[發明專利]一種小流域水土保持植被緩沖帶優化方法及系統

在審

• 申請號: 202010865325.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112001083A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張水鋒;張金池
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/02;G06F111/06
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

1.一種小流域水土保持植被緩沖帶優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，建立水土保持植被緩沖帶優化多目標函數

步驟1.1，建立生態環境影響評價子目標函數

使用式(1)計算生態環境影響評價要素：

其中：i：涉及的生態環境影響評價要素編號；

p_i：生態環境影響評價要素i的得分，

k：所選關鍵出口位置編號，1≤k≤N_k，

p_i,k：所選關鍵出口位置k處的生態環境影響評價要素i的輸出，

pb_i,k：所選關鍵出口位置k處的生態環境影響評價要素i的基準輸出，即在沒有布設VBS場景下的輸出；

根據公式(2)中要素輸出的加權平均值計算整體生態環境影響評價函數得分：

其中：0f_p≤1是環境評分；

β_i：加權因子定義了每種污染物在總體環境評分中的相對重要性，

步驟1.2，建立經濟收益評價子目標函數

建立經濟收益評價函數如下式(3)：

式中：f_e：經濟總收益；

f：流域內地塊單元的編號，f＝1,2,3,…,N_f，N_f為地塊編號最大值；

α_f：VBS寬度占土地坡長的比例；

x：土地利用類型選項編號，x,y＝1,2,3,…,X，X為該編號最大值；

A_f：地塊l的面積；

B_x：土地利用類型x的生產收益；

Y_x：土地利用類型x的實際作物產量；

MC_x：土地利用類型x的總運營成本；

C_vbs：VBS的實現/維護成本；

步驟1.3，建立植被緩沖帶優化組合目標函數

結合生態環境影響評價函數和經濟收益評價函數構建如式(4)所示的組合目標函數：

Max F＝(1-f_p)exp[S_e(f_e-f_e⁰)] (4)

其中，S_e是一個常數，用于衡量成本約束的強度；

步驟2，采用多重翻轉方法求解植被緩沖帶優化的組合目標函數，包括如下子步驟：

步驟2-1，確定上述組合目標函數需要用到的各項參數；

步驟2-2，將所有土地變更變量V_f,x,y設置為0，初始化禁忌列表；計算組合目標函數，得到基線場景的目標函數值F⁰；設定最佳目標函數值F^b＝F⁰；

步驟2-3，隨機選擇一些地塊，翻轉V_f,x,y到1；求目標函數值F^s，如果F^s優于F^o，則保持V_f,x,y的值，設F^b＝F^s，更新禁忌列表；否則，重復此步驟，直到找到比F^o更好的F^s；

步驟2-4，選擇一些不在禁忌表中的非零V_f,x,y，將其值改回零，得到目標函數值F^d；對一定次數的迭代重復此過程，并記錄對F^b的損害最小的F^d；設置F^b＝F^d，使用對應的V_f,x,y更新禁忌列表；

步驟2-5，選擇一些不在禁忌列表中的V_f,x,y，將其值翻轉為1，得到目標函數值F^c；如果F^c優于F^b，則設置F^b＝F^c，并使用對應的V_f,x,y更新禁忌列表；對一定次數的迭代重復此過程；

步驟2-6，如果滿足停止條件，則終止程序并報告解決方案；否則，回到步驟2-4。