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元胞自动机(CA)作为城市系统微观模拟的研究方向之一,其重要性受到了越来越多学者的重视。一直以来,关于CA在城市模拟的研究主要集中在转换规则的挖掘、参数校正和动态规则的研究中。另一方面,城市系统是典型的自然、社会和经济复合的、整体开放的复杂巨系统,对其进行微观模拟(例如土地利用变化模拟)涉及到复杂的数学模型和逻辑运算,且随着研究区域范围的扩大和空间分辨率的提高,其计算量呈指数级增长,造成CA系统运作效率低下,且无法胜任大区域的城市群模拟的任务,大大限制了城市CA在实际工作中的应用,而该方面的研究在国际上至今未有有效的解决方案,在国内仍为一片空白。
分布式并行微观模拟研究是近年来国际仿真领域发展方向之一。而且CA本质上就是一台并行计算机,其并行一迭代式运行十分符合用并行计算来执行。基于以上的设想,本文提出了并行式运算的城市CA模型,通过MPI实现影元胞技术盼并行城市CA,并将该模型成功应用于珠江三角洲和东莞市的城市模拟中。实验证明,并行计算显著提高城市CA的模拟速度,达到预期的高效能空间计算目标,其结果是令人鼓舞的。并行计算与城市CA的结合将会大大扩展城市CA的功能和应用范围,为GIS提供更为强大的空间分析能力,对GIS的发展起至吐一定的推进作用。