吸收和借鉴国内外城市模拟模型研究成果,发展基于agent建模(agent-based modeling,ABM)的地理计算(Geo-computation)理论,充分利用计算机模拟技术和各种模型手段,在城市模型、模型方法、实现技术等三个方面进行综合集成,尝试建立基于GIS的城市模型综合集成的理论和技术框架,为复杂性科学、城市与区域科学、地理信息科学、计算机科学、智能科学等的跨学科交叉研究提供新的知
首先,在城市与区域协同演化与空间复杂性基础理论研究的基础上,构建了完整的城市与区域演化综合集成框架,并且就现实的我国城市化过程提出了一个概念模型;其次,对不同模型技术路线和方法进行了研究,建立的基于agent的城市演化模拟集成模型,并开发和完善了模拟系统UrbanSwarm I、UrbanSwarm II,实现一个可控的虚拟城市演化计算实验环境;第三,对城市内部空间结构、区域城镇化(区域空间结构)的不同情景和模式进行模拟分析,探索了城市空间结构演化的内在机制,并对城市成长的不同模式和发展政策进行模拟分析和评价,并且就区域城镇化过程的影响因素和互动关系展开了研究;第四,构建分析和评价模型,系统地研究了北京城市交通、土地利用、就业、产业、人口发展状况,展开了北京市居民就业、通勤、居住时空变动规律的研究,为建立北京市城市演化模型提供实证和数据准备;最后,以北京为例,通过构建较高的空间和时间分辨率地理图谱,讨论了UrbanSwarmBeijing与GIS系统的集成问题,相关参数确定以及时空尺度问题,进而模拟分析和探讨了北京未来城市空间演化过程。