城市土地利用变化作为城市化问题中的一个主要研究方面,一直是学者们研究的热点问题。城市作为地球上社会、经济和文化高度的聚集的一种空间表现,承载着人类各种生产生活活动。由于经济快速发展,人口增加以及非城镇人口的向心涌入作用,城市需要不断调整土地利用格局与分布以适应不断变化的各种城市内部功能需求,城市土地扩展是其中最普遍也是影响面最大的一种土地利用变化方式之一。自二十世纪八十年代以来,我国经历了由一般到快速的城市化发展过程,伴随着人口的持续增长和经济的快速发展,不同等别的城镇都呈现出不同的城市化加速趋势,并且这种加速趋势仍然在持续进行。然而,由于城市化过程势头的迅猛,城市土地的无序扩张问题尤为突出,土地规划以及城市规划失灵,功能滞后甚至缺乏强制以及指导意义。土地以及城市规划明显落后甚至被动于经济发展或者现状水平。鉴于此,开展城市化进程中城镇土地的扩展研究以及规划决策研究,对于剖析现阶段城镇发展的基本特征规律,构建城市土地变化的动态演化模型以及规划模型,对于城镇理性有序增长,促进土地资源利用的可持续性,并为相关政府部门提供规划决策、发展决策有着较强的现实意义。关于城市土地利用变化的研究,经历了从静态到动态的过程。随着人们对于城市土地系统的不断认识,加之相关理论方法的不断发展完善,原有的研究已经逐步过渡到认识城市土地系统的动态性、自组织性、混沌性以及开放性研究上来。因此,关于城市土地系统复杂演化的描述与分析越来越深入。传统的静态、宏观的方法模型已经逐步显得力不从心,无法解决越来越复杂的城市复杂形态与表现,而动态复杂性科学研究手段与思路逐渐成为研究的热点。综上,在总结前人研究成果的基础上,针对存在的问题与不足,本文引入博弈理论以及多智能体理论进行城镇土地扩展以及规划情景模拟的研究。通过引入扩展相关模型,以嘉鱼鱼岳为例,对城镇土地扩展已经规划情景进行模拟。具体的研究内容如下：1、绪论对本论文的研究背景进行了综述,在介绍城市化与土地利用变化相关概念与特点后,针对城市化过程所带来的城市时空演化过程进行了讨论；同时通过对土地利用变化与土地生态系统的研究探讨,总结近些年来城市土地生态系统,土地利用变化方面的研究情况与动态；探讨了城市土地扩展与土地利用规划间的关系以及研究的重要性；分析总结了城市扩展与土地利用模拟的研究动态,并提出了目前研究存在的不足方面；论述了本文的研究目标内容,意义以及论文框架。2、相关理论与方法从复杂性科学的理论入手,介绍复杂适应系统和复杂性科学,复杂性科学的研究作为一种崭新的研究思想,为有效地模拟和预测城市空间的变化,土地的扩展提供了强有力的理论与方法支撑。多智能体的理论作为“自上而下”的研究思路的代表,让城市土地利用变化与规划情景模拟能够从微观展现宏观。阐述智能体的基本概念,概念模型,阐述智能体的集中体系结构以及基于智能体的建模。而博弈作为控制政府时间分配准则的一种途径,从基本概念,基本要素以及分类等角度阐述概括。通过介绍复杂性科学、智能体理论以及博弈论的基本知识,对本文研究整体所需要的知识架构作一个全面的解释与概括。3、城镇土地扩展的复杂适应性研究就系统与城镇土地系统进行了了简要的描述。在介绍城市空间系统演化模式的基础上探讨了导致城市土地扩展的动力机制；阐述了在城市土地利用系统变化中存在的时空复杂性、自组织、混沌边缘的复杂现象,指出城镇土地扩展主要是城镇内部的众多主体(Agent)通过他们之间的非线性互动互作在时间和空间上的不断积累,促进了城市空间的不断演化,即人-社会关系是促进城市土地系统变化复杂性的根源。复杂性科学研究的兴起为有效地模拟和预测城镇土地空间演变过程提供了有力的理论支持,探讨了基于主体的建模思想在城市土地扩展中的应用发展基础上,就该方法在城镇土地扩展中应用模拟进行了分析研究。4、规划期城镇用地量博弈以及扩展模拟阐述了在城镇土地利用系统变化中存在的时间空间复杂性、自组织、混沌边缘的复杂现象。复杂性科学研究的兴起为有效地模拟和预测城镇土地空间扩展过程提供了有力的理论支持,接下来就多智能体在城镇土地扩展中的建模以及基于不同博弈均衡的规划情景进行研究。首先,简述了多智能体的建模机制；然后从多智能体的模型结构方面分析研究,包括环境的感知,优选方案以及决策；对智能体的行为规则进行了研究与探讨,提出了行为规则的涉及思想；之后就城镇土地扩展中的三种不同主体分别作主体概述与决策规则的分析,包括政府主体、居民主体与企业主体,这其中引入了可拓物元模型,对决策的评价进行模型支持；最后,探讨了基于用地数量博弈的规划情景研究,引入不同概率水平下的博弈均衡以及其在规划过程的情景模拟研究。5、实例应用分析从研究区域的自然地理概况、社会经济概况等方面对研究区域进行了简要描述与概括；同时根据需求,对论文所应用的仿真平台进行介绍,包括体系结构与类库特点。接下来就前面部分的用地扩展数量博弈均衡,就研究区实际情况设定博弈模型参数,并寻找用地扩展博弈的均衡,确定不同情况下的用地扩展博弈数量的结果；概括分析了模型的实现流程、数据的预处理以及结果的分析情况并对模型的真实性以及有效性进行评价。对嘉鱼城区的均衡结果以及不同概率下的用地扩展水平,模拟不同情景下的规划决策就模拟结果对嘉鱼城区的未来土地利用变化以及规划情景进行科学的定性分析。