一種土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法
【專利摘要】一種土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法，包括分解面向土地利用空間布局優(yōu)化的多目標人工免疫模型，分解結果包括種群初始化算子、目標向量計算算子、選擇算子、克隆算子、變異算子、種群更新算子和解碼算子；構建免疫算子數(shù)組，將需要迭代執(zhí)行的算子按順序存入免疫算子數(shù)組，需要迭代執(zhí)行的算子包括克隆算子、變異算子、目標向量計算算子、選擇算子、種群更新算子。種群初始化算子和目標向量計算算子一起并行執(zhí)行，然后串行執(zhí)行選擇算子；對迭代執(zhí)行的免疫算子數(shù)組，克隆算子、變異算子、目標向量計算算子依次分別并行執(zhí)行，選擇算子、種群更新算子依次串行執(zhí)行；最后并行執(zhí)行解碼算子。
【專利說明】—種土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土地利用空間布局優(yōu)化配置【技術領域】，特別是涉及一種土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法。
【背景技術】
[0002]關于土地利用空間布局優(yōu)化配置，目前已經(jīng)有了一些成果，主要包括土地資源的空間布局優(yōu)化問題建模和多目標人工免疫系統(tǒng)優(yōu)化技術的結合運用。簡單介紹如下:
[0003]一、土地資源的空間布局優(yōu)化問題建模
[0004]土地資源的空間布局優(yōu)化是土地利用規(guī)劃工作的重要組成部分，其本質(zhì)是在區(qū)域規(guī)劃期土地資源數(shù)量結構的約束下，根據(jù)區(qū)域土地資源的自然和社會經(jīng)濟特征，科學合理的分配各類用地在空間上的布局，從而實現(xiàn)土地資源的合理、可持續(xù)利用，使土地資源的空間布局更有利于生產(chǎn)經(jīng)營管理和生態(tài)環(huán)境保護。土地利用空間布局優(yōu)化問題從本質(zhì)上看是一類帶約束條件的多目標組合優(yōu)化問題。按照多目標優(yōu)化問題的一般定義，土地資源的空間布局優(yōu)化問題的數(shù)學描述如下:
【權利要求】
1.一種土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法，其特征在于:分解面向土地利用空間布局優(yōu)化的多目標人工免疫模型，分解結果包括種群初始化算子、目標向量計算算子、選擇算子、克隆算子、變異算子、種群更新算子和解碼算子；構建免疫算子數(shù)組，將需要迭代執(zhí)行的算子按順序存入免疫算子數(shù)組，需要迭代執(zhí)行的算子包括克隆算子、變異算子、目標向量計算算子、選擇算子和種群更新算子； 面向土地利用空間布局優(yōu)化的求解包括以下步驟， 步驟1，種群初始化算子和目標向量計算算子的并行執(zhí)行，包括根據(jù)初始種群規(guī)模M和計算資源提供的線程數(shù)N，開辟N-1個新線程，由主控線程將M個初始抗體的生成和相應目標向量計算的任務平分到N個線程上并行執(zhí)行，新種群生成并計算新種群各抗體相應目標向量完畢后，所有抗體回歸到主控線程，，新開辟的N-1個線程被注銷； 步驟2，進行選擇算子的串行執(zhí)行，包括在主控線程上進行選擇操作，得到規(guī)模為X的非支配解集，其中，X為預設的解集規(guī)模數(shù)； 步驟3，開始根據(jù)免疫算子數(shù)組運行，首先是克隆算子的并行執(zhí)行，包括開辟N-1個新線程，由主控線程將X個非支配解集平均分配到N個線程上，并根據(jù)克隆系數(shù)C，在每個線程上將原有的抗體復制C份，然后合并到主控線程中，形成規(guī)模為XXC的新的臨時種群，新開辟的N-1個線程被注銷； 步驟4，變異算子的并行執(zhí)行，包括開辟N-1個新線程，由主控線程將規(guī)模為XXC的臨時種群平均分配到N個線程上，由各個線程并行地完成對分配到的抗體的變異操作，完成后將變異后的種群返回給主線程，形成規(guī)模為XXC的變異后的臨時種群，新開辟的N-1個線程被注銷； 步驟5，目標向量計算算子的并行執(zhí)行，包括開辟N-1個新線程，由主控線程將規(guī)模為XXC的變異后的臨時種群平均分配到N個線程上，由各個線程并行地完成對分配到的抗體的目標向量計算操作，完成將各線程所得結果返回給主控線程，新開辟的N-1個線程被注銷，； 步驟6，進行選擇算子的串行執(zhí)行，包括在主控線程上進行選擇操作，得到規(guī)模為X的非支配解集，其中，X為預設的解集規(guī)模數(shù)； 步驟7，種群更新算子的串行執(zhí)行，包括在主控線程上進行種群更新操作，然后判斷當前迭代次數(shù)是否已達到預設的迭代次數(shù)G，若達到則執(zhí)行步驟8，否則返回步驟3繼續(xù)根據(jù)免疫算子數(shù)組迭代操作； 步驟8，解碼算子的并行執(zhí)行，包括開辟N-1個新線程，由主控線程將當前的規(guī)模為X的非支配解集分配到N個線程上并行地執(zhí)行解碼操作，各線程將其分配到的抗體進行解碼，分別以柵格文件的形式輸出為土地利用空間布局優(yōu)化方案；輸出完畢后，各線程注銷。
2.根據(jù)權利要求1所述土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法，其特征在于:分解結果中還包括自定義算子，免疫算子數(shù)組中需要迭代執(zhí)行的算子按順序分別是克隆算子、變異算子、自定義算子、目標向量計算算子、選擇算子、種群更新算子，步驟4進行變異算子的并行執(zhí)行后進行自定義算子的執(zhí)行。
3.根據(jù)權利要求1或2所述土地利用空間布局人工免疫優(yōu)化模型的并行化方法，其特征在于:初始種群規(guī)模M和解集規(guī)模數(shù)X是計算資源提供的線程數(shù)N的整數(shù)倍。
【文檔編號】G06Q10/04GK103440540SQ201310424814
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權日:2013年9月17日
【發(fā)明者】劉耀林, 趙翔, 劉艷芳, 劉殿鋒, 何建華, 焦利民 申請人:武漢大學