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地理模拟与优化系统（GeoSOS）用户手册1系统介绍首先感谢您关注并使用地理模拟与优化系统（Geographical Simulation and Optimization Systems，GeoSOS）软件。GeoSOS是由根据黎夏教授、叶嘉安教授、刘小平博士以及他们团队多年在地理元胞自动机、多智能体和空间优化研究（主要参考文献附后）基础上设计和研发的。GeoSOS可以解决GIS在对过程进行模拟和优化方面存在严重功能不足的问题。GeoSOS作为模拟优化平台，是GIS的重要补充工具。 GeoSOS由三个重要模块组成：地理元胞自动机（CA）、多智能体系统（MAS）、生物智能（SI）。其中的地理元胞自动机模块包含了常用的CA模型，包括MCE‐CA，PCA‐CA，Logistic‐CA，ANN‐CA， Decision‐tree CA等，为用户提供了一种选择最佳模拟模型的方便途径。ANN‐CA为模拟多种土地利用变化提供了一种十分方便的工具。这些模型可以有效的进行地理模拟。本系统另一特色是具备了将模拟和优化耦合的能力，由此能大大改善模拟优化的结果，为复杂的资源环境模拟和优化提供了强有力的过程分析工具。 2系统安装您可以从GeoSOS网站（）上下载GeoSOS的最新版本，截止目前最新的最新版本为1.0.0.1。我们还将持续更新该软件，请您继续关注。 下载的安装文件为rar格式，您可以解压后点击setup.exe安装，整个过程十分简短，您选择默认设置即可。安装完成后您就可以点击桌面快捷方式或者开始菜单中的快捷方式使用该系统。 注意：如果您安装了GeoSOS以前的版本，请先卸载，再安装新的版本。 3系统功能点击桌面快捷方式或者开始菜单中的快捷方式Geographical Simulation and Optimization Systems，将启动系统。 3.1系统界面GeoSOS的主界面如下： 主界面主要包括：主菜单，工具条，工作区，图例窗口，输出窗口，图表窗口等组成。 3.1.1系统界面特性 本系统采用目前流行的多窗口文档设计，用户可以自由排列各个窗口，同时系统还将自动保存用户常用的界面摆放方式。 3.1.1.1窗口排列 用户可以方便的将多个窗口排列在工作区中，只需选中要摆放的窗口，在工作区中移动时，系统将出现摆放位置提示，用户可以讲窗口摆放到任意位置。 摆放方式一： (1)摆放前： 主菜单工具条 工作区图例窗口 图表窗口 输出窗口 (2)摆放后： 摆放方式二： (1)摆放前： (2)摆放后： 对于图层控制窗体，输出窗体和图表窗体，可以选择是否隐藏，停靠，或是显示。以下可以将显示状态改为自动隐藏状态。 3.1.1.2窗口排列状态保存 系统可以自动保存您的窗口排列方式，如果系统关闭前是按照如下方式排列的，系统再次打开时仍将如此排列。 3.1.2主菜单 主菜单提供了系统的主要功能，可以点击相应的菜单项进行操作。 3.1.2.1文件菜单 (1)【打开】将提供对话框，由用户选择一个ASCII格式的栅格文件，然后在工作区打开该文件。 (2)【保存】将当前选中窗口的内容保存为ASCII格式文件。 (3)【打印】将当前选中窗口的内容通过系统的打印机打印出来。 (4)【输出】将当前选中窗口的图像保存为BMP格式的位图。 (5)【退出】即推出系统。 3.1.2.2视图菜单 (1)【图像窗体】将在工作区打开一个新的图像窗体。 (2)【输出窗体】将在系统中显示输出窗体。如果输出窗体已经被关掉，将重新显示。 (3)【图表窗体】将在系统中显示图表窗体。如果图表窗体已经被关掉，将重新显示。 (4)【图层控制窗体】将在系统中显示图层控制窗体。如果图层控制窗体已经被关掉，将重新显示。 (5)【起始页】将在系统工作区中显示起始页窗体。如果起始页窗体已经被关掉，将重新显示。 3.1.2.3CA模拟菜单 CA模拟菜单将进行多种CA模拟，详细见CA部分的帮助。 3.1.2.4多智能体模拟 多智能体模拟菜单将进行基于MAS模拟，详细见MAS部分的帮助。 3.1.2.5空间优化 空间优化菜单将进行基于蚁群智能（ACO）模拟，详细见ACO部分的帮助。 3.1.2.6设置菜单 设置菜单进行系统的设置。 (1)【选项】将打开系统的选项面板，配置系统的相关属性。 (2)【语言】菜单可以切换三种语言，点击相应语言系统将自动切换。 3.1.2.7帮助菜单 (1)【帮助】菜单将根据当前的语言选择打开相应的帮助文档。 (2)【在线帮助】将直接链接到GeoSOS网站（）。 (3)【关于】菜单将显示本系统的简介，版本更新情况和版权声明。 3.1.3工具条 工具条包括系统的输入输出，图像窗体的控制，以及模拟过程控制三部分。 (1)，和分别对应文件菜单中的【打开】，【打印】和【输出】。 (2)分别表示放大图像，缩小图像，移动图像和全图显示图像，以及回到上一次的图像显示范围。与GIS软件的通用功能相同。用户可以首先选中要操作的图像窗体，然后进行图像操作。另外，系统也支持使用鼠标滚轮缩放图像。 (3)在CA模拟和MAS模拟时，配置好模拟数据和参数后，可以点击开始模拟。在模拟过程中，可以随时点击暂停模拟过程，再次点击将继续进行模拟。点击可以在任何时刻终止当前的模拟。而点击将首先终止当前的模拟进程，而重新再次进行模拟。 3.1.4起始页 起始页为系统每次打开时默认首先显示的窗口，提供了系统功能的快捷选择。用户可以点击相应的按钮直接进行系统功能操作。 3.1.5输出窗口 输出窗口主要输出系统运行时的输出信息。用户还可以点击清空当前输出窗口中的信息。也可以点击保存当前输出窗口的信息。 3.1.6图例窗体 图例显示当前使用的各数据图层，同时还可以显示各图层使用的颜色信息。 3.1.7图表窗体 图表窗体以图表的方式显示模拟中的数据信息。 3.2CA模拟3.2.1多准则判断CA 多准则判断CA基于MCE方法进行CA模拟。 3.2.1.1示例数据操作 (1)点击【多准则判断CA】，系统将打开向导页，选择使用默认数据。 (2)点击【下一步】，系统将列出当前模拟的配置情况。 (3)点击【完成】，系统将关闭向导页，同时打开相关数据。可以自由排列窗口以更好的显示数据。 (4)点击开始模拟，模拟过程中相关信息将出现在输出窗体和图表窗体。模拟完成后将显示模拟结果及评价。 注意：因为原始方法完成一次模拟时间较长，使用默认数据是系统只选择转换很少一部分数据以进行示范。 3.2.1.2自定义模拟 (1)点击【多准则判断CA】，系统将打开向导页，直接点击【下一步】进行模拟数据设置。分别选择要模拟的起始年份数据和进行模拟结果对比的终止年份的数据（可不选择），以及相应的空间变量参数数据。 (2)点击【下一步】系统将根据默认的土地利用类型信息填充相关土地利用分类信息。如果没有相应默认值，则由用户输入。 (3)点击【下一步】设置权重的判断矩阵，在选择框中选择两种变量的相对权重。选择完成后点击【下一步】将进行随机一致性检验，要求λ 0.1。如果达到要求则进入模拟参数设置，否则系统将提示修改矩阵。 (4)设置模拟参数。全局因素比例和局部因素比例相加应为1。模拟转换总量控制模拟的终止条件，达到转换量，模拟将终止。 (5)点击【下一步】设置系统中模拟时的相关参数。包括图像的刷新，中间结果的输出等。 (6)设置完成后同样显示模拟设置摘要。点击【完成】将进行模拟，以下步骤与使用示例数据模拟时相同。 3.2.2逻辑回归CA 逻辑回归CA基于逻辑回归方法进行CA模拟。 3.2.2.1示例数据操作 (1)点击【逻辑回归CA】，系统将打开向导页，选择使用默认数据。 (2)点击【下一步】，系统将列出当前模拟的配置情况。 (3)点击【完成】，系统将关闭向导页，同时打开相关数据。可以自由排列窗口以更好的显示数据。 (4)点击开始模拟，模拟过程中相关信息将出现在输出窗体和图表窗体。模拟完成后将显示模拟结果及评价。 3.2.2.2自定义模拟 (1)点击【逻辑回归CA】，系统将打开向导页，直接点击【下一步】进行训练数据设置。分别选择训练的起始年份数据和终止年份的数据，以及相应的空间变量参数数据。还可以设置数据的抽样比例。 (2)点击【下一步】系统将根据默认的土地利用类型信息填充相关土地利用分类信息。如果没有相应默认值，则由用户输入。 (3)点击【下一步】系统将自动计算各空间变量的回归系数和标准差。 (4)模拟数据设置。分别选择要模拟的起始年份数据和进行模拟结果对比的终止年份的数据（可不选择）。 (5)设置模拟参数。模拟转换总量控制模拟的终止条件，达到转换量，模拟将终止。 (6)点击【下一步】设置系统中模拟时的相关参数。包括图像的刷新，中间结果的输出等。 (7)设置完成后同样显示模拟设置摘要。点击【完成】将进行模拟，以下步骤与使用示例数据模拟时相同。 3.2.3PCA‐CA 目的：进行基于主成分分析方法的CA模拟。 操作步骤： (1)选择【CA模拟】→【主成分分析】，出现模拟设置向导对话框。 (2)点击【下一步】。 (3)选择训练数据。 1. 点击【浏览】，可以选择起始和终止年份遥感图像。 注意：本功能所使用的遥感图像必需为经过土地利用分类后的遥感影像，分类序号从1开始，顺序编排。影像格式暂时只支持由ArcGIS导出的txt文本格式。 2.点击【添加文件】，可以添加空间变量图层，添加后的图层将显示在下边的列表框中。 若希望移除空间变量，可以在列表中选中一个因子，然后点击【删除文件】。 注意：空间变量同样只支持txt格式，同时为保证模拟效果不发生偏差，在使用本功能之前请先将影响因子图层中每个栅格的数值进行归一化处理。而且，所有图层的必须为同一地区影像，分辨率也必须一致，否则模拟会出错。 (4)设置数据抽样个数与主成分的比例。 抽样个数：在整个影像数据中随机抽取样本指定的样本个数。 主成分比例：主成分分析过程中选择的主成分的比例值 (5)选择完毕后点击【下一步】继续。 1.设置土地利用类型对应值。 如图所示的表格中将列出训练数据中出现的所有分类代号，由用户自行指定每一分类代号所代表的用地类型、性质和显示颜色。 【1】设置土地利用类型说明 选中对应的单元格，“右键”点击，弹出右键菜单，选择一个类型，或者输入一个类型说明，但是必须保证每一个类型的说明都不一样。 【2】设置土地利用类型性质 在下拉框中选择对应的项目，这里有四个选择项分别为“数据空值”，“城市用地”，“不可转变用地”，“可转变用地”。 说明如下： 数据空值：说明该数值代表影像中的空白部分，该数值的栅格将不参与训练和模拟。 城市用地：该数据代表城市用地，城市中的居住用地、商业用地、工业用地均属于这一类型。因为开发后的城市用地难以转换为农田、果园、基塘等用地，所以在模拟时这类用地类型的转变被设置为不可逆。 可转变用地：各种用地类型中，农田、果园、基塘等用地类型可以城市化，也可相互转换，这类用地类型一般设置为可转换。 不可转变用地：有些用地类型，如水域、山体等，转换为其他类型的成本非常高，所以认为是不可转换的。 【3】设置用地类型显示的颜色 点击第三列中的格子，会出现颜色选择对话框，用户可自行选择该用地类型显示的颜色。 【4】完成设置 设置完成后应该如图所示，点击【下一步】生成主成分分析。 (6)选择你的解决方案的权重。 根据输出窗口输出的特征值与负载，输入权重。 在文本框中输入介于0与1之间的权重，然后点击“增加权重”，增加到“权重值”的列表中。 注：输入权重的个数为权重名的个数