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地理模拟系统打破了传统地理学的静态研究方式,提供了探索和分析地理现象形成和演化过程的有效工具。地理模拟系统的理论与结构框架随着GIS和计算机技术的不断革新而日益完善。现阶段基于元胞自动机或多智能体的城市地理模拟系统已经越来越多地被应用于城市动态演变机制探索和城市空间规划预测。然而,城市地理模拟系统中存在着较多影响模拟和预测结果精度的不确定性因素,这些因素并未引起模型研究者的广泛重视。其中,本文的研究对象空间尺度是模型不确定性的重要来源之一。 本文以改革开放以来城市化发展迅速的滇池流域为研究区,以遥感和GIS数据为数据源得到30~300 m10种分辨率的多尺度数据,并作为模型输入数据利用常用的城市地理模拟模型SLEUTH依次进行1974-2008年的历史情景模拟,获得多尺度模拟结果并据此开展空间尺度敏感性研究,试图探索模型对不同空间分辨率的响应特征和规律,为城市地理模拟系统的不确定性研究提供理论和实证依据。在尺度敏感性方法的选取上,本文兼顾了不同的分析角度,应用Kappa系列指数、空间指数和信息熵相结合,分别从像元、模式和有序性等方面对不同空间尺度的模拟结果进行评价。另外,为了深入探索模型的尺度响应机制同时进一步验证本文方法的有效性,本文还引用了CLAIRE等提出的尺度敏感性分析方法,测试了SLEUTH模型的参数和不同类型的城市增长规则对空间尺度的响应特征,并探索了不同空间尺度下模型模拟真实增长率的能力。研究结果如下: (1)从Kappa指数系列的结果来看,各尺度下的模拟结果均无法同时保持最高的位置准确性和数量准确性。 (2)实际地图的空间指数和城市形态指标随尺度的变化均存在比较明显的规律,然而对于模拟结果来说,部分指数随尺度的变化存在一定的规律,而另外一些规律则不明显。而其中实际地图与模拟结果共同存在规律的指数其规律也不尽相同,说明模型对尺度的响应情况与实际情况存在一定的偏差。 (3)从空间指数所指示的城市形态随时间的变化趋势来看,大部分指数在各尺度上的时空变化并不具有显而易见的规律。在较小尺度上差异更为明显,反映了这些尺度上的时空变化规律对于模型来说可能更加难以学习和掌握。 (4) kappa指数系列显示270m尺度的模拟结果精度更高,一些空间指数和信息熵的时空分析表面30 m尺度下的模拟结果具有不同于其他尺度的特征,不同尺度下的参数响应特征也表明在某些尺度或尺度范围内模型参数的变化幅度较大,由此推测可能存在促使模型性能发生明显变化的尺度值或尺度区间,这些模型性能的变化可为尺度的选择提供依据。 (5)尽管某些尺度下的kappa指数或部分空间指数值较其他尺度更高,可能是模拟的适当尺度,然而进一步结合其他评价指标综合分析后发现并非如此。由于各评价指标指示内容的单一性,在适当尺度的选择方面,仅以某些指标为依据的结论可能并不可靠,模型的尺度敏感性需要综合评价。