云南曲靖地图

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建筑技术Construction&Decoration

建筑与装饰2021年4月中

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基于GeoSOS系统的土地利用变化模拟分析

——以云南省曲靖市为例

张琳

天津市市政工程设计研究院 天津 300000

摘 要 利用GeoSOS系统和ArcGis平台，以云南省曲靖市2010年和2020年的土地覆盖数据为基础，结合现状情况及

建设影响因素以元胞自动机算法预测模拟2025年的土地利用情况。判别城市发展趋势和特点，有效防止城市无序蔓

延，为规划编制提供指导和决策依据。

关键词 GeoSOS; ArcGis; 元胞自动机；模拟预测；土地利用

引言

随着城市现代化进程的加快，城市用地也在不断扩张。伴

随着城市用地的不断增多，大量农田、林地、草地等土地不断

转化为城乡建设用地。为防止城市无序蔓延，出现“摊大饼”

式的发展模式，应有效控制城市增长边界，提高土地利用率，

倡导可持续发展。

因此城市的土地动态模拟应运而生。在众多研究中，元

胞自动机模型其强大的运算能力和准确性得到了广大学者的认

同。并被应用到城市扩张、城市灾难、城市交通等相关内容模

拟中，并取得了很好的成效。黎夏等人在对元胞自动机模型和

地理模拟系统展开深入研究的基础上，构建了地理模拟优化系

统（GeoSOS），并模拟了东莞的扩张过程以及长株潭城市群的

开发边界，模拟结果准确性很高。

本文基于GeoSOS系统，采用元胞自动机模型算法构建城

乡建设用地动态模型，并以云南省曲靖市为实证对象，模拟了

云南省曲靖市近几年的土地利用变化，预测2025年云南省曲靖

市土地利用动态演变结果。探寻云南省曲靖市的土地利用变化

规律及发展趋势，为城市的开发、规划提供辅助决策依据。

1  研究方法

1.1研究区域概况

曲靖位于云南省东部、珠江源头，东与贵州省、广西壮族

自治区毗邻，南与文山州、红河州接壤，西接昆明市，北临昭

通市，素有“滇黔锁钥”“云南咽喉”之称。国土面积2.89万

平方千米，辖3区1市5县和1个国家级经济技术开发区，常住人

口661万，有彝、回、苗、壮、布依、水、瑶族等世居少数民

族。市域东西最大横距175km，南北最大纵距302km，占云南省

面积的13.63%，是长江和珠江两大水系的上游分水岭地带，又

是珠江的发源地，自古有“入滇锁钥”之称。

1.2约束条件

构建要素评价系统，分为全局约束条件要素和局部约束条

件要素。对各项要素评价进行归一化处理，各项要素均为正向

影响，即其值越接近1越有可能转为城乡建设用地，反之可能性

越小。采用层次分析法，逐一确定各项要素影响权重后，再进

行综合评判。

（1）局部约束条件。结合曲靖市城市发展以及各项基础设

施建设等进行影响因素考虑，结合实际情况选取了城镇临近因

素、交通临近因素为局部影响因素。这些要素均为正向影响，即

与这些要素越临近说明越有可能转化为城乡建设用地[1]。

（2）全局约束条件。考虑曲靖市的地形地貌特征以及上

位规划，选取高程、坡度、地形起伏度以及建设适宜分区为

全局约束条件。其中，用地如有下列情况之一的，均不允许

转为城乡建设用地：禁止建设区内；坡度大于25°；高程大于

5000m；地形起伏度大于200m。

1.3数据预处理

（1）数据源。①GlobeLand30全球地理信息公共产品是一

个全面开源的信息平台，同时也是中国向联合国提供的首个全

球地理信息公共产品，被国际同行专家誉为“对地观测与地理

信息开放共享的里程碑”。本文研究从此网站申请获取了云南

省曲靖市2010年和2020年的地表覆盖数据。②从地理空间数据

云网站申请下载了SRTMDEM90M分辨率的原始高程数据。③

从OpenStreetMap（开源地图）网站下载了铁路、公路、市中

心、城镇等矢量数据。④从《曲靖市城市总体规划（2017-2035

年）》获取了上位规划等相关内容。

（2）数据处理。①首先对全部栅格数据进行重采样，统

一转化为90m*90m的栅格数据。并且对所有数据的坐标系进行

统一，均投影变换为WGS1984-UTM48N平面投影坐标系。②根

据GlobeLand30的用地分类，对栅格进行重分类。③利用ArcGis

中的欧氏距离工具，生成到市中心、各乡镇中心、铁路、主要

道路、高速等要素的可达性变量，并数据归一化为0-1。④生成

约束控制要素的栅格数据。其中，值为0代表不能转为城乡建设

用地，值为1代表可以转为城乡建设用地。

全局约束变量一览表

模型变量建设分区坡度地形地形起伏度

数值0/10/10/10/1

图

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局部约束变量一览表

模型变量距市中心距离距各乡镇中心距离距铁路距离距主要公路距离

数值0-10-10-10-1

图

1.4地理优化系统介绍

GeoSOS地理优化系统是以元胞自动机和多智能体系统模

型为基础，对城市用地进行模拟分析的工具。基于现状用地情

况，以及各类影响因子，快速模拟出未来时刻的土地利用情

况，为城市化地区的空间管制和土地利用规划提供引导、调

控、优化[2]。同时，GeoSOS可以集成在ArcGis平台上，方便与

“国土一张图”等规划成果有效结合。

杨文龙利用GeoSOS系统对佛山顺德区村镇城市建设用地

扩张过程及规划模拟分析[3]，管超、哈斯学者利用GeoSOS系统

对旅顺口区的城市扩展趋势进行了探究[4]，史焱文，李小建，

许家伟等人利用GeoSOS系统对河南省长垣县的工业化地区的土

地变化进行了探究[5]。众多学者利用GeoSOS系统探究了不同城

市土地利用的变化情况，均取得了不错的效果[6]。

2  预测结果

土地利用模拟结果图

利用GeoSOS系统模拟了2025年云南省曲靖市的土地利用

情况。根据《曲靖市城市总体规划（2017-2035年）》的内容，

2025年，城乡建设用地控制在445平方公里以内。经10迭代计算

后，得出模拟结果，且准确度为82.3%。

分类用地转移矩阵

耕地林地草地灌木湿地水体建设用地整体

耕地99.25%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.75%100.00%

林地0.00%99.99%0.00%0.00%0.00%0.00%0.01%100.00%

草地0.00%0.00%99.69%0.00%0.00%0.00%0.31%100.00%

灌木0.00%0.00%0.04%99.19%0.00%0.00%0.77%100.00%

湿地0.00%0.00%0.00%0.00%100.00%0.00%0.00%100.00%

水体0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%100.00%0.00%100.00%

建设用地0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%0.00%100.00%100.00%

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3  结束语

综上所述，社会进步和经济发展已经深刻影响了人们的

思想观念，人们对现代房屋建筑的要求也越来越多样化，不

仅要求房屋建筑的质量高，还要求房屋建筑可以有一个美好的

外观，性价比优异。因此，我们必须不断创新，研究出新颖的

地基基础施工技术，让房屋建筑规模扩大的同时也有质量的提

升，让房屋真正成为保障人们生活的基础。

参考文献

[1]郑圳强.房屋建筑施工中地基处理技术的发展趋势探析[J].福建

建材,2017(11):60-61.

[2]凌建华.对房屋建筑工程中地基处理施工技术的探讨[J].科技创

新与应用,2018(16):152-153.

[3]郑圳强.土建基础施工中的深基坑支护施工技术研究[J].砖瓦,2020

(6):173-174.

宜的位置进行钻孔处理。按照项目施工流程，确定具体的施工

建设方案，保障软土地基施工质量的前提之下，提升地基的处

理效果，更好地服务于上层施工建设环节。

3  结束语

软土地基是房建施工阶段常见的技术形式，在施工建设阶

段发现软土地基，要及时进行勘探处理，将施工计算的精准度

提升，保障设计工作的合理性。配合有效的软土地基施工技术

手段，加强施工过程组织以及质量控制，保障项目工程的安全

性，按照项目建设要求顺利推进项目建设方案。

参考文献

[1]杨晓涛.房建施工中软土地基施工技术的应用[J].住宅与房地产,

2019,554(31):167.

[2]陈向科.浅谈房屋建筑工程中软土地基的施工技术[J].工业C,2015

(10):216.

根据模拟结果可知，曲靖市城乡建设用地的变化仍主要以

中心城区即麒麟老城区周边的建设为主，多数乡镇也有向外扩

张的趋势。

麒麟区老城区的扩展趋势为向西扩张，即现在的曲靖市经

开区，以及沾益区的南部。建设向外扩张建设方向均是基于老

城区的，可见麒麟区老城区以及其周边区域将会是云南省曲靖

市的发展重点[7]。

3  结束语

本文基于2010年和2020年土地覆盖数据，预测了云南省曲

靖市2025年的土地利用情况。通过模拟不同类型用地在不同时

间内的演变过程，可以判别未来城市的发展方向和建设重点。

另外，一些刚性的政策对城市的建设影响作用也是不容忽

视的。比如，新建开发区的设立，保护区的设立，一些重大基

础设施的建设等。现实规划过程中需要考虑这些因素的影响，

并将其进行落位和结合，这也是用地模拟无法代替的部分。

但是，总体来说GeoSOS系统对于制定规划方案具有一定

的参考价值。可以作为规划工作的前期分析借鉴，为城乡规划

的制定提供一种思路。

参考文献

[1]马世发,黎夏.地理模拟优化系统(GeoSOS)在城市群开发边界识

别中的应用[J].城市与区域规划研究,2019,11(1):79-93.

[2]黎夏,李丹,刘小平,等.地理模拟优化系统GeoSOS软件构建与应

用[J].中山大学学报(自然科学版),2010,49(4):1-5.

[3]杨文龙.基于GeoSOS的村镇建设用地扩张分析及规划模拟优

化——以佛山顺德区为例[D].广州:华南农业大学,2016.

[4]管超,哈斯.基于GeoSOS的城市扩展模拟———以旅顺口区为例

[J].测绘与空间地理信息,2014,37(3):49-54.

[5]史焱文,李小建,许家伟.基于GeoSOS的乡村工业化地区土地利用

变化模拟分析——以河南省长垣县为例[J].土地研究,2018,37(5):140-146.

[6]李和平,李姿璇.休旅介入影响下村镇土地利用变化模拟分

析——以重庆市永川区南大街街道为例[J].设计视界,2020,27(6):106-109.

[7]李曦彤,马晶,袁浩.基于GeoSOS－FLUS平台的吉林市城市扩展

研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2019,20(3):47-51.

础设施管理保障措施，确保结构施工技术质量和结构施工技术流

程的基本完整性，提升施工技术流程要点的安全稳定使用效果，

按照国家标准化结构施工技术流程要求完成具体操作，为推进建

筑工程建设项目的安全可持续发展建设奠定坚实基础。

参考文献

[1]魏国方,吴永超.浅析框架剪力墙结构建筑施工技术的应用[J].建

材与装饰,2019(10):78-79.

[2]吉中亮.框架剪力墙结构建筑施工技术研究[J].四川水泥,2017(12):

23-24.

[3]李燕宏.基于建筑施工中防渗漏施工技术研究[J].砖瓦,2020(8):

120-121.

[4]彭玉龙,刘海峰.浅析进一步强化建筑施工安全管理的措施[J].砖

瓦,2020(8):96-97.

（上接第144页）

（上接第145页）

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