[發(fā)明專利]一種基于外部生態(tài)功能定位的“三生”空間優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910366300.4
• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110069885B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳田田;王強(qiáng);彭立;劉春紅
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶師范大學(xué);中國科學(xué)院;水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06Q50/26
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明屬于生態(tài)功能區(qū)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于外部生態(tài)功能定位的“三生”空間優(yōu)化方法，包括(1)“三生”空間數(shù)量結(jié)構(gòu)模擬；“三生”空間數(shù)量結(jié)構(gòu)按照國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)要求以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值最大為目標(biāo)而構(gòu)建，通過灰色線性規(guī)劃模型求得；(2)“三生”空間格局配置；多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和元胞自動機(jī)結(jié)合構(gòu)建了MLP?CA模型；所述的模型包含兩大模塊，分別是訓(xùn)練模塊和模擬模塊；在訓(xùn)練模塊中利用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)自動獲取內(nèi)部轉(zhuǎn)換規(guī)則，同時疊加上外部轉(zhuǎn)換規(guī)則，然后再將這些轉(zhuǎn)換規(guī)則輸入到模擬模塊中，完成“三生”空間模擬運(yùn)算過程。本發(fā)明突出了生態(tài)功能定位下的“三生”空間優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了“三生”空間數(shù)量模擬與格局配置的同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生態(tài)功能區(qū)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于外部生態(tài)功能定位的“三生”空間優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

土地作為人類一切社會經(jīng)濟(jì)活動的重要載體，對其利用實(shí)質(zhì)上是人類對地球表面的改造行為，決定著生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會功能的狀態(tài)，關(guān)系著人類福祉的提高和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，是土地科學(xué)研究的重要內(nèi)容。從功能的角度而言，土地功能包括生產(chǎn)、生活和生態(tài)三種功能類型，涵蓋生物物理過程、直接和間接生產(chǎn)以及精神、文化、休閑、美學(xué)的需求滿足等，是自然系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)協(xié)同耦合的產(chǎn)物。每種功能都有其對應(yīng)的空間，分別是生產(chǎn)、生活和生態(tài)空間，簡稱為“三生”空間。生產(chǎn)空間是進(jìn)行農(nóng)業(yè)、工業(yè)和商業(yè)活動獲取產(chǎn)品和供給功能的區(qū)域，生活空間是提供承載和保障人居功能的區(qū)域，而生態(tài)空間則是以調(diào)節(jié)、維持和保障生態(tài)安全功能為主的區(qū)域。其中，生產(chǎn)空間是根本，決定著生活空間、生態(tài)空間的狀況；生活空間是目的，空間優(yōu)化的歸宿是生活空間的更加美好；生態(tài)空間為生產(chǎn)空間、生活空間提供保障。三大空間的平衡與否是實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。21世紀(jì)以來，伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，“三生”空間相互擠占現(xiàn)象突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年～2012年，全國城市建成區(qū)面積由1.29萬平方公里增加到4.56萬平方公里，12年間增長了2.5倍，年平均增長達(dá)到5.9％；城市建設(shè)用地面積由1.16萬平方公里增加到4.58萬平方公里，增長2.9倍，年平均增長6.4％。與此同時，城市人口則由3.03億增加到7.12億，增長了1.35倍，年平均增長4.0％。這種大規(guī)模的持續(xù)開發(fā)建設(shè)活動給土地資源開發(fā)帶來了巨大壓力，威脅著國家的糧食安全。同時，大規(guī)模的開發(fā)活動也影響著國家的生態(tài)安全。截止到2010年，中國的萬元GDP能耗為4.88噸標(biāo)準(zhǔn)煤，分別是世界平均水平的2.3倍、歐盟的4.1倍、美國的3.8倍、日本的7.6倍，甚至比一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國家都要高，主要污染物的排放總量處于較高水平，甚至已經(jīng)接近中國生態(tài)環(huán)境的最大容量。

目前，關(guān)于“三生”空間的研究仍集中于“三生”空間概念、類型識別等基礎(chǔ)性研究，對“三生”空間模擬、格局配置等研究較少。少有的“三生”空間配置研究主要采用的是統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，缺乏多種方法之間的融合，特別是遙感技術(shù)、GIS以及編程技術(shù)的結(jié)合。并且，“三生”空間優(yōu)化研究的對象主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城鎮(zhèn)、城市群等，對具有特定生態(tài)功能的國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)研究較少。

國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)作為我國優(yōu)化國土資源空間格局、堅(jiān)定不移地實(shí)施主體功能區(qū)制度、推進(jìn)生態(tài)文明制度建設(shè)所提劃定的重點(diǎn)區(qū)域。其功能定位是維持內(nèi)部和外界區(qū)域生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定，最大程度實(shí)現(xiàn)其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值。這類區(qū)域的生態(tài)環(huán)境一般都很脆弱，一旦受到不合理的沖擊，就會給區(qū)域或者更大范圍的自然生態(tài)環(huán)境造成極大威脅和損失。因此，為實(shí)現(xiàn)這類區(qū)域功能定位就必須要盡量減少開發(fā)，限制進(jìn)行大規(guī)模高強(qiáng)度的工業(yè)化城鎮(zhèn)化開發(fā)，對生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)加強(qiáng)保護(hù)，以保持并提高生態(tài)產(chǎn)品的供給能力。同時，一般國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)的經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，甚至是落后的狀態(tài)。因此，這類區(qū)域面臨的一個很重要的任務(wù)就是發(fā)展經(jīng)濟(jì)，擺脫貧困。而其經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很大程度上又來源于項(xiàng)目建設(shè)和資源開發(fā)，特別是城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程的加快，加劇了生產(chǎn)空間對其它空間的侵占，生態(tài)環(huán)境的污染，生態(tài)景觀的破碎化。外部功能定位和內(nèi)部發(fā)展需求之間如何進(jìn)行權(quán)衡，如何實(shí)現(xiàn)“三生”空間協(xié)調(diào)發(fā)展是國家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容