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一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法與流程

文檔序號:12005017閱讀:來源:國知局
一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法與流程

技術(shù)特征:
1.一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法,其特征在于,該方法包括如下步驟:步驟1,獲取土地利用布局優(yōu)化數(shù)據(jù),包括空間數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)兩類:空間數(shù)據(jù)包括土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用適宜性評價(jià)數(shù)據(jù)、坡度圖;統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要包括土地利用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù);步驟2,應(yīng)用蟻群優(yōu)化算法在步驟1的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,對土地利用布局優(yōu)化問題進(jìn)行建模,包括確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件體系,并設(shè)置蟻群優(yōu)化算法的啟發(fā)值,從而構(gòu)建土地利用布局優(yōu)化問題描述圖以建立待求問題與蟻群之間的映射關(guān)系,并利用蟻群優(yōu)化算法在問題描述圖上求解得出土地利用布局優(yōu)化結(jié)果;所述的建立待求問題與蟻群之間的映射關(guān)系如下:蟻群中的每個(gè)螞蟻代表一種土地利用布局方案,方案的組成成分由兩個(gè)部分組成:圖斑及其土地利用類型,所有的圖斑及其被分配的土地利用類型組成了完整的優(yōu)化方案,這種一個(gè)圖斑及一種土地利用類型的組合即為問題成分,所有的成分組成的完全連接圖即為土地利用布局優(yōu)化問題描述圖,描述圖中各成分的權(quán)重即為蟻群優(yōu)化算法的啟發(fā)值;土地利用綜合效益函數(shù)構(gòu)成了蟻群算法的目標(biāo)函數(shù),蟻群根據(jù)目標(biāo)函數(shù)從種群中選擇較好的解作為最優(yōu)解,因而蟻群中最優(yōu)螞蟻表征最優(yōu)的配置結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法,其特征在于,所述的步驟2中,求解得出土地利用布局優(yōu)化結(jié)果的步驟包括:步驟2.1,初始化算法參數(shù):算法參數(shù)包括:螞蟻數(shù)目M、啟發(fā)式因子α、期望啟發(fā)式因子β、信息素?fù)]發(fā)率ρ及信息素初始量Q;算法終止條件參數(shù)包括:最大迭代次數(shù)I、最長運(yùn)行時(shí)間T、期望目標(biāo)收斂值G、最長收斂停滯代數(shù)N,同時(shí)將土地利用適宜性評價(jià)數(shù)據(jù)讀取到啟發(fā)值矩陣中;步驟2.2,初始化螞蟻記憶;步驟2.3,計(jì)算當(dāng)前圖斑對應(yīng)的所有成分的選擇概率,所述選擇概率即所有地類的選擇概率,并判斷圖斑的地類轉(zhuǎn)換是否滿足約束條件,若不滿足約束條件,則將其選擇概率置為0,約束條件包括:地類轉(zhuǎn)換約束,即因政策法規(guī)、自然條件決定的地塊在發(fā)生地類轉(zhuǎn)換時(shí)必須遵循的規(guī)則,所述政策法規(guī)包括退耕還林、禁止拋荒、城鎮(zhèn)建設(shè)用地不能轉(zhuǎn)化為其他地類,所述自然條件包括坡度、土壤質(zhì)地、耕層厚度、PH、交通條件、給排水條件;面積約束,即各個(gè)地類的面積必須滿足土地利用結(jié)構(gòu)的要求,然后用輪盤賭隨機(jī)選擇一種地類作為該圖斑的用途,并將該圖斑及為其選擇的地類組成的成分加入到正在構(gòu)建的方案中;步驟2.4,判斷是否完成所有圖斑的訪問,沒有完成將螞蟻移動(dòng)到下一個(gè)圖斑,并執(zhí)行步驟2.3,否則執(zhí)行步驟2.5;步驟2.5,判斷是否有局部搜索機(jī)制,有則進(jìn)行局部搜索;步驟2.6,更新信息素,包括信息素?fù)]發(fā)率ρ及信息素初始量Q;步驟2.7,將當(dāng)前螞蟻構(gòu)建的解與最優(yōu)解進(jìn)行對比,若更優(yōu)則將其更新為最優(yōu)解,并判斷是否所有螞蟻完成了方案構(gòu)建,沒有完成則選擇下一只螞蟻?zhàn)鳛楫?dāng)前螞蟻,并轉(zhuǎn)至步驟2.2,否則轉(zhuǎn)至步驟2.8;步驟2.8,判斷是否滿足結(jié)束條件,若不滿足則轉(zhuǎn)至步驟2.1,所述結(jié)束條件為步驟2.1中所述的算法終止條件:最大迭代次數(shù)I、最長運(yùn)行時(shí)間T、期望目標(biāo)收斂值G、最長收斂停滯代數(shù)N,可選擇其中一個(gè)或多個(gè)作為結(jié)束條件,當(dāng)滿足其中任一終止條件時(shí),算法循環(huán)終止;步驟2.9,結(jié)果輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法,其特征在于,所述步驟2.3的具體方法是,定義當(dāng)前圖斑各地類的選擇概率P(Cij),并計(jì)算當(dāng)前圖斑各地類的選擇概率為P(Cij),然后輪盤賭隨機(jī)選擇一種地類作為該圖斑的用途,及從當(dāng)前圖斑的成分集中選擇一個(gè)成分,并放入到螞蟻構(gòu)建的方案中,P(Cij)=[PAS(Cij)+Pneighbourhood(Cij)μ]×Pconstraint(Cij)式中:PAS(Cij)表示按螞蟻系統(tǒng)選擇概率計(jì)算方式計(jì)算的選擇概率,Pneighbourhood(Cij)表示第i個(gè)柵格單元鄰域中地類為j的單元的頻數(shù),μ為鄰域影響系數(shù),Pconstraint(Cij)為考慮約束條件的轉(zhuǎn)換概率,即當(dāng)?shù)趇個(gè)單元滿足約束條件,可以轉(zhuǎn)換為地類j時(shí),其值為1,反之為0。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能土地利用布局優(yōu)化配置方法,其特征在于,所述步驟2.6的更新信息表基于目標(biāo)函數(shù):fk=Wsfsuitability(k)+WCfcompactness(k)+WUfunchanged(k)式中Ws、Wc及Wu為各目標(biāo)權(quán)重,三者之和為1,各權(quán)重的大小根據(jù)目標(biāo)的相對重要性確定,即越重要的目標(biāo),其權(quán)重越大,各子目標(biāo)包括最大化適宜性fsuitability:鼓勵(lì)因地制宜,合理利用土地;最大化空間緊湊度fcompactness:鼓勵(lì)空間集聚,最大化不變率funchanged:減少因地類轉(zhuǎn)換帶來的成本;各子目標(biāo)計(jì)算方式如下:式中:n為柵格單元總數(shù),j為柵格單元i的用途,Sij為柵格單元i用作地類j時(shí)的適宜性;Cij為單元i的8鄰域中類型為j的單元的數(shù)目;nunchanged表示沒有轉(zhuǎn)換的單元數(shù)目,其中Sij與Cij通過下式進(jìn)行歸一化處理:Nnorm=(N-Nmin)/(Nmax-Nmin)信息素按下式進(jìn)行更新:τij←(1-ρ)τij+Δτij式中:ρ為信息素?fù)]發(fā)率,fk為第k只螞蟻構(gòu)建方案的目標(biāo)函數(shù)分值。
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