a. Khái niệm
Von Neumann and Ulam là những người đầu tiên đưa ra khái niệm về mạng tự động vào năm 1940 trong lĩnh vực khoa học máy tính. Hiện nay, khái niệm này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học như Vật lý, Toán học, GIS, Viễn thám,…
Việc tích hợp mạng tự động và GIS đã tạo nên khảnăng ứng dụng lớn và rộng rãi hơn, do khắc phục được các hạn chế trong việc mô hình hóa sự thay đổi cảnh quan theo thời gian của công nghệ GIS. Các hạn chế đó là: hạn chế khả năng đưa ra các mô hình đọng lực không gian, hạn chế trong tích hợp chiều thời gian vào các mô hình. Mạng tự động có thể cung cấp động cơ phân tích, nhằm cung cấp một khung mềm dẻo cho việc lập trình và chạy mô hình động lực không gian khi được tích hợp với GIS.
- Không gian Raster (Cell Space): được tạo nên bởi một tập hợp các raster đơn lẻ.
- Tình trạng Cell (Cell States): Tình trạng của một cell có thể thêt hiện gia strịkhông gian như các loại hình sử dụng đất khác nhau.
- Bước thời gian (Time steps): Một mạng tự động sẽ tham gia vào tần suất xuất hiện với các bước thời gian khác nhau. Tại mỗi bước thời gian, các cell sẽđược cập nhật gía trị dựa trên các quy luật chuyển tiếp.
- Quy luật chuyển tiếp (Transition rules): Quy luật là cốt lõi của mạng tự động. Một quy luật chuyển tiếp thường quy định tình trạng của cell trước và sau khi được cập nhật dựa trên điều kiện của tình trạng của các cell xung quanh.
- Cell xung quanh: Mỗi cell có 2 cell xung quanh – mạng tự động 1 chiều. Với mạng tự động 2 chiều, có 2 cách thức để định nghĩa các cell xung quanh. Von Eumann cho rằng có 4 cell xung quanh, còn Moore cho rằng có 8 cell xung quanh.
b. Ứng dụng của mạng tự động trong đánh giá biến động sử dụng đất
Một mô hình thường là kết quả của việc tìm hiểu mối quan hệ phức tạp trên thực tế. Một mô hình thường là kết quả kiểm chứng mối quan hệ giữa hai hoặc nhiều hơn dãy số liệu. Mô hình còn được dùng để tìm hiểu và lý giải tại sao và bằng cách nào những dữ liệu đó tương tác với nhau hoặc lý giải cách thức các mối quan hệ nhằm góp phần hiểu rõ hơn thế giới thực và các hệ thống nhỏhơn nằm trong khu vực
Hiện trạng sử dụng đất phụ thuộc vào 3 nhân tố chính: Chất lượng và đặc điểm thổ nhưỡng; Tác động của ác loại hình trên hoạt động sử dụng đất xung quanh; Nhu cầu sử dụng đất đối với một hoạt động kinh tế-xã hội cụ thể.
Với việc ứng dụng mạng tự động trong mô hình hóa biến động sử dụng đất có một số khó khăn: i) Mỗi raster trong mạng đều không có thuộc tính.
Tất cả các cell đều có giá trị như nhau và chúng được gán thuộc tính bởi các cell nằm xung quanh. Số lượng cell xung quanh phụ thuộc vào mạng tự động là 1 hay 2 chiều. ii) Trong một mạng tự động truyền thống, bất cứ một cell nào cũng đều phải trả qua quá trình chuyển đổi thông qua quy luật chuyển tiếp. Vì vậy, giá trị của cell là tự nhiên, trong khi đó, đối với hiện trạng sử dụng đất, giá trị của một cell được quy định cụ thể.
Do các mô hình là kết quả của quá trình khái quát thế giới thật, vì vậy khi mô hình hóa cần phải giới hạn một số điều kiện biên. Một cách tổng quát, có thểđịnh nghĩa hiện trạng sử dụng đất như một hàm số của nhiều biến như sau:
Δ L= Δ L1 + Δ L2+ Δ L3 +… (1.2)
Trong đó: Δ L: tổng thay đổi của các loại hình sử dụng đất L1, L2,…: thay đổi của các loại hình sử dụng đất tương ứng
Một điều cần lưu ý là những thay đổi về hiện trạng sử dụng đất không chỉ là thay đổi vô hướng,nó gồm những giái trị kèm theo đổi. Về mặt lý thuyết, mỗi loại hình sử dụng đất thay đổi có thể biểu thị bằng một hàm số của nhiều biến số khác nhau.
Δ L1 = F(x1,x2,x3,..) (1.3)
Trong đó:
L1: sự thay đổi của loại hình sử dụng đất thứ 1
X1,X2,..: các nhân tố (tỷ lệ gia tăng dân số, chính sách,..)
Những nhân tố nêu trên không chỉ có tác động tới loại hình sử dụng đất đang đánh giá mà còn ảnh hưởng tới các loại hình sử dụng đất khác.