基于多目标粒子群的土地整理项目选址模型

土地整理项目选址实质上是一个多目标空间优化问题,将传统选址方法用于解决多目标土地整理项目选址存在明显不足。该文提出了一种基于多目标粒子群的土地整理项目选址模型,归纳了土地整理项目选址的选址规则,提取3个能够体现土地整理项目选址目的及意义的目标函数,即新增耕地潜力最高、空间分区集中连片、土地适宜性评价指数最高,同时考虑了土地整理项目最小新增耕地率、实施规模2类约束条件,并详细阐述了算法的核心思想、矢量编码策略、状态更新机制等内容,最后选取湖北省嘉鱼县为试验区,验证了模型的可行性和有效性,结果表明通过对目标的权重调控可以得到不同目标偏好的土地整理项目选址方案,该文所构建模型在土地整理实践中具有可操作性,提供的选址方案科学合理,为土地利用规划和土地利用调控管理提供支持。     

土地利用区间数多目标规划模型及其应用

土地利用结构调整是土地利用规划的核心内容,对促进土地资源的集约、高效和持续利用具有重要意义.基于四川双流县土地资源开发利用的特征和土地利用结构调整的不确定性、复杂性等特点,该文提出采用区间数不确定性多目标规划模型对双流县进行土地利用结构调整.通过设计区间数单目标规划模型来确定每个目标的希望水平及容忍限,建立辅助模型平衡各个目标的规划值,计算得到各类用地调整后的优化面积,以及土地利用效益、生态环境效益和合理用水量,为决策者在土里利用规划中提供参考依据.通过实例研究,表明了土地利用区间数多目标规划模型方法的有效性.     

基于多智能体遗传算法的土地利用优化配置

土地利用优化配置是促进土地资源可持续利用的必要手段,然而现有模型在解决土地利用优化配置问题时存在一定缺陷。该文将多智能体系统的建模框架与遗传算法的计算框架有机结合,设计了土地利用规划多智能体决策框架,将多智能体在空间决策行为与遗传进化算子相结合,构建基于多智能体遗传算法的土地利用优化配置模型,促进土地利用数量结构与空间布局向可持续方向发展。该文选取武汉市蔡甸区开展了实例应用研究,试验结果表明:模型能够合理地对区域土地利用数量结构与空间布局进行配置,协调不同土地利用决策主体的需求,明显提高了区域土地利用经济、社会和生态效益,促进区域土地资源可持续利用。     

基于粒子群算法的城镇土地利用空间优化模型

土地利用结构优化是土地资源优化配置的核心,包括数量结构优化和空间结构优化。针对传统的优化模型如线性规划、多目标、灰色系统和景观生态等不能实现土地数量结构和空间结构的有效统一,在研究现有智能优化模型如元胞自动机、遗传算法的基础上,采用近年来新兴的粒子群优化算法,利用其空间飞行搜索特性和较强的全局优化能力,构建了基于粒子群算法的土地利用空间优化模型。研究表明,该模型能利用粒子的群体空间分布模拟土地利用空间格局,并能在多目标控制下进行全局优化处理,实现土地利用数量结构和空间结构的有效统一。     

基于IPAT-S脚本语言的土地利用情景分析及其应用

建立一种土地利用情景分析方法，该方法以土地利用转换系统最小变动为原则，对不同土地利用的情景设置，利用线性目标优化的Markov链方法生成逐年土地利用面积转换矩阵和各土地利用类型面积。IPAT-S脚本语言实现了上述方法，并提供了上述方法与土地利用空间格局模拟进行耦合的接口。应用上述方法对海淀区2002～2015年土地利用变化进行了多情景分析，结果表明不同的土地利用情景设置对土地利用结构具有明显影响，城镇和工矿用地的集约度对耕地和园地面积的缩减速度具有决定性的作用。     

基于生态敏感性分析的江川区土地利用空间格局优化配置

为优化江川区土地利用空间格局,促进土地可持续发展,该文以云南省玉溪市江川区为研究区,将CLUE-S（conversion of land use and its effects at small region extent）模型和生态敏感性分析应用于江川区土地利用空间格局优化配置。以高度敏感区为CLUE-S模型中区域约束文件,突出研究区生态保护重点区域,并以综合生态敏感性分区为影响研究区土地利用变化的驱动力因子,提出一种将生态敏感性融入土地利用空间格局优化配置的过程和结果中的土地利用情景模拟方法,并借助2006年和2016年土地利用数据对江川区自然发展情景和土地生态优化情景2种模式下2025年的土地利用空间格局进行优化配置,并基于生态敏感性分区对优化配置模拟结果进行对比分析。结果表明：2种情景下2025年江川区土地利用格局既有共同特征也存在差异。在2种情景下均有效的保护了原有林地、耕地、未利用地和建设用地格局,但新增林地、草地等空间分布格局不同。根据2025年2种情景与2016年土地利用现状在不同敏感性区内主要土地利用类型分布情况表明,情景二土地利用空间格局优于自然发展情景和2016年土地利用现状。研究结果认为土地生态优化情景更为合理,该结果可为江川区生态保护和城镇发展提供参考。     

土地利用对生态环境脆弱性的影响评价

土地利用对生态环境脆弱性具有重要影响,该文选择黄河三角洲垦利县典型生态环境脆弱区,从土地利用类型的角度,分析评价土地利用对生态环境脆弱性的影响。研究构建了包括土地利用类型的空间格局、土地利用类型的生态适宜性和土地利用类型的稳定性3方面指标构成的评价指标体系。以遥感手段获取土地利用类型信息,专家打分法进行评价指标量化分级,层次分析法确定其权重,在此基础上,构建了土地利用类型的空间格局指数模型、土地利用类型的稳定性指数模型以及土地利用生态适宜性指数模型,并据此构建了垦利县土地利用的生态环境脆弱性效应综合指数模型。通过评价,得到了垦利县县域整体和乡镇两个尺度上的土地利用类型生态环境脆弱性综合效应值,系统分析了土地利用类型对生态环境脆弱性的影响及其空间分异,并根据评价结果进行了垦利县土地利用的调整分区,提出了各区生态环境建设的措施建议。     

基于生态位适宜度模型的土地利用功能分区

土地利用功能分区是土地利用总体规划中的重要内容。该研究以生态位理论为基础,从生态角度进行土地利用功能分区定量研究。该研究提出了土地利用生态位的概念,并从土地利用需求生态位和现实生态位的耦合关系,构建土地利用生态位适宜度模型,建立土地利用生态位适宜度评价因子体系,并以土地利用生态位适宜度评价结果为表征量,借助GIS技术对土地利用功能进行分区。通过对山东省济南市的案例研究,运用该技术方法进行的土地利用功能分区,结果更加优化和合理,验证了该模型的实用性。该研究从生态适宜角度为土地利用分区的定量化研究提供了新的技术方法。     

基于混合蛙跳算法的土地利用格局优化

针对传统的土地优化模型,如线性规划、非线性规划、灰色系统和景观生态学等不能实现土地数量结构和空间结构有效统一的问题,在研究现有智能优化模型,如粒子群算法、遗传算法的基础上,建立基于混合蛙跳算法的土地利用优化模型。该模型以30 m×30 m的地理栅格单元作为基本操作对象,实现土地利用的空间格局优化。以兰州市2014年土地利用格局为基础数据验证优化模型的有效性。在优化前各种地类所产生的生态系统服务价值为5.701×109元,优化后的生态系统服务价值为5.802×109元,优化前土地格局标准紧凑度为0.37,优化后为0.47。优化后牧草地面积增长了8 431 hm2,所提供的生态系统服务价值增长了1.71×108元,林地面积增加了1.453×105 hm2,提供的生态系统服务价值增加了2.49×108元。试验结果表明,该模型能利用青蛙的群体空间分布模拟土地利用空间格局,并能在多目标控制下找到问题的最优解,实现土地利用数量结构和空间结构的有效统一,模型具有较强的全局优化能力以及较快的收敛速度。     

基于同类城市建设目标的北京市土地利用结构优化

基于北京与东京土地利用的对比分析,对北京市土地利用结构进行优化,更好地发挥城市土地的宏观调控功能。根据北京市1992-2012年和东京1982-2011年多期土地利用现状数据,集成多目标优化模型的目标决策功能和元胞自动机-马尔可夫链(CA-Markov)模型的空间布局特点,对北京市2020、2030年的土地利用进行数量结构优化和空间布局模拟。通过对北京与东京在土地利用演变过程的深入分析,归纳总结出北京土地利用的发展定位以及2020、2030年的定量目标,然后对土地利用经济、社会和生态3方面构建多目标模型,最后对模型进行求解,同时应用CA-Markov模型对北京市2020、2030年优化后的土地利用结构进行空间布局模拟,通过运算,北京市农用地、生态用地、建设用地、交通用地、水域、其他土地在2020年、2030年的比例分别为21.00%、50.50%、19.00%、3.00%、4.50%、2.00%和20.00%、50.00%、20.00%、3.50%、4.50%、2.00%。优化后的土地利用结构改变以往剧烈变化的现象,更趋向于稳定状态,优化后的土地利用布局更为集约并兼顾生态保护功能。     

基于多目标优化方法的滑坡易发性评价

[目的] 在滑坡易发性评价中,滑坡预测模型的选取和优化对运算过程的高效性和预测结果的准确性至关重要。针对现有单目标遗传优化算法(genetic algorithm,GA)易陷入早熟、局部搜索能力差、全局优化速度慢等问题,拟提出一种新的优化算法框架,将多目标遗传算法中的经典算法—带精英选择策略的非支配排序算法(the nondominated sorting genetic algorithm with an elite strategy,NSGA-Ⅱ)与常用机器学习模型[随机森林(random forest,RF)、支持向量机(support vector machine,SVM)]相结合,进行滑坡易发性预测。与单目标优化不同的是,NSGA-Ⅱ算法可同时进行特征选择和超参数优化,并使预测模型同时实现最优准确度、召回率、精密度和AUC(area under curve,AUC)。[方法] 以三峡库区重庆段为研究区,从模型精度评价、滑坡灾害易发性分区图、分区统计3个方面对4种优化模型(RF-GA、SVM-GA、RF-NSGA-II、SVM-NSGA-II)进行对比分析。[结果] NSGA-II较GA优化效果更明显,在模型评价和滑坡易发性分区方面,RF-NSGA-II模型具有更高的预测性能,4项评价值分别为80.91%,81.89%,80.07%,88.60%,证明NSGA-II优化算法的有效性;极低至极高危险区面积占比依次为23.06%,22.46%,22.96%,19.99%,11.53%,验证了RF-NSGA-II模型的可靠性。由RF-NSGA-II模型预测得到的易发性图表明,高和极高易发性区集中在研究区北部,且由东向西呈带状分布。[结论] 研究采取的基于多目标选择的RF-NSGA-II模型,为滑坡易发性评价中机器学习模型调优提供新思路。     

基于最小累计阻力模型的生态用地空间布局优化

综合分析生态用地保护重要性与建设用地扩张的经济潜力、耕地保护的政策约束,协调社会经济发展与生态保护的矛盾。运用景观安全格局分析方法,结合最小累计阻力模型,从水资源安全、生物多样性保护、灾害防护和景观游憩4个层面,采用累计修正求和的方式构成高明区重要生态用地空间。其次,以核心型生态用地为生态保护的源,以生态系统服务功能和生态价值当量作为生态保护的阻力,以基本农田保护区作为来自农业生产的阻力,以建设用地开发经济适宜性作为来自建设用地扩张的阻力,综合考虑三者间的平衡。结果表明,综合3种过程的生态重要性分区结果从数量上和空间分布上均与实际情况和规划目标吻合度较高,生态核心区和控制区为实施生态空间保护提供重要依据。     

矿业城市土地损毁生态风险评价与空间防范策略

为量化矿业城市土地损毁生态风险、提高土地复垦和综合整治有效性,以吉林省辽源市为研究区,提出基于GIS的矿业城市土地损毁生态风险定量评价与空间防范的思路和方法。首先将土地损毁作为直接生态风险源,将土地生态系统作为生态风险受体,借助遥感信息模型与GIS空间分析模型,依次评价土地生态系统的生态敏感性、土地损毁累积作用以及二者间的暴露关系;然后确定综合生态风险值及其等级空间分布,并据此将矿业城市土地利用划分为环境敏感特别保护区、一般生态保护区、生态保育区、生态协调区、生态复垦区、限制发展区、工矿发展区与城镇发展区等八大功能区,各区内生态风险防范措施各有侧重;最后利用2010年城市总体规划图对评价与分区结果进行有效性分析,分析结果表明,辽源市90%以上的规划建设用地属于发展主导区域、70%以上的非规划用地属于生态保护主导区,研究结果与2010年城市规划用地布局范围基本吻合。基于 GIS 定量方法进行矿业城市土地损毁生态风险分析可空间化土地利用的风险等级与主导风险因素,为制定有针对性的风险防范措施提供了空间信息;也为矿业城市土地复垦规划、土地整理规划与土地利用总体规划的有机结合提供了参考。     

流域"地-矿"土地水资源利用冲突测度确定及土地整治策略

量化区域煤炭开采与水土资源相互影响程度,有助于把握土地利用过程中的主要限制因素,提高土地整治的针对性与有效性。该文以山西省泽州县长河流域为研究区,提出煤炭开采与水土资源利用相互影响测度与土地整治策略的思路和方法。首先提出煤炭开采与水土资源相互影响分析框架,并将土地、水和煤炭作为主要的相互影响对象,将土地利用系统作为影响载体,借助数学模型和GIS空间分析技术,依次评价土地损毁累积作用指数、水资源匮乏指数和煤炭资源损失指数;然后确定综合影响值及其等级空间分布,并据此将流域划分为重点生态修复区、重点生态保护区、损毁土地复垦区、耕地资源保护区、水资源匮乏修复区、水资源与耕地资源保护区和耕地质量提升区等七大土地利用功能区,并根据主要限制因素提出相应的土地整治策略。研究结果表明综合影响高值区及中值区面积占研究区总面积的分别是20.21%和33.39%,主要分布在流域西部,是煤炭开采活动集聚区,煤炭压覆及土地损毁是冲突主要表现特征,划分为重点生态修复区、重点生态保护区、损毁土地复垦区和耕地资源保护区;综合影响低值区及(基本)无影响区分别占24.24%和22.16%,主要分布在流域东部,水资源匮乏是冲突主要表现特征,划分为水资源匮乏修复区、水资源与耕地资源保护区、耕地质量提升区,以上分区与土地利用总体规划中土地用途分区基本吻合。综合影响测度模型有利于定量分析"煤炭-水土"相互利用影响等级与主导限制因素,为制定有效的土地整治策略提供依据。     

当前形势下土地利用总体规划中功能分区方法研究——以宜兴市为例

当前形势下土地利用总体规划的功能分区应进一步强化科学发展理念,除了要突出土地利用现状要素外,同时需要强调其与社会经济、生态保护的协调,以达到土地利用综合效益的最大化.本文在这种理念的指导下,首先提出了土地利用总体规划中耕地保育潜力、经济与建设开发潜力、生态保护潜力的功能分区指标体系及其定量方法,确定了各组合所对应的功能区类型.然后,综合考虑资源、经济、生态特征组合,并结合土地利用现状,采用聚类方法,以镇(园)为单元对宜兴市土地利用进行综合功能分区,将功能区划分为优先发展区、适度发展区、适度保护区、禁止发展区和灰色地区等5类土地利用功能区.文章最后从社会经济角度分析了各功能区的特征,提出了土地利用方向与措施.     

基于LUPO模型的德清县土地利用空间布局优化

随着人口的增长、经济的迅猛发展和城镇的快速扩张,土地利用的强度逐年增大,中国土地细碎化问题越来越严重。该文从减少土地细碎度、保护生物生境和提高土地集中利用效率和效益的多重角度出发,在满足经济和社会发展的前提下,设置了3种情景模式,构建了基于GIS、GA、多目标决策和景观生态学理论基础上的土地空间布局优化模型,并对模型的研究尺度、转换规则和算法流程进行了详细研究。在利用Annelie Holzkamper等提供的LUPOlib1.0软件包基础上,采用C/C++语言进行程序的二次开发,以德清县为例,对其土地的空间布局优化进行了计算机动态模拟仿真。通过优化模型,虽然工业和城镇用地的集聚度有所降低,但耕地、园地、林地和农村居民点用地等的集聚程度都有所提高,整体而言,土地的细碎度得到了降低。研究结果表明,该模型可用于优化土地的空间布局,减少土地的细碎度。     

中国西部区耕地等别空间分布特征

在总体上把握西部区耕地质量分布特征,对于制定适合西部区耕地质量保护和提升对策意义重大。该文以西部区12省的农用地分等国家级汇总结果为基础,分析了西部区耕地等别在空间上的分布特征。研究结果表明,西部区耕地等别范围为4～15等,平均等别为11.2等,与全国总体水平相比,耕地等别总体偏低;西部各省耕地等别差异明显,广西、四川、重庆等南部省份等别较高,等别集中在6～10等,甘肃、内蒙、青海等北部省份等别较低,集中在10等以后;从土地利用分区来看,西南区的耕地等别高于西北区和青藏区;从标准耕制度分区来看,各一级指标区间耕地质量分布差异明显,华南区、江南区、四川盆地区等地区耕地等别较高,青藏高原、内蒙古高原及长城沿线区、东北区的耕地等别较低;同一指标区内,耕地复种次数越多,等别越高,灌溉水田或水浇地的等别总体高于旱地,海拔低的耕地等别高于海拔高的耕地等别;西部区的耕地等别分布特征表明,优先保护复种指数高的耕地,相同复种指数的优先保护水浇地和水田。该研究为制定西部区耕地空间布局优化、质量提升对策提供依据。