基于元胞自动机理论的城市规划模型应用研究【2017年美赛E题参考资料】

资 源 简 介

基于元胞自动机理论的城市规划模型应用研究【2017年美赛E题参考资料】

详 情 说 明

元胞自动机作为一种离散的动态系统模型，在城市规划领域展现出强大的模拟能力。该理论将城市空间划分为规则网格单元，每个单元根据简单规则和相邻单元状态进行演化，最终涌现出复杂的城市发展模式。

在城市规划应用中，元胞自动机模型通常考虑三类核心要素：细胞状态（如空地、住宅区、商业区）、邻域关系（常见摩尔邻域或冯·诺依曼邻域）以及转换规则（包括土地价格、交通可达性等约束条件）。通过设置不同的规则权重，可以模拟政策调控对城市扩张的影响。

2017年美国大学生数学建模竞赛E题正是基于这一理论，要求参赛者建立城市可持续发展模型。优秀解决方案往往通过多层级元胞自动机框架，将宏观人口迁移与微观土地利用变化相结合，同时引入环境承载力等约束条件，为智慧城市规划提供量化决策支持。

此类模型的优势在于能直观展示城市空间结构的动态演变过程，而挑战则在于规则参数的精确校准和计算效率的优化。随着机器学习技术的发展，数据驱动的元胞自动机模型正在成为城市规划研究的新趋势。