[发明专利]一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种景观格局优化方法，包括：基于获取的景观格局栅格数据，将任意一种景观格局优化方案表示为一只青蛙，并将所述景观格局栅格数据的像元表示为青蛙的基因片段；计算获取的青蛙种群中各个青蛙的青蛙适应度，并按照青蛙适应度大小将青蛙种群划分为预设数量的多个子群体；基于蛙跳算法的更新和变异过程，对每个子群体中的青蛙进行蛙跳学习，并对蛙跳学习后的所有青蛙按照青蛙适应度大小重新划分子群体，直至达到预设的学习次数。本发明实施例提供的一种景观格局优化方法及系统，通过混合蛙跳算法求解最优景观格局优化方案，实现了多种景观类型的同步优化，运行速度较快，模型参数较少，适合于景观格局优化的实际应用。

技术领域

本发明实施例涉及地理信息科学技术领域，更具体地，涉及一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化方法及系统。

背景技术

景观格局，一般是指其空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，比如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。它是景观异质性的具体体现，又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。

景观格局优化对区域多种生态过程的良性运行尤为重要，是一个典型的多目标、非线性、不可微的混杂问题，在景观格局优化过程中需要考虑往期景观格局演变、土地与土壤质量、地下水、地形等多种问题。

但现有的景观格局优化的主流模型存在一定自身设计上的缺陷且优化结果的主观性较强，优化结果在实际中往往难以实施，影响了对景观格局建设的指导作用。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化方法及系统。

一方面本发明实施例提供了一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化方法，包括：

S1、基于获取的景观格局栅格数据，将任意一种景观格局优化方案表示为一只青蛙，并将所述景观格局栅格数据的像元表示为青蛙的基因片段；

S2、计算获取的青蛙种群中各个青蛙的青蛙适应度，并按照青蛙适应度大小将青蛙种群划分为预设数量的多个子群体，所述青蛙适应度由青蛙的基因片段总数、青蛙景观聚集度以及基因片段所对应的景观适宜性共同确定；

S3、基于蛙跳算法的更新和变异过程，对每个子群体中的青蛙进行蛙跳学习，并对蛙跳学习后的所有青蛙按照青蛙适应度大小重新划分子群体，直至达到预设的学习次数；

S4、将所述青蛙种群中青蛙适应度最高的青蛙所表示的景观格局优化方案输出为景观格局栅格图像。

另一方面本发明实施例提供了一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化系统，所述系统包括：

青蛙表示模块，用于基于获取的景观格局栅格数据，将任意一种景观格局优化方案表示为一只青蛙，并将所述景观格局栅格数据的像元表示为青蛙的基因片段；

子群体划分模块，用于计算获取的青蛙种群中各个青蛙的青蛙适应度，并按照青蛙适应度大小将青蛙种群划分为预设数量的多个子群体，所述青蛙适应度由青蛙的基因片段总数、青蛙景观聚集度以及基因片段所对应的景观适宜性共同确定；

蛙跳学习模块，用于基于蛙跳算法的更新和变异过程，对每个子群体中的青蛙进行蛙跳学习，并对蛙跳学习后的所有青蛙按照青蛙适应度大小重新划分子群体，直至达到预设的学习次数；

优化方案输出模块，用于将所述青蛙种群中青蛙适应度最高的青蛙所表示的景观格局优化方案输出为景观格局栅格图像。

根据本发明的第三方面，提供了一种基于混合蛙跳算法的景观格局优化设备，包括：