[发明专利]探索元胞自动机模型的尺度敏感性的耦合方法

权利要求书

1.一种探索元胞自动机模型的尺度敏感性的耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.利用遥感影像提取研究区域的土地利用信息，进而确定元胞自动机模型中影响模拟结果的尺度因素；

步骤2.利用响应面法中的中心组合试验设计来探索尺度敏感性，根据中心组合试验方案进行土地利用变化模拟，并计算精度评价指标Kappa系数，得到元胞自动机模型中的最优尺度组合范围；

步骤3.对各尺度因素之间存在的相关性进行定性和定量分析；包括如下子步骤：

步骤3-1.在响应面分析软件中，将中心组合试验中所得到的Kappa系数进行多元回归拟合，并建立多元回归方程；

步骤3-2.对多元回归模型进行方差分析、等高线分析和响应曲面分析，探索单个因素和因素交互项的显著效应及因素间的交互方式，完成对各尺度因素之间存在的相关性的定性分析；

步骤3-3.根据建立的多元回归方程中各系数绝对值，对有显著效应的单个因素和因素交互项进行大小排序，定量地分析其对元胞自动机模型模拟结果产生的影响大小；

步骤4.利用最陡爬坡法，选取合适的步长，逐步逼近最佳点获得元胞自动机模型中的最优尺度组合，包括如下子步骤：

步骤4-1.以中心组合试验中获取的最优尺度组合范围为基础数据，对元胞大小和邻域大小分别选取合适的步长，根据步长逐步减低尺度，确定最陡爬坡法的试验方案；

步骤4-2.按照最陡爬坡法试验方案，利用交互式GIS和影像处理软件中的元胞自动机模型完成对研究区域的土地利用变化模拟；

步骤4-3.将土地利用变化的模拟图和分类图导入交互式GIS和影像处理软件的CROSSTAB模块中，得到精度评价指标Kappa系数，其中Kappa系数最大值对应的尺度组合为试验最佳点即为元胞自动机模型中的最优尺度组合。

2.根据权利要求1所述的探索元胞自动机模型的尺度敏感性的耦合方法，其特征在于：

其中，步骤2包括如下子步骤：

步骤2-1.确定中心组合试验的因素及水平分别为3因素和5水平，其中3因素：元胞大小X₁和邻域大小X₂为数值因素，邻域类型X₃为类别因素；5水平：编码值分别为-1.41，-1，0，1和1.41，编码值0是中心组合试验的中心点，每个数值因素的编码值对应一个实际值，类别因素分别对应Moore邻域类型和Von Neumann邻域类型；

步骤2-2.确定中心组合试验的中心点实验重复次数为5，用来估算误差；

步骤2-3.根据中心组合试验的因素、水平及中心点重复次数在响应面分析软件中设计试验方案，并按照试验方案利用交互式GIS和影像处理软件中的元胞自动机模型完成对研究区域的土地利用变化模拟；

步骤2-4.将土地利用变化的模拟图和分类图导入交互式GIS和影像处理软件的CROSSTAB模块中，得到精度评价指标Kappa系数，获取元胞自动机模型的最佳尺度组合范围。