基于ANN法和层次分析法毕节市城区边界预测

2018-08-27张志远

江西建材 2018年10期

石田,张志远,祝粲

(贵州省第三测绘院,贵州贵阳 550004)

在贵州省山地特色新型城镇化的大背景下,许多城镇依旧存在盲目扩张,“摊大饼”式发展等问题,为遏制土地资源的浪费,促进土地资源的集约利用,划定城镇的刚性扩张边界显得尤为重要。本文以毕节市七星关区为例,基于GIS平台,使用GIS工具对区域进行空间分析,划分出毕节市七星关区城市刚性扩张边界,揭示了七星关区城市空间发展与社会、经济、自然等因子之间的关系,为七星关区的空间发展规划提供科学依据。

1 研究区域与因子选择

本文研究区域为毕节市七星关区,七星关区是毕节市委、市政府所在地,位于贵州省西北部,地理坐标约为东经104°51'-105°55',北纬27°3'-27°46',西接云南,北毗四川,总面积3412平方公里。截止至2016年,毕节市七星关区完成130.9平方公里控规编制,城市建成区面积扩大到49.5平方公里、净增20平方公里,城镇化率提高到47%、年平均提升2个百分点。

根据七星关区的实地情况的了解及国内外研究成果的引证,我们选取了包括：坡度、高程、距水域距离、土地利用性质、距自然保护区距离、距城镇用地距离6个主要评价因子。

2 数据源

本研究采用的数据主要有：①建设用地、高程、保护区、水域、坡度、土地利用性质等矢量数据来源于2016年基础性监测数据；②2015、2016年城市边界矢量数据来源于2016年地理国情监测成果；③2015、2016年人口数据来源于贵州省统计局门户网站；④2020年预测人口数据来源于《毕节—大方城市总体规划(2010-2030)》。

3 七星关区2020年城市边界预测

本文建立的模型有如下假设：(1)假设各因子在每个时间段(如2015—2016年间)里保持不变；(2)人工网络的结构在各时期始终保持不变；(3)每增加1人需要转换的城市用地数量不变。

根据前文介绍,基于GIS强大的空间分析操作平台,建立模型的步骤如下：

(1)将上文中6个因子重分类后的结果,转成ASCII格式数据,利用人工神经网络进行城市空间扩展预测。本文选取Log-Sigmoid函数作为传递函数建立BP网络进行预测,根据一般经验设计6个隐层节点,训练次数为1000次。首先选取转化成ASCII格式之后的85%数据用作BP网络训练,调整网络的权重以得到合适的映射关系：将影响城市扩展的6个因子作为网络输入,2015—2016年城市空间扩展的实际值作为网络输出,定义其中转变为城市用地的栅格输出值是1,没有转变为城市用地的输出值是0。网络训练结束之后把所有数据输入学习完成的BP网络,得到介于0～1的网络输出值,0～1的不同输出值表示每个栅格所在地块转化为城市用地的可能性。最终在GIS平台上得到七星关区的“城市空间扩展可能值分布图”,图中每一个栅格的值表示该点发生土地类型转变的可能性大小。

(2)根据PID(principleindexdriver)法预测城市土地扩展数量以及对应栅格的空间位置,基于GIS平台得到七星关区未来的城市空间扩展图。这用2015年和2016年的实际数据模拟生成结果。根据统计数据,2015—2016年间七星关区的城镇人口由82万人增加到83.1224万人,栅格数增加了5612个。《毕节—大方城市总体规划(2010-2030年)》中提出2020年毕节—大方总人口247万人,城镇化水平达到50%左右,城镇人口约为124万人,预测2020年城镇人口比2015年城镇人口将增加42万人,则栅格数为36万个。如图1、表1所示。