元的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)，Z為整數(shù)矩陣亦細胞元的集合，維數(shù)為2 ;細胞元轉(zhuǎn)換規(guī)則是 根據(jù)中心細胞元當(dāng)前狀態(tài)及其鄰居狀況確定下一時刻該中心細胞元狀態(tài)的一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移 函數(shù)f，其表達式如式（2)所示：
[0088] S^1=J-(SUS1n) <2)
[0089] 式中：S11為t時刻中心細胞元i的狀態(tài)；S/為t時刻鄰居細胞元狀態(tài)的組合；f為 細胞元的局部映射或局部規(guī)則。細胞元成長模型中的所有細胞元是相互離散的，在某一時 刻一個細胞元只能有一種狀態(tài)，而且該狀態(tài)取自一個有限集合。一個細胞元下一刻的狀態(tài) 是上一刻其領(lǐng)域狀態(tài)的函數(shù)。在簡單模型中細胞元僅具有雙元狀態(tài)0和1。在復(fù)雜模型中 細胞元可具有多重性質(zhì)和屬性，而每種性質(zhì)和屬性又可具有多種狀態(tài)。
[0090] 二、選擇與劃定時空數(shù)據(jù)庫中細胞元樣區(qū)
[0091] 所述時空數(shù)據(jù)庫能夠反映整個規(guī)劃區(qū)域電力負(fù)荷的空間分布和發(fā)展演化規(guī)律，細 胞元樣區(qū)為電網(wǎng)規(guī)劃所涉及的區(qū)域。電力負(fù)荷空間分布預(yù)測細胞元成長模型時空數(shù)據(jù)庫， 是一個基于細胞元概念構(gòu)建的時空數(shù)據(jù)庫。要反映整個規(guī)劃區(qū)域電力負(fù)荷的空間分布和發(fā) 展演化規(guī)律，因此，凡是電網(wǎng)規(guī)劃所涉及的區(qū)域均可以定義為細胞元樣區(qū)。
[0092] 三、定義電力負(fù)荷細胞元
[0093] 定義電力負(fù)荷細胞元的狀態(tài)、時間、空間、發(fā)展方式和鄰居。電力負(fù)荷細胞元的狀 態(tài)是根據(jù)電力負(fù)荷空間分布柵格矢量圖，按照國家標(biāo)準(zhǔn)，可以把電力負(fù)荷用地劃分為10個 大類、46個中類和73個小類，建立一個狀態(tài)集S，設(shè)大類的個數(shù)為n，各大類中所含中類的個 數(shù)為m，各中類中所含小類的個數(shù)為1，則有：
[0094]S=(S1,s2,s3, .. . , Si,. . . ,sn} (3)
[0095] Si - {s D Si. 2，Si. 3，? ? ?，Si.." ? ? ?，Si.m} (4)
[0096]Sij -{sJj1,Sij^2,sij.3> ? ? ? >sij.J(5)
[0097] 電力負(fù)荷細胞元的空間是根據(jù)對樣本區(qū)域負(fù)荷占地的分析，采用不同的細胞元空 間尺度，以確保樣區(qū)矢量圖產(chǎn)生足夠的網(wǎng)格樣本相對準(zhǔn)確地反映電力負(fù)荷的空間分布情 況；電力負(fù)荷的細胞元空間采用摩爾型四方網(wǎng)格排列方式，以保證電力負(fù)荷細胞元空間在 數(shù)據(jù)模型層次上與電力負(fù)荷空間分布柵格圖的一致性。電力負(fù)荷細胞元的發(fā)展方式包括以 下4種方式：①自發(fā)式，代表新生電力負(fù)荷；②擴展式，隨著城市人口的發(fā)展、工業(yè)商業(yè)的發(fā) 展，電力負(fù)荷自然增長的方式；③凝聚式，由于微觀相互作用，大型用電企業(yè)的擴張，行業(yè)結(jié) 構(gòu)的調(diào)整引起的負(fù)荷增長方式；④焦點吸引式，主要產(chǎn)生于一些大的商業(yè)中心、工業(yè)中心、 交通樞紐等，由中心產(chǎn)業(yè)帶動相關(guān)服務(wù)或輔助產(chǎn)業(yè)的電力負(fù)荷的發(fā)展。從電力負(fù)荷的發(fā)展 方式來看，電力負(fù)荷細胞元的變化，不僅取決于細胞元自身，而且與周圍的細胞元的狀態(tài)有 關(guān)，所涉及的相關(guān)因素均反映在轉(zhuǎn)換規(guī)則當(dāng)中，因此，電力負(fù)荷細胞元的鄰居采用鄰域半徑 r為1的摩爾鄰居模型來描述各細胞元之間的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。電力負(fù)荷細胞元的時間以年 為單位進行時間段的劃分，對于電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，一般以年為單位進行時間段的劃分，與規(guī)劃 周期相對應(yīng)，因此，電力負(fù)荷細胞元的時間定義從t到t+1時刻的時間間隔為1年，所需歷 史樣本數(shù)據(jù)一般不少于5年。
[0098] 四、建立電力負(fù)荷細胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則
[0099] 根據(jù)電力負(fù)荷細胞元的發(fā)展方式，本申請本著由簡到繁，逐步完善轉(zhuǎn)換規(guī)則的思 路，從影響電力負(fù)荷空間分布和發(fā)展的地理因素、城市用地發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃、負(fù)荷 的歷史狀況考慮，建立電力負(fù)荷細胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則。
[0100] (1)反映電力負(fù)荷細胞元活力值的轉(zhuǎn)換規(guī)則：為電力負(fù)荷細胞元賦予生命的特 征，將其發(fā)展的趨向用活力值來描述，并根據(jù)中心細胞元的活力值來決定t+1時刻該細胞 元的用地性質(zhì)或負(fù)荷性質(zhì)是否發(fā)生變化；
[0101] 如果該細胞元屬于新建的居民小區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點或工業(yè)園區(qū)，則該細胞元的用地性 質(zhì)在近期不會發(fā)生變化，且電力負(fù)荷呈較快的增長趨勢，還有可能吸引相鄰的細胞元發(fā)生 變化，具有較強的生命力，則可定義該細胞元為青年；
[0102] 如果該細胞元是具有一定歷史的居民小區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點或工業(yè)園區(qū)，規(guī)劃水平年內(nèi) 自身不會消亡，則該細胞元的用地性質(zhì)在近期也不會發(fā)生變化，但是電力負(fù)荷的增長速度 會明顯下降，趨于飽和狀態(tài)，則可定義該細胞元為中年；
[0103] 如果該細胞元擁有此類用地性質(zhì)已經(jīng)達到一定的年限，無論是居民小區(qū)、商店或 者工廠都面臨著衰退或重新建設(shè)的問題，規(guī)劃水平年內(nèi)該細胞元的用地性質(zhì)可能會發(fā)生變 化，貝lJ定義該細胞元為老年；
[0104] 如果該細胞元擁有此類用地性質(zhì)已經(jīng)達到一定的年限，無論是居民小區(qū)、商店，還 是工廠等都面臨著衰退或重新建設(shè)的問題，規(guī)劃水平年內(nèi)該細胞元的用地性質(zhì)可能會發(fā)生 變化，則定義該細胞元為老年。對于給定的年齡區(qū)間，可以定義t時刻，電力負(fù)荷細胞元j 的活力值如式（6)所示：
[0105]
[0106] 式中：Tj為細胞元j產(chǎn)生的時刻，A」為t時刻第j個細胞元擁有此類用地性質(zhì) 的實際年限，T1、Tm分別為青年和中年的該年限的上限。
[0107] (2)反映用地規(guī)劃因素的轉(zhuǎn)換規(guī)則：中心電力細胞元在t+1時刻的用地性質(zhì)，必須 符合城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，這是非常重要的。因此，在應(yīng)用其它轉(zhuǎn)換原則進行分析之前，首先 按照用地規(guī)劃要求確定中心細胞元在t+1時刻的用地類型的大類，然后在規(guī)劃的指導(dǎo)下， 通過相關(guān)轉(zhuǎn)換原則，確定中心細胞元的具體用地子類。
[0108] (3)反映地理及鄰域關(guān)系的轉(zhuǎn)換規(guī)則：根據(jù)規(guī)劃區(qū)域各空間電力負(fù)荷細胞元的狀 態(tài)，確定影響局部細胞元相互作用的因子，可以引入速率參數(shù)P1、鄰域影響轉(zhuǎn)換費用系數(shù) 匕(X，y)和用地類型關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換概率Plj (X，y)來描述中心細胞元用地性質(zhì)如何轉(zhuǎn)換的概念。 [0109] 1)轉(zhuǎn)換速率參數(shù)y1:應(yīng)用鄰域半徑為1的摩爾型鄰居模型，找到周圍8鄰域內(nèi)符 合反映用地規(guī)劃因素的轉(zhuǎn)換規(guī)則定義的同類細胞元的個數(shù)，并確定其中所含子類的個數(shù)， 相關(guān)子類細胞元的比例越大，細胞元轉(zhuǎn)換為該類型細胞元的概率越高；鄰居細胞元影響力 的大小用轉(zhuǎn)換速率參數(shù)h來描述，則表示為：
[0110]
[0111] 式中：n:和n2為速率參數(shù)y:的分段函數(shù)值，〇〈nZn2;X:和X2是轉(zhuǎn)換閾值， 〇 ^a^ 8〇
[0112] 2)鄰域影響轉(zhuǎn)換費用系數(shù)tUy):假設(shè)i為中心細胞元的用地類型的編號，j為 鄰居細胞元的用地類型的編號，引入鄰域影響轉(zhuǎn)換費用系數(shù)f(i，j)，通過判斷8鄰域內(nèi)各 細胞元的狀態(tài)，分析細胞元轉(zhuǎn)換所需的費用系數(shù)，以反映不同的地理位置或土地功能定位 對電力負(fù)荷發(fā)展的影響。由于土地的轉(zhuǎn)換具有一定的不可逆性，因此，如果按照城市建設(shè)發(fā) 展規(guī)劃要求，將用地類型細分為k類，則需定義kXk個費用系數(shù)，并用矩陣F來描述。各種 費用系數(shù)的確定，需要行業(yè)專家進行綜合評估或采用典型數(shù)據(jù)。
[0113] 3)用地類型關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換概率PljU, y):受相鄰細胞元的影響，某一細胞元i轉(zhuǎn)換為與 相鄰細胞元相同的第j類細胞元的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換概率為Plj (x，y)，則有：
[0114]Pij(x, y)=exp{-y!X^j(x, y)},j=I, 2, ???, 8 (8)
[0115] 4)細胞元i最終轉(zhuǎn)換為第j類用地的轉(zhuǎn)換概率為：
[0116] Pi (x,y) =max(Pij (x,y) :j=I, 2, ???,m} (9)
[0117] 對于給定的閾值X3，可以取轉(zhuǎn)換概率統(tǒng)計值的平均值，當(dāng)轉(zhuǎn)換概率Pj(x，y)>入3 時，該中心細胞元在規(guī)劃期內(nèi)的類型才有可能變化為第j類。
[0118] (4)反映焦點吸引力的轉(zhuǎn)換規(guī)則：焦點吸引力是指城市大型設(shè)施、主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和商 業(yè)中心對鄰居細胞元發(fā)展的影響，距焦點越近，影響力或吸引力越大，電力負(fù)荷發(fā)展的速度 越快，因此，可采用冪函數(shù)來量化焦點吸引力：
[0122] 式中=C1為焦點規(guī)?；鶖?shù)，焦點規(guī)模越大，規(guī)?；鶖?shù)越大，C1M;y2為吸引力速率 參數(shù)，焦點細胞元（xQ，y。）的規(guī)模越大，吸引力速率參數(shù)越小，吸引力越大，其取值范圍為 [0，1] ;d(x，y)為中心細胞元（x，