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本文利用元胞自动机模型和多智能体模型相结合的方法，在GIS技术手段的支持下构建了一个能够兼顾两种模型优点的城市土地利用动态模型，并以上海市实证研究对象，模拟了上海市2005年的城市土地利用状态，并分别预测了2010年和2020年上海市土地利用的动态演化结果。
根据1990年、1995年、2000年和2005年遥感数据解译的上海市城市土地利用数据，首先分析了上海市土地利用的基本特征和景观格局的动态变化，通过六个景观格局指数客观反映了上海市土地利用现状，结果表明：城镇用地的扩张方式仍以空间集聚为主，并在15年来一直保持在相对稳定的水平，景观的空间复杂度和边缘密度等变化不大。上述结论为后面以上海市为例进行元胞自动机和多智能体相结合的城市土地利用动态模型的实证研究提供了可行的前提。
模型构建的数据来源主要有上海市数字城市数据（包括学校、医院、银行、居民点、商业、工业、公园、绿地等专题信息）、上海市数字高程图、上海市人口经济数据等。模型分为两大部分，元胞自动机模型和多智能体模型，两者在GIS环境下集成，利用多智能体模型弥补元胞自动机模型的缺陷，使模型更多地综合城市系统演化的社会、经济、文化和政策等影响因素。在元胞自动机模型中定义城市系统中的各种自然、社会和交通等要素，通过“自下而上”的自发转换获得一种城镇用地转换概率。在多智能体模型中，把城市中的智能体分为政府、居民两种类型，根据其自身特点设定其在土地利用转化过程中的作用。不同类型的智能体根据自身需求具有不同的行为规则，每种类型的智能体根据自己的偏好选择城镇用地转化位置，最终通过协商达成一致。城市土地利用的变化和空间的扩张由智能体的行为，智能体之间和智能体与环境之间的相互影响决定。多智能体模型中也产生一种城镇用地转换概率。最后将两个模型的概率结合起来，同时考虑到随机因素的影响得到最终的城镇用地转化概率。根据模型模拟出的上海市2005年的城市土地利用状态和实际土地利用状态的Kappa系数的平均值达到0.75以上，说明模型具有较高的可信度。最后预测出2010年和2020年上海市土地利用状态，并运用景观格局指数法进行了分析，为上海市城市发展和城市土地利用规划提供决策支持。