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快速城市化下形成的半城市化地区的城镇空间发展是一个复杂的动态过程，城镇用地发展变化速度快，社会经济发展与环境之间的矛盾日益激化，城镇的空间发展难以把握。研究城镇用地动态演变，预测未来城镇空间发展，元胞自动机(CA，Cellular Automata)不失为一种有效手段。
元胞自动机是一种时空离散的格网动力学模型，其“自下而上”的研究思路、强大的复杂计算功能、固有的并行计算能力、高度动态特征以及空间概念等特征使得它在模拟空间复杂系统和时空演变方面具有很强的能力。基于这些特点，CA模型在城市增长、扩散和土地利用演化的模拟方面研究较早，也是当前CA应用的热点。
本文以CA为核心技术方法，以吴江市临沪经济区为研究对象，结合GIS技术方法，构建城镇用地演变的动态模型，预测未来城镇空间发展的可能趋势。
文中在总结国内外相关的研究内容和研究经验的基础上，把城镇的空间发展看作是一个受大尺度因素限制和修改的局部尺度上的自组织过程。基于这一思路，分别从宏观、中观、微观三个层面讨论城镇发展的内涵。在宏观层面分析了城镇用地演变的动力，预测城镇用地变化量；在中观层面分析了影响城镇用地演变的外部调控因素，构建了调控层；在微观层面分析了各类建设用地自组织的行为规则，确定了基于邻居条件的转换规则。整合三个层面的要素构建了城镇CA概念模型，模型的核心主要由宏观、中观层面构成的外部总体控制和局部微观的自组织作用两部分组成。
在概念模型的基础上，通过社会经济发展分析预测研究区的城镇建设用地需求量；采用AHP方法确定调控层因子权重，对各因子进行空间量化，综合评价建设用地的适宜性，构建元胞空间数据库；最后采用GIS组件集成技术进行CA模型系统开发，对研究区2010年、2015年和2020年的用地演变状况进行预测，并结合2004年的用地状况和芦墟镇2010、2020年的总体规划对预测结果进行了比较分析。
在众多的城市动态CA模型研究中，主要集中在对城市发展客观规律的探讨，试图真实地反映城市的发展；而另一方面，在目前城市总体规划的用地布局中缺乏整体的空间量化分析和空间发展预测的方法。本研究注重于构建一个基于既定的理性规则的CA预测模型，通过量化计算提供对城镇空间未来发展的直观认识，试图将其引入城市总体规划中作为一个规划辅助分析工具。