笔记丨元胞自动机模拟城市扩张过程
忙啊忙啊....实验数据来自翁敏老师的空间分析。我是初次接触，为了熟悉操作，参照课本进行粗浅记录，很粗糙，不具备参考价值，请各位仔细甄别。
CA模型：CA(Cellular Automat)即元胞自动机模型，元胞自动机是一种具有时空计算特征的模型框架，从局部到整体的建模思想被广泛的应用于空间上离散、时间上也离散的复杂性系统模拟。标准的元胞自动机是由一系列离散且具有有限状态的元胞散落在规则格网中，并遵循同样的作用准则，按照确定的局部规则作同步更新，通过大量元胞在局部空间中的相互作用构成复杂的动态演化系统。
是利用其在时间、空间和状态上都呈离散的特征优势，能够用于空间之间相互作用，时间上又具备因果关系的一种空间计算模型。
过程涉及1993和2003两个年份的建设用地栅格数据，在IDRISI中进行土地利用变化模拟时，需要解决三个问题，一是处理范围相同，二是坐标系统一，三是像元大小统一。因此，首先在环境里设置一下处理范围为建设用地范围相同。像元大小统一为300，因为数据不全，所以又去找区划shp转了一下投影。坐标系统一为WGS_1984_PDC_Mercator，本次将距河流距离、交通干道距离、城镇中心距离三个因素作为考虑影响因子。
路径尽量全英文选默认路径，不然报错会很痛苦
生成河流、城镇中心、交通的距离栅格
「Spatial Analyst」-「距离」-「欧氏距离」，依次对三种要素进行欧氏距离分析，输出像元大小设置为300。
接着「按掩膜提取」用研究区域shp裁剪一下。
数据格式转换
img格式、tif格式的栅格影像和ArcGIS中的栅格数据集无法在IDRISI中直接加载，需要转换成rst栅格数据类型。「栅格转ASCII」工具依次将上面裁剪好的三个距离栅格转为ASCII码保存在文本文件中。在IDRISI中「Import」导入转好的ASCII码，转换成rst格式栅格数据。
Input file就是上一步转好的三个文本文件，Output file就是我们要的rst格式数据
同样的，将1993年和2003年建设用地栅格数据转为rst的导入IDRISI，具体是先在ArcGIS中把行政区划面转为栅格，然后用「镶嵌」工具，分别将1993年和2003年建设用地栅格镶嵌至行政区划栅格。
完了后，同样方法「栅格转ASCII」—再导入IDRISI，最后得到我们需要的全部栅格数据。
道路、河流、城镇中心
1993/2003年建设用地
栅格重分类
「GIS Analysis」-「Database Query」-「Reclass」
分别将建设用地、非建设用地赋值为1，另一种赋值为0。
将NoData值赋值为0。没有具体取值的在IDRISI中默认为-9999，需要重分类设置为0，避免计算错误，重分类过程中会出现一个警告，不用管它。
显示还是连续的值，把它关掉重新打开就可以了
生成土地利用转移矩阵
马尔可夫模型，生成土地利用转移矩阵，「Modeling」-「Enviromental/Simulation Models」-「MARKOV」。
生成的结果包括土地利用状体转移图集、转移面积矩阵和转移概率矩阵，都在自己选择的输出路径文件夹里。
土地转变适宜性图集
土地利用的变化会受到地形、气候、交通、人口及经济等多方面因素的影响。土地转变适宜性图集实际上是不同的影响因素对各土地利用类型状况影响情况的集合。这里用logisticreg模型生成单一土地利用类型的适宜性图像
「GIS Analysis」-「Statistics」-logisticreg
参数设置
然后用集合编辑器（File-Collection Editor）打包输出的1993和2003的预测文件，然后保存（File-Save）。
CA_MARKOV模块模拟城市扩展过程
最后通过「Modeling」-「Enviromental/Simulation Models」-「CA_MARKOV」模块运行元胞自动机。
血泪教训，尽量把数据都放在默认路径下，全英文
不然会出现second input image not found报错
模拟结果
结果导出与精度评定
接着是在Arcgis里进一步评估处理，现在数据还是IDRISI中的rst格式，需要导出为tiff格式在Arcgis中查看，
格式转换
色带选balance16
导出后加载至Arcgis，与2003年的实际土地类型状况叠加显示，观察到模拟结果与真实情况大体一致，但还是存在一些差别。
然后用模拟面积比L1，缺失面积比L2，溢出面积比L3三个指标来量化描述城市扩张模拟结果的精度。公式如下：
S模拟是模拟结果中城市用地面积，S真实是实际城市用地面积，S交叉是模拟与真实相交部分城市用地面积。L1反映总体的模拟精度，值越接近1则精度越高。L2和L3反映模拟结果在空间上的误差，值越接近0误差越小。这样可以在Arcgis里栅格转面然后相交来计算。
计算得到各项值
结束，因为我是第一次接触，有不少自己心里都在犯嘀咕的问题，所以这次以熟悉操作为主，下次准备好数据，针对一些过程中存在的问题再好好写一遍。
如果在实验过程中有什么地方遇到问题可以后台留言，竭力解答，大概率不会。需要练习数据也请后台留言。如果可以的话，希望能够点个关注转发和分享，点个在看并且点个赞~~