地理学所关注的人-地系统是多种自然与人文要素相互作用下的复杂巨系统。传统地理学研究方法往往侧重确定性、线性过程，难以表达复杂地理要素之间的相互作用和反馈关系。地理模拟与过程建模能够为地理空间复杂系统中人-地关系的研究提供理论与方法支撑，并在当前全球变化与城镇化研究、地理国情监测与分析、国土空间规划和一带一路模拟研究等国家发展与倡议实现方面具有重要的应用价值。

《基于元胞自动机的地理模拟系统教程》

黎夏 刘小平 李少英

李丹 梁迅 陈广照 著

ISBN：9787030714060

本书作者在国内最早提出和阐述了集成地理元胞自动机（cellular automata，CA）、多智能体系统（multi-agent system，MAS）和群智能（swarm intelligent，SI）的地理模拟系统（geographical simulation system）框架体系和模型方法。地理模拟系统是指在计算机软、硬件支持下，通过自下而上的虚拟模拟实验，对复杂系统（如各种地理现象）进行模拟、预测、优化和显示的技术。地理模拟系统试图从微观入手，探索地理微观空间实体之间相互作用形成宏观地理格局的动态过程。它是探索和分析地理现象的格局形成和演变过程及进行知识发现的有效工具，可以支撑复杂人地系统的优化与调控。通过其耦合地理过程模拟、空间多目标优化的能力，为地理国情信息的分析统计、制定和实施国家及区域发展战略与空间规划、优化国土空间开发格局等提供理论和技术支持。

在提出地理模拟系统理论方法的基础上，我们进一步开发了地理模拟优化系统软件GeoSOS（Geographical Simulation and Optimization System），把地理元胞自动机（CA）、多智能体系统（MAS）和群智能（SI）整合在统一的GeoSOS平台中，为模拟和优化问题的解决提供了一种尝试的工具，以解决GIS对过程分析功能的严重不足。进一步在GeoSOS基本功能框架基础上，开发了模拟人类活动与自然影响下的未来土地利用变化情景模拟（future land use simulation，FLUS）软件，耦合人类活动和自然效应来实现未来多个情景下的多类土地利用变化的模拟。目前，GeoSOS和GeoSOS-FLUS软件已被应用于全球土地利用变化、耦合IPCC共享社会经济路径（shared socioeconomic pathways，SSPs）的未来长时间序列土地利用变化模拟、多尺度城市演变模拟、精细化城市增长边界划定、“三区三线”智能识别、国土空间规划等地理模拟与空间优化问题，并为地理国情分析、“三区三线”智能识别、“三规合一”等方面提供理论与技术基础，以及为城市规划、国土管理与生态建设等提供可靠的定量决策支撑。

图：GeoSOS 的主界面

本书主要介绍地理模拟系统软件的应用及操作方法。在2007年出版的《地理模拟系统：元胞自动机与多智能体》和2020年出版的《地理模拟系统：元胞自动机与空间智能》中侧重理论方法和模型的介绍；而本书是它们的姐妹篇，侧重应用案例与软件教程的介绍，即注重其实用性。本书主要分为三大部分，第一部分是地理模拟系统基础理论知识的介绍；第二部分是GeoSOS和FLUS软件的基本操作步骤的介绍；第三部分是地理模拟系统应用案例及结合具体案例的软件操作过程的介绍。希望通过阅读本书，读者可以在理解地理模拟系统基础理论的基础上，学会结合案例进行软件操作。

本书练习所涉及的数据，可以扫描对应章节的二维码，或者在我们的网站（http://www.geosimulation.cn/）中教程数据下载栏目进行下载。