可持续利用而编制的，最终目标也都是为了合理利用土地资源，促进经济、社会与环境的协调、可持续发展，从根本上不存在矛盾。随着城市规划和土地利用规划两门学科的不断进步和完善，两规在编制中有越来越多的共通点，两规的方案更需要共同研究、相互衔接来确定，两规在前期研究、
元胞自动机(CA)代码及应用 引言 元胞自动机（CA）是一种用来仿真局部规则和局部联系的方法。典型的元胞自动机是定义在网格上的，每一个点上的网格代表一个元胞与一种有限的状态。变化规则适用于每一个元胞并且同时进行。典型的变化规则，决定于元胞的状态，以及其（4或8 ）邻居的状态。元胞自动机已被应用于物理模拟，生物模拟等领域。本文就一些有趣的规则，考虑如何编写有效的MATLAB的程序来实现这些元胞自动机。 MATLAB的编程考虑 元胞自动机需要考虑到下列因素，下面分别说明如何用MATLAB实现这些部分。并以Conway的生命游戏机的程序为例，说明怎样实现一个元胞自动机。 ●矩阵和图像可以相互转化，所以矩阵的显示是可以真接实现的。如果矩阵 cells的所有元素只包含两种状态且矩阵Z含有零，那么用image函数来显示cat命令建的RGB图像，并且能够返回句柄。 imh = image(cat(3,cells,z,z)); set(imh, 'erasemode', 'none') axis equal axis tight ●矩阵和图像可以相互转化，所以初始条件可以是矩阵，也可以是图形。以下 代码生成一个零矩阵，初始化元胞状态为零，然后使得中心十字形的元胞状态= 1。 z = zeros(n,n); cells = z; cells(n/2,.25*n:.75*n) = 1; cells(.25*n:.75*n,n/2) = 1; ●Matlab的代码应尽量简洁以减小运算量。以下程序计算了最近邻居总和，并 按照CA规则进行了计算。本段Matlab代码非常灵活的表示了相邻邻居。 x = 2:n-1; y = 2:n-1; sum(x,y) = cells(x,y-1) + cells(x,y+1) + ... cells(x-1, y) + cells(x+1,y) + ... cells(x-1,y-1) + cells(x-1,y+1) + ... cells(x+1,y-1) + cells(x+1,y+1); cells = (sum==3) | (sum==2 & cells); ●加入一个简单的图形用户界面是很容易的。在下面这个例子中，应用了三个 按钮和一个文本框。三个按钮，作用分别是运行，停止，程序退出按钮。文框是用来显示的仿真运算的次数。 %build the GUI %define the plot button plotbutton=uicontrol('style','pushbutton',...
土地利用规划 一、单选题 县级和乡（镇）的土地利用总体规划是（ C ）。 选择一项： A. 主要起宏观调控作用 B. 制定下一级土地利用总体规划的依据 C. 属于管理性和实施性规划 D. 属于战略性规划 题目2 基本农田的保护措施有（ D ）。 选择一项： A. 规定占用基本农田的审批手续和权限 B. 建立基本农田登记、损失补偿、地力保养、环境保护及监督检查制度 C. 确立政府在基本农田保护中的责任，逐级签订责任书直到村委会 D. 以上三项都是 题目3 要进行土地利用规划，是土地资源的特性决定的。首先是（A）。 选择一项： A. 土地面积的有限性 B. 土地资源位置的固定性和区域的差异性 C. 土地资源有多用途性 D. 土地资源的社会性 E. 土地资源各组成要素有整体性 题目4 乡级土地利用总体规划容的重点是（B）。 选择一项： A. 确定各区域的土地利用发展方向和管理措施 B. 安排好耕地、生态环境用地及其它基础产业、基础设施用地 C. 确定土地开发、利用、整治、保护的目标、方针 D. 综合研究提出各类用地的供需总量平衡指标 题目5 编制土地利用总体规划对资料数据进行分析，核心是（ D ）。 选择一项： A. 经济分析 B. 环境分析 C. 社会分析
D. 土地评价 题目6 土地利用总体规划的实施措施包括（ D ）。 选择一项： A. 法律措施 B. 行政措施 C. 经济与技术措施 D. 以上三项都是 题目7 土壤水分的总散失量比裸地（ B ）。 选择一项： A. 少 B. 多 C. 差不多 题目8 对于饮用水水质标准，应该是不含传染病菌和有毒物质或这些有害物质的浓度不至于致病，再就是水中溶解的化学元素不损害身体健康，最好是含对人体健康有利的（ A ）。 选择一项： A. 矿质元素 B. 维生素 C. 氧 D. 微量元素 题目9 地表和土地资源利用的一切物理、化学和生物过程均由（ A ）来控制。 选择一项： A. 温度 B. 肥力 C. 风力 D. 湿度 二、判断题 题目10 在自然条件恶劣地区，土地可塑性很大，生态平衡表现出很大的脆弱性，人类对土地资源的扰动很容易造成土地退化。错 题目11 土地的纬向地带性规律为由于距离海洋远近不同，降水或大气湿度造成的。 正确的答案是“错”。 题目12
城市规划与土地利用总体规划的关系
城市规划与土地利用总体规划的关系： 相同之处：1、都有相关的法律依据，土地利用总体规划依据的是《土地管理法》城市规划依据的是《城乡规划法》 2、组织领导，都由各级人民政府负责组织 3、规划审批，都是分级审批 4、两规关系的法律规定，两规法律均规定 规划的不同之处： 1、规划的范围不同《土地管理法》第四条规定，国家编制土地利用总体规划，规定土地用途，将土地分为农用地、建设用地和未利用地。说明土地利用总体规划范围是相应行政级别辖区内全部土地资源，是从整体上把握区域内全部土地资源的合理利用、开发和整治。《城乡规划法》第三条规定，城市规划区是指城市市区、近郊区以及城市行政区域内因城市建设和发展需要实行规划控制的区域。城市规划区的具体范围，由城市人民政府在编制的城市 总体规划中划定。 2、关于规划思路。两规的规划思路是不同的，这两规之间重要的相异之处。《土地管理法》第十八条明确规定，下级土地利用总体规划应当依
土地利用总体规划和城乡总体规划（以下简称“两规”）同为指导地区经济发展的重要空间性规划，两规的充分衔接对城乡建设顺利进行和可持续发展都有巨大的促进作用。然而在两规的编制过程中，由于出发点、规划对象、范围等方面存在不同，导致两规无法充分衔接，如城镇用地规模和布局难以协调一致、城镇形态难以保持一致及基础设施规划布局不同等。两规内容的不一致使部分建设项目无法同时符合两个规划，从而不能实现用地。这样不仅降低了土地利用效率、浪费了两规的建设用地指标，而且让土地使用者无所适从，损害了政府职能部门的公信力。两规不能充分衔接与目前规划编制实施的制度方法有很大关系，系统地分析两规编制中存在的问题，并从制度的角度研究解决方案，是促使两规协调的关键。 一、两规协调的基础 土地利用总体规划和城乡总体规划都是地方政
如何做好城市规划与土地规划衔接（ 在城镇化的快速发展进程中，面对越来越尖锐的土地矛盾，实现城市规划与土地规划两个规划的相互渗透、有机结合，已经成为加快城市化进程、推进城市经济快速发展的当务之急。本文就如何加强城市规划和土地管理，谈谈如何实现城市总体规划和土地利用总体规划的有效衔接。 、两个规划不协调的主要表现 1、地方政府以及相当多的规划编制单位，在编制总体规划时单一强调目标导向，有些目标过高过远。 2、地方政府急功近利，盲目扩大地盘，致使土地管理失控。而土地利用规划也没有实现预期目标：由于土地利用规划的目标太单一，在保护耕地的单一目标和发展经济的综合目标之间，地方政府往往更偏向于发展；信息不对称，用地指标一刀切，致使真正需要耕地用来发展的地区因为远远不够只有犯规，发展机会较少的地区因地多而浪费。 3、从根本上说是体制问题。科学性不够、实施不好、规划之间不衔接等，是各种规划共同的问题，从根本上说是体制问题。土地规划和城市规划衔接不好，反映了中央和地方的关系。土地规划是5级规划，有一个指标控制，所以地方规划首先要反映中央的意图。 但是就城市规划而言，由各个城市按照国家法律政策的要求编制，不排除很多地方单位完全按照地方政府的意图去编制规划。 二、两个规划不协调的原因分析 一是编制历史不同。城市规划在我国产生较早，在长期的实践中，积累了丰富的经验, 吸收借鉴了古今中外许多优秀的规划理论和方法，规划的科学性、可操作性比较强。土地利用规划20世纪80年代才在全国范围内开展编制工作，规划中主要用地指标由上至下分解，对实际发展用地的需求考虑不充分，造成土地利用总体规划滞后于城市总体规划。 二是考虑问题的出发点不同。城市规划是综合研究分析城市的性质、规模和空间发展形态，按照市场经济条件下城市发展的客观规律编制，从城市需要出发，着眼于发展，重在解决城市空间布局问题，统筹安排城市各项建设用地。土地利用规划从土地供给出发, | 考试 以上级下达的非农业建设用地控制指标为前提，切块用于城市建设，重在“控制” 大| ，在 各方面都对城市建设用地给予严格限制，不得突破上级下达的指标。 三是规划范围不同。土地利用总体规划范围比城市规划的范围大，它要对规划区内包括城市用地）全部土地的利用结构及其空间布局（包括城镇体系的用地布局）做出安排，而城市总体规划则着重对城市建设用地做出安排。在土地利用上，城市规划和土地利用总体规划是点和面的关系、局部和整体的关系。 四是规划统计口径不同。人口和用地规模都是两个规划最基本的规划依据和指标。两项最基本指
开题报告---土地利用现状及趋势分析与研究中国地质大学长城学院毕业设计(论文)开题报告 学生学号 1 专业班级土地资源管理3班 指导教师职称副教授单位农业大学 课题性质设计? 论文? 课题来源科研? 教学 ? 生产? 其它? 毕业设计(论文)省市丰宁县土地利用现状及趋势分析与研究题目 开题报告(阐述课题的目的、意义、研究现状、研究容、研究方案、进度安 排、预期结果、参考文献等) 一、研究目的、意义: 1.研究目的:土地利用现状分析是在土地利用现状调查的基础上进行的。通过 对土地资源的数量与质量、结构与分布，以及土地利用现状与开发等方面的分析，以明确规划区域的土地资源的整体优势与劣势、优势土地资源在全局中的战略地位、制约优势土地资源开发利用的主要因素，揭示土地利用中的成绩与问题，从而明确土地资源开发利用的方向和重点，提出改善土地利用、提高土地利用率和生产力的对策和途径，可以既发挥区域资源优势、强化区域土地系统功能，又强调人地协调发展的土地利用规划，为制定土地利用规划提供重要的科学依据。因此，土地利用现状分析是土地利用规划的基础和起点，是制定土地利用方针和编制土地利用规划的重要依据。 2.研究意义:对土地利用现状的分析与研究，是为了更好的了解丰宁县的土地利用情况，是土地利用更加趋于合理，从而节约、集约土地资源，科学制定土地利用规划，强化整体功能，取得经济、社会、生态整体优化的综合效益，进而促进丰宁县经济社会健康发展。二、研究现状:
1.国外土地利用研究现状:国外土地利用研究可追踪到杜能。19世纪前期对德国南部地区的研究，他提出了土地利用的模式。从早期的强调功能、追求理想城市形态的城市规划理念，到近代在欧美城市中出现的新古典主义式的城市改建计划。从20世纪40年代起，土地利用研究进入了一个新阶段，土地利用调查与研究在全球广泛开展。从20世纪70年代起，随着更广泛的资源调查和遥感等技术手段在资源调查中的应用，以及土地利用规划需求的发展，从土地清查到土地评价的研究逐渐开展起来20世纪90年代以来，土地利用研究具有了新含义，不仅研究土地利用的数量、状态与利用方式，而且将其作为全球变化研究领域的一个重要组成部分。归纳起来，这时期研究工作的一个重要特点是重视土地利用变化。 2.国土地利用研究现状:20世纪90年代以来，随着土地持续利用概念的出现和国际上研究的蓬勃展开，我国学者对土地持续利用也开展了大量研究。综观我国土地持续利用研究的专著和论文，主要研究容集中在以下几个方面:土地持续利用的理论研究;土地持续利用评价的指标体系与方法;农业土地持续利用;城市及其边缘区土地持续利用;土地持续利用驱动力;基于景观生态学的土地持续利用研究;持续土地利用规划:遥感和地理信息系统等在土地持续利用研究中的应用;土地持续利用综合研究模型。结合丰宁县土地利用的数据，丰宁县一级土地类8个，二级地类38个，三级地类3个。土地总面积8738.06平方公里。农业用地1082427.2亩，占土地总面积的82.58%;非农用地2282811.7亩，占总面积的17.42%。 三、研究容 1.引言 1.1丰宁县总体概况 1.2丰宁县土地资源要素概况 1.21地质要素 1.22地貌要素 1.23土壤要素
1.实施评价研究工作方案 一、实施评价目的 全面检查《规划》的编制情况、执行情况、实施效果、社会影响和节约集约利用水平；评价规划对于经济社会发展的适应程度，客观分析规划实施中存在的主要问题，并在此基础上，明确是否有必要修编和修改及其理由，提出改进规划编制和实施管理的对策建议，以促进规划目标、任务和措施更有效的实施。 二、实施评价的主要工作程序 1、明确规划实施评价的基本思路； 2、收集上轮规划编制和实施情况资料； 3、实地查看用地布局情况，了解规划的社会影响； 4、分析规划执行情况和实施效果； 5、总结规划编制与实施管理的经验教训，明确规划修编理由并提出具体建议； 6、进行成果整理，撰写实施评价报告。 三、研究内容 1、分析当地人口、产业与区域政策以及社会经济发展对土地利用的要求，明确土地利用与社会经济发展的关系； 2、规划目标和任务的实现程度，包括规划目标及主要用地指标、结构调整、用地布局调整的实现程度，规划管理（违反规划和调整、修改规划、规划重点项目）情况； 3、规划实施措施的落实情况，包括规划实施措施的落实情况和实施效果，指出措施本身及其实施中的不足和问题； 4、规划实施的效益，包括土地利用的经济、社会、生态效益，土地集约利用效益等； 5、规划的社会影响，包括公众对规划的认知和接受程度以及公众参与规划的意愿等； 6、规划实施的主要成效和存在的主要问题； 7、说明规划修编的理由，通过对规划实施情况的分析，判断现行规划与社会经济发展和生态保护的要求是否协调，根据社会经济发展趋势，提出规划修编的理由； 8、提出改进规划编制和实施管理的对策建议。 四、实施评价的原则 1、科学性与可操作性相结合的原则。评价方法、评价指标系统的设计，既要考虑有较强的科学性，又要考虑实际操作上的可行性，这样才能对规划的实施进行准确、深入的评价。 2、系统性和综合性相结合的原则。评价指标的设计，首先是考虑确定反映规划实施效果的各个方面，尽量考虑全面，然后对各个方面，用不同的具体指标来进行衡量，在此基础上，综合各个指标和各个方面的结果，确定实施评价结果。 3、定性分析与定量分析相结合的原则。在规划实施评价过程中，尽量对评价指标进行量化，通过一系列的数据来反映规划的实施情况和实施效果，不能量化的则进行定性分析。 4、客观真实性原则。实施评价首先应该实事求是，对规划的评价要能够客观反映规划实施情况和实施效果，尽量避免受个人主观因素的影响，同时，实施评价应以客观事实为依据，必须建立在真实、现势、准确、可靠的数据基础之上。 5、历史性原则。任何规划都是在特定的时间、空间和社会经济条件下做出的针对未来的一种安排，总是有一定的历史局限性，实施评价是一种事后评价，因此整个工作中，应该
[1] Zhou W H, Lee J, Li G L, et al. Embedding Game of Life into a Simple Asynchronous Cellular Automaton[C]. Computing and Networking (CANDAR), 2014 Second International Symposium on IEEE, 2014: 503-506. [2]Tian J, Treiber M, Zhu C, et al. Cellular Automaton Model with Non-hypothetical Congested Steady State Reproducing the Three-Phase Traffic Flow Theory[M]. Cellular Automata. Springer International Publishing, 2014: 610-619. [3]Delivorias S, Hatzikirou H, Penaloza R, et al. Detecting Emergent Phenomena in Cellular Automata Using Temporal Description Logics[M]. Cellular Automata. Springer International Publishing, 2014: 357-366. [4] D'Ariano G M, Mosco N, Perinotti P, et al. Path-integral solution of the one-dimensional Dirac quantum cellular automaton[J]. Physics Letters A, 2014, 378(43): 3165-3168. [5] Bisio A, D’Ariano G M, Tosini A. Quantum field as a quantum cellular automaton: The Dirac free evolution in one dimension[J]. Annals of Physics, 2015, 354: 244-264. [6] Masuda T, Nishinari K, Schadschneider A. Cellular Automaton Approach to Arching in Two-Dimensional Granular Media[M]. Cellular Automata. Springer International Publishing, 2014: 310-319. [7] Takada K, Namiki T. on Limit Set of Two-Dimensional Two-State Linear Cellular Automaton Rules[C]. Computing and Networking (CANDAR), 2014 Second International Symposium on. IEEE, 2014: 470-475. [8] Al-Mamun M A, Srisukkham W, Fall C, et al. A cellular automaton model for hypoxia effects on tumour growth dynamics[C].Software, Knowledge, Information Management and Applications (SKIMA), 2014 8th International Conference on. IEEE, 2014: 1-8. [9] Hu M L, Sun J. Sudden change of geometric quantum discord in finite temperature reservoirs[J]. Annals of Physics, 2015, 354: 265-273. [10] Bure? M, Siegl P. Hydrogen atom in space with a compactified extra dimension and potential defined by Gauss’ law [J]. Annals of Physics, 2015, 354: 316-327. [11] Terrier V. Recognition of linear-slender context-free languages by real time one-way cellular automata[C]. AUTOMATA 2015. 2015, 9099: 251-262. [12] Fuentes M L, Klimchuk J A. Two-dimensional cellular automaton model for the evolution of active region coronal plasmas[J]. The Astrophysical Journal, 2015, 799(2): 128. [13] Tucker G E, Hobley D E J, Hutton E, et al. CellLab-CTS 2015: a Python library for continuous-time stochastic cellular automaton modeling using Landlab[J]. Geoscientific Model Development Discussions, 2015, 8: 9507-9552.
土地利用规划的必要 性及意义
土地利用规划的必要性及意义 作者：李亮指导老师：王保平摘要：土地资源是人类得以生存与发展的物质载体,是“一切生产和一切存 在的源泉”。然而,作为一种自然资源,土地具有不可再生性,地理位置固定性,数量有限性,不可替代性,利用长久性等自然属性。特别是进入工业时代以来,随着人口的增加,经济的发展,人类由于自身的发展需要消耗的土地资源越来越多,但是由于人类经过前几个世纪的开发利用,现在可供人类支配的土地资源越来越少,这种需求与供给之间的冲突和矛盾正日益加剧。同时由于人类不当的开发利用,土地污染与生态破坏日趋严重,严重的威胁着人类的生命财产安全,人居环境。因此,做好土地资源的规划利用意义重大。本文通过对我国土地资源现状回顾,说明了进行土地利用规划的必要性及其作用。 关键词:土地利用规划必要性作用意义 Land use planning, the necessity and significance of Abstract： Land resource is the human survival and the development material carrier, is "all production and the fountainhead of all existence". However, as a kind of natural resources, land is not renewable, geographical position is fixed, a limited number, irreplaceable, use of permanent natural attribute. Especially in the industrial era, along with the population increase, economic development, human because of its development needs to consume the land resources is increasing, but due to human after centuries of exploitation, now available for human dominated land resource less
土地利用规划存在的问题及对策研究 摘要：土地资源是我国实现经济发展的重要基础，然而，近些年来土地资源出现供需矛盾的现象。文章分析了土地利用规划存在的问题，并提出了几点对策。 关键词：土地；利用；规划 引言：在对土地资源进行开发利用的过程中，一方面出现土地闲置，另一方面存在对土地毫无节制的开发利用，从而导致土地资源的不合理利用和过度浪费，不利于可持续性发展。所以应该转变对土地资源的管理方式，加大对土地资源的节约利用，优化土地资源配置，合理划分土地结构，有效缓解土地资源的供需矛盾，从而促进土地市场的健康有序发展。 1土地利用规划存在的问题 1.1土地使用管理制度不健全 一是我国土地使用管理制度中缺乏完善的土地预审制度、监管制度以及有效的预警手段和措施，除此之外，土地使用管理制度还面临执行不严、监管欠缺等问题。二是禁止农村宅基地流转，各地强拆事件普遍存在。三是政府垄断建设用地供给，直接导致了大量违法用地事件的发生。 1.2土地利用规划预见性不足
我国当前的土地利用类型主要是住宅用地、基础设施用地和商业用地。当前我国对于土地的利用规划性不足，一部分集体土地在使用的过程中更为看重眼前利益，对于土地没有进行条理化的规划。一部分土地是因用而定，这就造成城市发展后期出现很多规划建设不合理之处。 1.3土地利用规划的方法有待提高 当前我国对于土地的利用规划多是采用计划经济时期的方法进行预判，对土地的使用多以经验为基础，对于数据的考量则出现不足的情况，对于土地利用规划和经济发展的关系认识不足，难以实现国家的综合发展目的。同时，我国对于土地利用的灵活性不足，很多土地的使用已经脱离了实际的需要，给其发展带来了困难。 2土地利用规划的对策 2.1完善并严格执行土地使用制度 制定完善的土地使用制度，加大政府对土地市场的监管和调控，确保经济效益和社会效益的双重实现。在土地使用方式上应该引入市场机制，实现节约经营，改变以往的利用方式，实行以需求决定供给的方式，避免出现工业用地的无序扩张，造成土地资源的浪费，从而提高土地资源的利用效率，规范土地市场的经营秩序。 2.2加大对闲置土地的管理 （1）加大对闲置低效利用土地的清理力度。土地闲置
土地利用规划的必要性及意义 摘要：土地资源是人类得以生存与发展的物质载体,是“一切生产和一切存在的源泉”。然而,作为一种自然资源,土地具有不可再生性,地理位置固定性,数量有限性,不可替代性,利用长久性等自然属性。特别是进入工业时代以来,随着人口的增加,经济的发展,人类由于自身的发展需要消耗的土地资源越来越多,但是由于人类经过前几个世纪的开发利用,现在可供人类支配的土地资源越来越少,这种需求与供给之间的冲突和矛盾正日益加剧。同时由于人类不当的开发利用,土地污染与生态破坏日趋严重,严重的威胁着人类的生命财产安全,人居环境。因此,做好土地资源的规划利用意义重大。本文通过对我国土地资源现状回顾,说明了进行土地利用规划的必要性及其作用。 关键词:土地利用规划必要性作用意义 1.土地利用规划的认识 1.1土地规划的含义 土地规划指一国或一定地区范围内，按照经济发展的前景和需要，对土地的合理使用所作出的长期安排。旨在保证土地的利用能满足国民经济各部门按比例发展的要求。规划的依据是现有自然资源、技术资源和人力资源的分布和配置状况，务使土地得到充分、有效的利用，而不因人为的原因造成浪费。土地利用总体规划是在一定区域内，根据国家社会经济可持续发展的要求和自然、经济、社会条件，对土地的开发、利用、治理和保护在空间上、时间上所做的总体安排和布局。 1.2土地规划利用的含义 土地规划利用是按照土地利用规划和土地利用计划规定的用途和条件对土地加以利用。土地利用规划是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排，是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施。 2.实施土地规划利用的必要性 2.1.严峻的土地资源现状，要求我们必须实行土地的规划利用。 我国国土面积的12.88%为可种植耕地,60%以上的耕地分布在水源不足或者水土流失、沙化、盐碱化严重的地区,通过开发补充耕地的潜力也十分有限。具体问题如下： 2.1.1土地面积绝对数量大,相对数量少 我国土地面积居世界第三位,但人均土地面积仅为12亩,人均耕地面积仅1·18亩,均不及世界平均数的1/3,仅相当于澳大利亚的1/34,加拿大的1/20,美国的1/8。若按世界各国人均占有耕地的数量多少为序排列,居世界第67位。
土地利用规划与城市规划的关系，如何协调两规 土地利用总体规划的目的与任务 1.土地利用总体规划的目的。土地利用总体规划是依据国民经济和社会发展规划、国土整治和环境 保护的要求、土地供给能力以及各项建设对土地的需求，对一定时期内一定行政区划范围的土地开发、利用和保护所制定的目标和计划，是对区域内的土地利用进行的总体战略部署。土地利用总体规划的目的是协调区域社会经济发展和环境保护对土地的需求，以取得最佳的社会、经济和环境效益。 2.土地利用总体规划的任务。国家、省、地级土地利用总体规划的主要任务是在对辖区内土地资源 的利用现状、潜力及各种用地需求量进行综合分析研究的基础上，确定规划期内土地利用的目标和方法； 协调部门用地矛盾，统筹安排各业用地；逐级分解规划的各类用地控制指标，重点确定城镇用地规模控制指标，落实重点建设项目用地和农田保护区等重要土地用途区的布局；提出实施规划的政策措施。省级规划要实现省域内耕地总量动态平衡；地级规划要重点安排好城乡结合部的土地利用，确定城镇建设用地的范围。县级土地利用总体规划的主要任务是根据上级规划的要求和本地土地资源的特点，分解落实土地利用的各项指标，划分土地用途区，重点划定城镇、村镇建设用地区、独立工矿区、农业用地区等，为土地用途转用规划许可提供依据。 城市总体规划的目的与任务 1.城市总体规划的目的。城市总体规划是对一定时期内城市性质、发展目标、发展规模、土地利用、 空间布局以及各项建设的综合部署和实施措施，是根据城市经济、社会发展的要求，在研究城市密度的前期下，对城市空间布局和城市形态的总体设计。城市总体规划在很大程度上影响着城市的发展方向和建设安排。 2.城市总体规划的主要任务。综合研究和确定城市性质和空间发展状态，统筹安排城市各项建设用 地，合理配置城市各项基础设施，处理好远期发展和近期建设的关系，指导城市合理发展。 城市规划是为了实现一定时期内城市的经济和社会发展目标，确定城市性质、规模和发展方向，合理利用城市土地，协调城市空间布局和进行各项建设的综合部署和全面安排。 分析土地利用规划与城市规划两者的目的和任务可以得出两者的内在联系： 1.核心内容和根本目标的一致性。城市总体规划是一种区域性、综合性规划，它是以城市建设和经 济发展为出发点和归宿。土地利用总体规划是一种专业性规划，是以合理安排现有的土地资源，确保土地资源的可持续利用为目的。两项规划的侧重点虽有不同，但从城市发展的角度看，“两规”都是在对现状进行充分的分析和研究的基础上，以国民经济和社会发展计划为依据，都是将土地作为主要规划对象，核心内容都是土地资源的合理开发、利用和保护，在实现土地资源的可持续利用和城市的可持续发展这一根本目标上是一致的。 2.规划空间的从属性。从“两规”的空间范围来看，城市规划区并非整个行政辖区范围，只是其中 的一部分，而土地利用总体规划的规划范围是整个行政辖区内的全部土地，其规划范围比城市规划范围大。因此，城市总体规划是土地利用总体规划的一个专项规划，两者是点和面的关系，是局部和整体的关系。所以，城市规划中有关城镇体系布局、城市用地规模、用地选择、城市区域的土地利用和各项建设用地指标，应当和土地利用总体规划相协调。同时，土地利用总体规划也应为城镇的发展建设等创造较好的条件。 3.土地需求与土地供给的关系。从规划的内容、手法和成果看，城市总体规划和土地利用总体规划 是建设与规划、土地供给与土地需求的关系。城市总体规划是以建设为中心，展开城市各项建设的总体规划。而土地利用总体规划是以土地利用为中心，优化土地利用结构，促进各业健康发展。土地利用总体规划在内容上更全面、更具体地体现了一个地区土地资源的合理利用与配置、土地利用结构的综合调整与优化、土地利用的宏观调控与微观管理机制。城市总体规划和土地利用总体规划的关系是建设与规划、土地需求与土地供给的关系。而且，两者在城镇和村镇发展用地的规模、方向和范围等方面又必须
2005年5月重庆大学学报(自然科学版)May2005第28卷第5期Journal of Chongqing University(Natural Science Editi on)Vol.28 No.5 文章编号:1000-582X(2005)05-0086-04 基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型3 孙 跃,余 嘉,胡友强,莫智锋 (重庆大学自动化学院,重庆 400030) 摘 要:描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型。该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模。这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集。同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量。该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行。同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图。提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测。 关键词:元胞自动机;交通仿真;数学模型 中图分类号:TP15;TP391.9文献标识码:A 1 元胞自动机 生物体的发育过程本质上是单细胞的自我复制过程,50年代初,计算机创始人著名数学家冯?诺依曼(Von Neu mann)曾希望通过特定的程序在计算机上实现类似于生物体发育中细胞的自我复制[1],为了避免当时电子管计算机技术的限制,提出了一个简单的模式。把一个长方形平面分成若干个网格,每一个格点表示一个细胞或系统的基元,它们的状态赋值为0或1,在网格中用空格或实格表示,在事先设定的规则下,细胞或基元的演化就用网格中的空格与实格的变动来描述。这样的模型就是元胞自动机(cellular aut omata)。 80年代,元胞自动机以其简单的模型方便地复制出复杂的现象或动态演化过程中的吸引子、自组织和混沌现象而引起了物理学家、计算机科学家对元胞自动机模型的极大兴趣[1]。一般来说,复杂系统由许多基本单元组成,当这些子系统或基元相互作用时,主要是邻近基元之间的相互作用,一个基元的状态演化受周围少数几个基元状态的影响。在相应的空间尺度上,基元间的相互作用往往是比较简单的确定性过程。用元胞自动机来模拟一个复杂系统时,时间被分成一系列离散的瞬间,空间被分成一种规则的格子,每个格子在简单情况下可取0或1状态,复杂一些的情况可以取多值。在每一个时间间隔,网格中的格点按照一定的规则同步地更新它的状态,这个规则由所模拟的实际系统的真实物理机制来确定。格点状态的更新由其自身和四周邻近格点在前一时刻的状态共同决定。不同的格子形状、不同的状态集和不同的操作规则将构成不同的元胞自动机。由于格子之间在空间关系不同,元胞自动机模型分为一维、二维、多维模型。在一维模型中,是把直线分成相等的许多等分,分别代表元胞或基元;二维模型是把平面分成许多正方形或六边形网格;三维是把空间划分出许多立体网格。一维模型是最简单的,也是最适合描述交通流在公路上的状态。 2 基于元胞自动机的交通仿真模型的优点目前,交通模型主要分为3类: 1)流体模型(Hydr odyna m ic Model),在宏观上,以流体的方式来描述交通状态; 2)跟车模型(Car-f oll owing Model),在微观上,描述单一车辆运动行为而建立的运动模型; 3)元胞自动机模型(Cellular Aut omat on),在微观 3收稿日期:2005-01-04 基金项目:重庆市自然科学基金项目(6972) 作者简介:孙跃(1960-),浙江温州人,重庆大学教授,博士,研究方向:微观交通仿真、电力电子技术、运动控制技术及系统。
第五讲城市土地利用规划 提要：城市土地利用规划基本原理 工业仓储用地的规划布局 城市公共设施用地的规划布局 居住用地的规划布局 城市对外交通设施用地的规划布局 城市郊区规划 §1.城市土地利用规划基本原理 ?城市土地利用规划的地位、职能与内容 ?城市规划与城市土地利用规划 城市土地利用规划是城市规划的重要组成部分 广义土地利用：包括道路、市政基础设施用地等的所有城市建设用地 狭义土地利用：除上述设施外的土地，按城市活动类型主要分为：工业（产业）、商务·商业、居住、以及公园绿地四大部分 城市土地利用规划的特点：与以土地所有权为代表的社会制度、社会经济运行模式密切相关。 ?城市土地利用规划的职能 城市外部：通过城市规划区、规划建成区的划定，确定城市的空间发展方向，促进、保障城市建设的有序发展。协调城市建设用地与非城市建设用地的关系。 城市内部：为各种城市活动安排必要的空间（工作、居住、游憩、交通） ?城市土地利用规划的内容 各种城市功能，及其相互关系的空间安排——土地利用规划方案 实施土地利用规划的手段——项目审批，Zoning，城市重点地区开发 ?影响城市土地利用规划的因素 土地利用规划通过规划师、以及当权者的价值判断的已确定，并通过对开发活动的限制和积极建设得以实施。其中影响土地利用决策的因素有： ?经济因素 市场经济环境下，最重要的因素。 土地利用的分布由土地市场中的供给——需求关系所决定（商务商业、工厂、居住）城市发展与具体项目布局预测的学说：土地经济学 从计划经济（并非不考虑经济因素）走向市场经济（切实的压力）的过程 ?社会因素 经济因素并非决定城市土地利用的唯一因素 城市生态学：社会学者将生态学的原理引入城市领域，集中与分散、向心与离心、入侵与迁移等（以多种族社会的美国为主） 社会组织论：构成城市社会的个人以及团体的价值观、行动、及其相互的影响——价值观对土地利用形成的影响（例：旧城改造） 经济因素与社会因素的相互影响（例：居民不愿迁出旧成区的原因） 规划中对社会集团价值观的关注 ?公共利益 城市规划制定者——政府的出发点 公共利益的要素：安全、健康、便利、宜人、经济（对公共而言）
摘要：随着社会的发展与进步，重视土地利用总体规划与城市总体规划对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍土地利用总体规划与城市总体规划存在的问题及建议的有关内容。 关键词：土地；利用；规划；城市；建议；理论 引言对于城市总体规划及其土地利用规划的讨论，近些年在规划界就从来没有停止过。大家不断地发现问题，又不断地提出对策建议，但是，多年来城市总体规划并没有产生很大的变革，规划的编制.审批以及规划师在认识方法上都没有太大的变化。虽然城市总体规划问题多多早已是不争的事实。但是改革一直未能以强有力的姿态开始。 1.土地利用总体规划与城市总体规划的理论基础 1．1规划的基本原则——可持续发展 1 9 9 4年中国制定并发布了《中国21世纪议程——中国2 1世纪人口.环境与发展白皮书》，这是世界上第一部国家级21世纪议程，它的核心思想是提出在中国实现可持续发展战略。中国政府为了在各级地方政府各部门贯彻执行中国21世纪议程，采取了一系列重大行动和措施，其中包括把可持续发展作为我国的发展战略之一，以推动地方实施中国21世纪议程《我们共同的未来》中提出可持续发展定义：“可持续发展既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成威胁”。 1．2 城市与区域发展的整体性——要求规划之间的融合城市是非农业人口集中.以从事工业.第三产业等非农活动的地域，是一定地域范围内社会经济和文化活动的集中点，是区别于比较单一而分散的农村居民的社会空间结构形式。与自然系统相比，城市是一个社会.经济活动高度密集的综合体，是一个以人为主体的较为脆弱的生态系统。城市以其紧密联系的区域为依托。与城市紧密联系区域的资源.大气.水.生物.经济和社会发展等因素是城市发展的基础，它们既起着为城市发展提供能源.水.粮食.劳动力等，又是城市产品的主要市场。同时起着消化.吸收和降解城市的废物。特别是随着城市化进程的逐步加速，城市与乡村之间逐渐融合，城市与区域日益成为一个发展的整体。按照霍华德的田园城市理论，城市与乡村之间应该避免利益相互冲突，力求建立一种城市与乡村融合的协调发展形式，城市与乡村统一规划@。城市规划与区域规划必须相结合，而我国现阶段所进行的土地利用总体规划的主要内容是区域规划与城市规划的一个部分。在国际规划界流行的一种观点：“真正的城市规划必须是区域规划(ture city planning must be regional planing)ⅲ。在中国城镇密集的高城市化地区，尤其应该加强区域规划。城市规划应该逐步拓展到大都市地区范围的规划。 1．3整体规划的原则要求根据著名规划专家萨伦巴教授所述，整体规划需要四个方面的结合：@①功能上的结合，是指物质规划.经济规划与社会规划之间的结合，将三者作为一个整体；②不同层次地域空间的结合，是指国土规划.区域规划.城市规划之间的结合，表明城市与乡村的规划必须结合起来，形成协调的有机整体；③地域规划与部门规划的结合，是将来自农业.工业.交通等各个部门上下级的纵向计划和建议与横向的地域空间规划联系起来，与地域的空间需求和发展可能结合起来。④时间上的结合，主要是考虑规划的动态性.时间和空间的结合性.规划的弹性等问题。规划的整体性原则要求城市总体规划.土地利用总体规划作为一个规划的整体，统一于区域与城市规划为主体的综合空间规划体系之中。 2.对城市总体规划现存问题的剖析 2．1城市总体规划历史的回顾在我国所有的城市规划类型中，城市总体规划无疑是法律地位.权威性.受重视程度和期望值最高的。从改革开放至今，我国的城市普遍经历过两轮总体规划。总体规划的期限一般为近期5年，远期15～2o年，并且重点放在远期，即期望总体规划能对城市未来20年的各项开发建设在统筹安排.合理布局的基础上做出综合的部署。但是现实往往并没有期望的那么完美，实践表明：第一轮的总体规划平均发挥了不到10年的作用。第二轮的刚过5年就已经与实际建设相去甚远。在当前我国“发展是硬道理”的大背景下．城市总体规划的处境十分尴尬。回顾我