[发明专利]一种土地利用布局智能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及土地利用规划领域，尤其是涉及一种土地利用布局智能优化方法。

背景技术

土地利用布局是根据上级下达的规划指标并结合本地区的用地需求所确定的土地利用数量结构，将各种土地用途落实到具体空间上的过程，是土地利用规划得以实施的基础。传统土地利用布局方法多采用人工的方式，即将与土地使用需求相关的自然因素根据土地适宜性分析的原则，套绘在底图上，生成各种土地使用的发展潜力图；界定各种土地适用类型与自然条件的限制，套绘在地图上，生成各种土地使用类型的限制图；将土地使用的发展潜力图和限制图叠合，生成适宜性分布图，每个地块根据适宜性分布图的结果选择最适宜的土地利用类型。但是这种手工叠图的方式只追求了用地适宜性的目标，无法考虑其他目标如规划成本最小化的目标、空间紧凑度最高化的目标，并且规划的质量受规划编制人员经验的限制，带有一定的主观随意性。近年来，一些研究将数学定量化方法引入到土地利用布局过程中，如采用线性规划、单纯型法、整型规划的方法对土地利用布局进行优化。但是，由于地区土地利用布局规划往往涉及到多目标的取舍、多约束条件的限制和空间相关性，使得这类经典数学方法在大多数情况下不能得出优化解。随着人们越来越关注到人工智能算法在解决各类复杂问题中所体现的潜力，这些智能算法逐渐被应用于土地利用布局优化问题中。智能算法对于解决非线性、多目标和涉及复杂空间操作的土地利用布局优化问题表现出良好的兼容性，一些应用智能算法的土地利用布局模型已被建立来辅助土地利用规划。但是现有模型仍存在效率低下的问题，只适用于小区域低精度的土地利用布局。对于大区域高精度项目区所带来的海量数据，现有模型还不能加以处理。并且当规划条件改变时，需要模型能够实时动态响应，快速生成新的布局优化结果，但现有模型的低效性使得现有方法对此无能为力。所以，当前土地利用规划对产生出一套能够适用于大区域高精度规划、处理海量数据、实时动态响应变化的土地利用布局优化模型提出了需求。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用粒子群智能优化算法进行土地利用布局的优化，克服了传统土地利用布局方式中对规划编人员经验的严重依赖，以及由于人的主观偏好性带来的土地利用布局不合理问题的一种土地利用布局智能优化方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种提高了算法运行效率，并以转换规则约束操作单元用地类型的转换，提高了布局结果的质量的一种土地利用布局智能优化方法。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种适用于大区域的土地利用布局优化，并且在优化条件改变时快速动态调整，产生新的优化布局方案的一种土地利用布局智能优化方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种土地利用布局智能优化方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1，收集并整理土地利用布局相关基础数据，对所有基础数据按统一的范围和格网大小进行栅格化；

步骤2，划分操作单元，选择合适的图斑块划分方式确定算法的操作单元；

步骤3，将数据导入至粒子群土地利用布局优化模型中，进行问题建模，建立待求解问题和粒子群之间的概念映射关系，最终得到土地利用布局优化结果。

在上述的一种土地利用布局智能优化方法，所述土地利用布局相关基础数据包括基础统计数据和空间数据，基础统计数据如地区历年人口、对各类土地的需求量、森林覆盖率、地区总面积，空间数据如土地利用现状图、各地类适宜性评价结果、道路交通图、坡度图、土壤肥力分布图、耕层厚度分布图，对空间数据需按照统一的范围和格网大小进行栅格化，使得每个栅格单元的属性信息对应起来。

在上述的一种土地利用布局智能优化方法，确定算法操作单元的方法为选择属性相似且相互连通的均质区划分为操作单元。

在上述的一种土地利用布局智能优化方法，建立待求解问题和粒子群之间的概念映射关系如下：一种土地利用布局方案对应于粒子群算法中的一个粒子，操作单元在当前方案中的土地利用状态对应于粒子的位置，操作单元向各种用地类型变化的转换概率对应于粒子的速度，土地利用布局方案优劣的评价函数对应于粒子群的适应度函数。

在上述的一种土地利用布局智能优化方法，所述的步骤3）中，求解得出土地利用优化布局结果的步骤包括以下子步骤：

步骤3.1，根据适应度函数，对粒子进行评价，计算每个粒子的适应度值，其中适应度函数为：