[發(fā)明專利]一種土地利用自動分區(qū)方法

無效

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• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN101877034A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 劉耀林;何建華;劉殿鋒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮

技術領域

本發(fā)明涉及一種土地利用自動分區(qū)方法，尤指應用于土地利用空間優(yōu)化配置中的基于粒子群優(yōu)化算法的土地利用自動分區(qū)方法，屬于土地利用規(guī)劃領域。

背景技術

土地利用分區(qū)是土地資源用途管制的主要技術手段，也是土地利用空間優(yōu)化配置的關鍵內容。國際上土地利用分區(qū)研究開始于20世紀初美國開創(chuàng)的區(qū)域土地利用綜合分區(qū)，隨后在20世紀中期開始了以解決各部門之間土地資源合理配置與布局的土地利用分區(qū)研究，如韓國、日本開展的國土規(guī)劃的分級分區(qū)體系。近些年來，土地利用分區(qū)研究開始注重分區(qū)技術手段和分區(qū)理念的研究，分區(qū)準確性和實用性也得到了一定提高。我國的土地利用分區(qū)研究開始較晚，第一個代表性成果是上世紀60年代完成的全國土地利用現(xiàn)狀區(qū)劃，80年代中國科學院地理綜合考察委員會在編制全國1∶100萬土地資源圖過程中提出的全國土地資源潛力區(qū)劃思想，將全國土地資源分為9個潛力區(qū)；之后土地利用分區(qū)技術方法研究得到較廣泛的關注，提出了基于改進聚類分析、空間疊加分析、星座圖法、模比系數(shù)法、元胞自動機等土地利用分區(qū)方法，這些方法的提出部分克服了傳統(tǒng)的土地利用分區(qū)以定性為主，分區(qū)邊界模糊、分區(qū)隨意性大、分區(qū)工作效率低下、分區(qū)結果對土地利用指導意義不強的缺陷，并在前兩輪土地利用總體規(guī)劃編制過程中發(fā)揮了重要作用。然而由于土地利用問題的復雜性，土地利用系統(tǒng)是一個涉及自然、社會、經濟的土地生態(tài)經濟復合系統(tǒng)，簡單的計量地理學方法和地理計算系統(tǒng)能有效分析和模擬土地利用系統(tǒng)的自然屬性，而在土地利用的社會經濟和人主觀意愿等方面的對土地利用的影響則難以得到較好的分析效果，粒子群優(yōu)化算法也是起源于對簡單社會系統(tǒng)的模擬，最初是模擬鳥群覓食的過程。

傳統(tǒng)土地利用分區(qū)方法基于計量地理和地理計算方法難以模擬土地利用系統(tǒng)中人的復雜行為對土地利用系統(tǒng)的影響，導致土地利用分區(qū)結果合理性不高，對土地資源合理利用和用途管制指導性不強的缺陷。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種土地利用自動分區(qū)方法，該方法是一種基于粒子群算法的土地利用自動分區(qū)方法，利用人工智能和生物計算等相關技術的最新研究成果，來模擬人在土地利用系統(tǒng)中的智能行為，以提高土地利用分區(qū)的合理性和可操作性。該方法包括如下步驟：

(1)提取土地利用分區(qū)的基礎數(shù)據并進行整合，整合后的數(shù)據為土地用途組合及其中的各個圖斑信息；

(2)基于粒子群優(yōu)化算法構建土地利用自動分區(qū)模型，以步驟(1)的數(shù)據為模型輸入數(shù)據，以土地利用圖斑為數(shù)據處理單元，建立待求問題與粒子群之間的映射關系，最終求解土地利用優(yōu)化布局結果。

(3)對步驟(2)得到的土地利用優(yōu)化布局，通過對鄰近相同土地利用類型的圖斑合并處理，提取合并后的圖斑界線即得到土地利用分區(qū)界線，并最終生成土地利用分區(qū)圖。

步驟(2)中所述的的建立待求問題與粒子群之間的映射關系如下：土地利用圖斑抽象為粒子群優(yōu)化算法中的粒子，每個圖斑的位置和土地利用類型對應為粒子的位置(x，y)和種屬(i)，土地利用綜合效益函數(shù)為粒子群適應度函數(shù)。

步驟(2)中所述的求解得出土地利用優(yōu)化布局結果的步驟包括：

(a)設置粒子群的規(guī)模，粒子的最大飛行速度(υ_xmax，υ_ymax)以及加速權重(c₁，c₂)，最大迭代次數(shù)，誤差值，并初始化每個粒子的位置、速度和屬性；

(b)根據適應度函數(shù)，計算每個粒子的適應度；

(c)計算個體最優(yōu)值(p_b)和全局最優(yōu)值(p_g)，并計算出粒子的個體最優(yōu)位置和全局最優(yōu)位置；

(d)計算慣性權重，更新每個粒子的飛行速度，根據步驟(c)得出的個體最優(yōu)位置和全局最優(yōu)位置，更新粒子的當前位置；

(e)循環(huán)迭代：當滿足判斷條件時，搜索結束，否則將步驟(d)更新的值作為(b)的輸入值，繼續(xù)搜索得到全局最優(yōu)值和全局最優(yōu)位置。

步驟(c)中的所述的更新粒子的當前位置采用最近鄰法則，當前位置有多個時，最近鄰法則采用面積占優(yōu)法確定與當前位置最鄰近的圖斑。

步驟(d)中所述的判斷條件為：前后兩次全局最優(yōu)值之差的絕對值不大于誤差值，并且循環(huán)迭代的次數(shù)不大于最大迭代次數(shù)。