[發(fā)明專利]考慮地塊拓?fù)潢P(guān)系的流域最佳管理措施優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710051313.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106875045B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳輝;朱阿興;劉軍志;劉永波
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江傳媒學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06N3/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種考慮地塊拓?fù)潢P(guān)系的流域最佳管理措施優(yōu)化方法，包括如下步驟：

(1)將流域整體劃分成具有上下游關(guān)系的多個(gè)獨(dú)立管理的地塊，并構(gòu)建地塊樹，具體過程如下：

1.1利用DEM建立流域整體的流向圖；

1.2根據(jù)流向關(guān)系將流向圖中的所有柵格對應(yīng)作為節(jié)點(diǎn)組建成樹形結(jié)構(gòu)；

1.3根據(jù)土地利用圖使樹形結(jié)構(gòu)中具有相同土地利用類型以及直接流向關(guān)系的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并，合并后的樹形結(jié)構(gòu)即為所述的地塊樹且其中的每一節(jié)點(diǎn)即對應(yīng)的地塊，所述地塊具有單一的土地利用類型和明確的上下游關(guān)系；

(2)初始化生成具有一定數(shù)量規(guī)模的種群，具體過程如下：

2.1以流域出口所在的地塊作為地塊樹的根節(jié)點(diǎn)，根據(jù)土地利用類型為根節(jié)點(diǎn)選擇合適的BMP或隨機(jī)生成根節(jié)點(diǎn)的BMP；

2.2對于地塊樹中除根節(jié)點(diǎn)以外的任一地塊，若其直接流向的下游地塊BMP為無措施，則從無措施以及其他具體措施中隨機(jī)選擇其一作為該地塊的BMP；若其直接流向的下游地塊BMP為某一具體措施，則令該地塊的BMP為無措施；依此確定地塊樹中各地塊的BMP，從而得到一個(gè)個(gè)體；

2.3根據(jù)步驟2.1和2.2執(zhí)行多次，生成多個(gè)個(gè)體，從而組成種群，種群中的每一個(gè)體為一套潛在的流域整體管理方案，即對應(yīng)一棵地塊樹且其中每一地塊通過空間相互作用規(guī)則確定了對應(yīng)的BMP；

(3)根據(jù)泥沙削減率和成本利用快速非支配排序法對種群中的個(gè)體進(jìn)行排序，個(gè)體泥沙削減率和成本的計(jì)算表達(dá)式如下：

其中：F_sed(X)表示按個(gè)體X中各地塊BMP實(shí)施后流域整體的泥沙減少率，F(xiàn)_cost(X)表示按個(gè)體X中各地塊BMP實(shí)施的總費(fèi)用，V(0)為各地塊不采取任何措施下流域整體受侵蝕所產(chǎn)生的泥沙模擬量，V(X)為按個(gè)體X中各地塊BMP實(shí)施情況下流域整體受侵蝕所產(chǎn)生的泥沙模擬量，C(x_i)表示個(gè)體X中第i個(gè)地塊的單位面積BMP實(shí)施費(fèi)用，A_i表示第i個(gè)地塊的面積，n為地塊總數(shù)；

進(jìn)而按次序使個(gè)體兩兩配對進(jìn)行交叉變異，從而生成下一代種群，具體過程為：對于任一對個(gè)體，從其中一個(gè)個(gè)體A中除根節(jié)點(diǎn)外任意選定一個(gè)地塊a，同時(shí)從另一個(gè)個(gè)體B中選定一個(gè)地塊b且地塊b與地塊a在各自個(gè)體中的位置相同；使個(gè)體A中以地塊a為根節(jié)點(diǎn)的子樹與個(gè)體B中以地塊b為根節(jié)點(diǎn)的子樹進(jìn)行相互交換，得到個(gè)體A'和個(gè)體B'，從而完成交叉過程；對于交叉后得到的新個(gè)體，隨機(jī)從中選取若干個(gè)體，從被選取的新個(gè)體中隨機(jī)選取一地塊，并隨機(jī)選擇一種具體措施或無措施替換該地塊原有的BMP，從而完成變異過程；

(4)根據(jù)步驟(3)不斷進(jìn)行遺傳進(jìn)化，直至達(dá)到設(shè)定的迭代終止條件，最終獲得的新一代種群即為精英集，進(jìn)而根據(jù)流域治理的環(huán)境目標(biāo)以及預(yù)算從精英集中選取出一個(gè)個(gè)體作為流域整體的最優(yōu)管理方案。