[發明專利]基于神經網絡元胞自動機模型的永久性基本農田劃定方法

有效

• 申請號: 201611227495.7
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106780089B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 陳廣亮
• 申請（專利權）人: 廣州藍圖地理信息技術有限公司
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06N3/10
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 劉婉

本發明提出了一種基于神經網絡元胞自動機模型的永久性基本農田劃定方法，該方法一方面利用了神經網絡元胞自動機模型科學地模擬出城市未來復雜發展和擴張的情形，識別出了被城市侵占風險較高的優質農田，另一方面該方法考慮了耕地分等定級多因子的影響，提取出符合條件的優質的耕地，結合改進的模糊紋理指數劃定出了連片性較高的永久性基本農田區域。該方法將識別優質農田與保護城市周邊的優質農田相結合，能較好地協調城市擴張與基本農田劃定保護的矛盾，更科學合理地劃定永久基本農田。本發明的方法還保護了農田的景觀功能，得到了連片度較高的永久基本農田劃分結果，是一種科學合理的永久性基本農田劃分方法。

技術領域

本發明屬于地理信息科學技術領域，具體涉及一種基于神經網絡元胞自動機模型的永久性基本農田劃定方法，該方法利用元胞自動機模型模擬城市擴張情況，通過遙感技術方法，考慮多因素影響因子并結合改進的模糊指數識別優質連片農田，與城市擴張數據進行空間疊加，以獲取城市周邊易被侵占的優質農田，來解決永久性農田的劃定問題。

背景技術

基本農田是以一定時期人口和社會經濟發展對農產品的需求以及對建設用地的預測為基礎進行劃定的耕地，主要用于保障一定時期內商品糧的供應和轄區內人口對糧食的需求。永久性基本農田相比于基本農田更突出了權威性和約束性，經過劃定后長期不變，實行農田用途管制。但對于目前基本農田的劃定，存在多種問題，不僅沒有考慮城市發展與永久農田保護的沖突和重疊，更偏重建設發展進行規劃，導致規劃不夠合理，而且傳統方法一般只考慮了耕地的質量，忽略了農田的生態功能、景觀功能和阻隔功能等。尤其在大城市郊區，因為其獨特的區位條件，基本農田的保護遇到一些突出的問題，如建設用地擴張的需求更強烈，工業污染和水土流失等問題較為嚴重，承接了過多的農田保護任務等，其永久基本農田的保護和劃定需求更為迫切。導致這些不正當的基本農田保護的原因，除了一些地區不正確的土地規劃觀念外，更直接的是基本農田的保護缺乏科學的硬性依據，缺少一種完善的農田分級制度。現在迫切需要一種新的永久農田劃定方法，以保護城市郊區的優質農田并根據城市區域的特點，綜合考慮社會經濟和政治等多種因子，更綜合地實現永久基本農田的劃定。

經過十多年的發展，永久基本農田的劃定仍存在一定的問題，但GIS的空間分析技術為其提供了一個新的思路方法。為解決城市發展與永久農田的重疊沖突問題，需要模擬城市的發展情況以及時調整土地總體規劃。元胞自動機模型是土地利用變化模擬研究中的主流模型，除了具有強大的空間運算能力，還有強大的建模能力，能夠克服傳統城市模型的局限，從局部規則模擬出全局的復雜發展情況，得到與實際更為接近的結果。而采用神經網絡的元胞自動機模型在土地利用模擬中具有重要的地位。神經網絡算法用以模擬人腦的思維方式，對復雜度較大的分類問題提供了一個相對簡單的解決方案，被廣泛應用于人工智能的研究應用中。

為實現綜合的永久基本農田劃定，需要從多種影響因素中制定出多個定量化的因子，以反映出農田的真實情況，評定基本農田的優劣，選出合適劃入永久基本農田的耕地以及排除不符合生態建設和環保要求的農田。通常選取土壤肥力、坡度、連片性、交通區位和水利基礎設施水平等作為指標，來構建農田評價指標體系。由于各指標性質和量綱不同，取值范圍有較大差異，不利于相互比較，還需要將所有指標賦以權重進行標準化。指標權重的確定方法很多，如特爾非法、層次分析法或回歸分析法等。

傳統基本農田的劃定與城市擴張的沖突加劇，并缺乏科學的技術指導，劃定片面、不合理，存在多種弊端。

發明內容

本發明的目的是針對以上要解決的技術問題，提供一種有效的永久性基本農田劃分方法。

本發明利用作為主流的土地利用變化模擬模型的元胞自動機進行城市擴張模擬，綜合考慮了多種影響因子，進而提出了一種基于神經網絡元胞自動機模型模擬城市擴張的多因子識別優質連片農田的永久基本農田劃定方法，為實現永久性基本農田的劃定提供了科學的支持。