[發明專利]一種基于多智能體的村鎮聚落數字模擬方法及系統

有效

• 申請號: 202110033869.6
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112651141B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 宇林軍;王大成;王盛剛;劉亞嵐
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/0637;G06Q50/26;G06F111/04
• 代理公司: 北京華清迪源知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 張金玲

本申請實施例公開了一種基于多智能體的村鎮聚落數字模擬方法及系統，通過使用多智能體的方法模擬規劃者主體、村民主體、政府主體和開發上主體四類與村鎮聚落空間演變直接相關的主體的行為，并將各類主體行為結果納入到基于元胞自動機的空間演變模擬模型，從而實現從微觀角度的村鎮聚落空間演變數字模擬，解決已有傳統方法不能表達村鎮聚落各利益相關者決策和行為的缺陷。

技術領域

本申請實施例涉及村鎮聚落空間演變技術領域，具體涉及一種基于多智能體的村鎮聚落數字模擬方法及系統。

背景技術

快速城鎮化、工業化、信息化背景下，我國鄉村地域面臨資源環境約束、區域發展不平衡、人口流失嚴重、地域文化衰微等突出問題，迫切需要科學轉型與重構。村鎮聚落空間發展的數字化模擬是基于村鎮聚落發展內外的驅動機制，通過模擬村鎮聚落空間要素與其發展驅動力間相互作用關系，模擬村鎮聚落要素的空間演變過程，進而為科學制定村鎮聚落轉型與重構相關政策和村鎮空間規劃提供支撐。

村鎮聚落空間發展數字模擬屬于空間要素演變的微觀模擬，因此除了考慮影響空間要素在空間中變化的驅動因素外，還需要考慮不同利益相關者的決策和行為。傳統的基于空間演變驅動力的模擬模型更適合于模擬宏觀的空間要素演變，如城市或區域尺度的土地利用變化、城市擴張等。在微觀尺度，不同利益相關者的決策和行為相對于空間要素演變驅動力對空間要素的空間演變的影響更為重要。

發明內容

針對背景技術提及的問題，本申請實施例提出了一種基于多智能體的村鎮聚落數字模擬方法及系統，使用多智能體模型結合元胞自動機模型，基于項目建設模擬的方法模擬村鎮聚落要素的空間變化，包括村鎮聚落土地利用變化和村鎮道路增長，為村鎮聚落數字化模擬提供一種新的模擬方法。

為了實現上述目的，本申請實施例提供如下技術方案：

根據本申請實施例的第一方面，提供了一種基于多智能體的村鎮聚落數字模擬方法，所述方法包括如下步驟：

步驟a：收集村鎮聚落空間規劃基礎數據、村民意愿調整數據、以及供地總規模、激勵和限制政策基礎數據；

步驟b：根據收集的數據集進行規劃者主體行為模擬、村民主體行為模擬、政府主體行為模擬及開發商主體行為模擬，以更新規劃約束、村民意愿約束、政府意愿約束和開發商意愿約束；

步驟c：基于多智能體模型，依據元胞的經濟、環境影響因素條件，計算元胞的土地利用轉化概率；

步驟d：根據模擬期間的土地利用變化趨勢，確定t年度的土地供應量；

步驟e：根據規劃者主體計算的土地利用轉化概率，使用蒙特卡羅方法，隨機選擇土地出讓項目位置；政府主體選擇土地出讓項目范圍；

步驟f：根據開發商主體確定的項目開發周期和項目，將項目加入到項目開發池；

步驟g：如果未滿足t年度的土地供應總量，則返回步驟e步；否則，執行下一步；

步驟h：更新開發商主體項目池中項目的開發進度；

步驟i：如果模擬時間t大于或等于結束時間，則結束模擬過程；否則，補償Δt進入下一個模擬時段的模擬。

可選地，在步驟c中，所述基于多智能體模型，依據元胞的經濟、環境影響因素條件，按照如下公式計算元胞的土地利用轉化概率：

其中，p_i,k為元胞i轉換為土地利用類型k(k＝1,2…K)的概率；K為全部土地利用類型；X_i為元胞i的屬性向量；β_i，k為在元胞i所在的區域上，當因變量為土地利用類型k時的參數估計。