元胞自动机与GIS集成应用中的局限性

元胞自动机与GIS集成应用中的局限性


发布日期: 1970-01-01 更新日期: 2015-02-03 编辑:giser 浏览次数: 4712

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摘要: 1.简单性与真实性的矛盾问题 元胞自动机是对现实世界的高度抽象和概括,它能简洁直观地模拟空间复杂系统的动态演化,但同时人们不仅会怀疑现实系统是不是这样演化的,真实性是元胞自动机模型面临的最大质疑。问题在于:元胞自动机只考虑元胞之间的局部作用,而没考虑元胞空间...

1.简单性与真实性的矛盾问题

元胞自动机是对现实世界的高度抽象和概括,它能简洁直观地模拟空间复杂系统的动态演化,但同时人们不仅会怀疑现实系统是不是这样演化的,真实性是元胞自动机模型面临的最大质疑。问题在于:元胞自动机只考虑元胞之间的局部作用,而没考虑元胞空间的宏观作用,因而忽略了现实系统的宏观作用因素;元胞自动机的因素层过于单一,元胞状态的变化取决于自身和邻域元胞的状态组合,从而忽略了其它因素的影响;标准元胞自动机的转换规则是确定性的,而现实系统的行为并非是确定性的,往往表现为某种倾向和可能性。所以在实际应用中,需要在简单性和真实性之间寻找一个平衡点,避免模型过于简单,造成结果的不真实,又要防止模型过于复杂,而失去了模型本身的意义和优势。

2.空间划分问题

元胞自动机是建立在离散、规则的空间划分基础上的,但如何确定合适的空间分辨率却是元胞自动机应用的一个难题。尤其是在多种地理实体共存的系统中,不同的实体有着不同的空间尺度,如何确定一个同一的空间分辨率,对于元胞自动机建模更为困难。另外,在不同的空间分辨率下,地理系统单元所表现出的规律也有所不同,因此,如何确定适当的分辨率,并进一步制定合理的模型规则是元胞自动机建模的一个难题。

3.时间对应问题

在元胞自动机模型中,时间是一个抽象的概念,从模型中的T时刻到T+1时刻对应的时间单位不明确,而不同元胞在不同状态下持续的时间也很难确定。

4.转换规则定义问题

合理的规则是模型效果的关键,在元胞自动机模型中,规则是针对抽象空间划分单元的,反映了单元间局部的相互作用。此局部规则与传统的宏观规律,既有联系,又存在差别,而且找到一个确定性的规则的难度相当大。

5.与GIS集成的问题

GIS系统的支持是地理系统建模研究的必要条件,虽然元胞自动机模型与栅格GIS在空间数据结构上存在较大的相似性,但元胞自动机是一个时空动态模型,而目前GIS本质上是一个静态系统,支持动态模拟的功能较弱,二者的集成有一定的困难。如何将二者紧密的集成,是阻碍元胞自动机在地理系统研究中应用的一个难题。

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