[发明专利]一种基于蚁群算法的土地整理项目选址方法

权利要求书

1.一种基于蚁群算法的土地整理项目选址方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：对土地利用空间信息数据和自然社会经济属性数据进行整合，形成土地整理项目选址空间单元集合；

步骤二：以新增耕地潜力最大、土地整理适宜性最高和空间集中连片程度最大化为目标分别建立新增耕地潜力最大目标函数、土地整理适宜性最高目标函数和空间集中连片目标函数，并根据土地整理项目需要满足的基本立项条件确定实施规模与新增耕地率为约束条件，分别构建实施规模约束条件表达式和新增耕地率约束条件表达式，构建土地整理项目选址多目标优化模型；

步骤三：基于蚁群算法构建土地整理项目选址模型，以选址空间单元集合的数据为模型输入，将土地利用图斑作为基本空间优化单元，以土地整理项目选址多目标优化模型为优化目标，建立求解问题与人工蚁群之间的映射关系，最终求解土地整理项目空间布局；

步骤四：利用种子扩张思想和GIS空间分析技术来对得到的土地整理项目空间布局进行调整优化，利用行政区划界限及天然障碍界限为项目边界，最终生成土地整理项目选址方案图。

2.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的土地整理项目选址方法，其特征在于，所述空间信息数据包括第二次土地调查数据、坡度和DEM，自然社会经济数据包括土地整理适宜性评价结果、人口和GDP，通过坐标投影转换、配准方法统一空间参考，整合不同来源和结构的空间信息数据与自然社会经济数据。

3.根据权利要求1所述的基于蚁群算法的土地整理项目选址方法，其特征在于，所述新增耕地潜力最大目标函数为：

f_EB(s)＝M_Z+RS+P-FS......(1)，

其中，f_EB(s)为新增耕地潜力，s代表土地整理项目选址方案，M_Z表示土地整理净增的耕地面积，RS为孤立农村居民点面积，P表示可整理坑塘面积，FS表示被退耕还林、还草的耕地面积，所有变量单位均为hm²；

所述土地整理适宜性最高目标函数为：

$f_{ST}\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{u}_i\·{\mathrm{Suit}}_i\·{\mathrm{Area}}_i}{\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{u}_i\·{\mathrm{Area}}_i}......\left(2\right),$

其中：f_ST(s)为土地整理适宜度，u_i表示第i个土地利用图斑Parcel_i是否被选中，如果选中则为1，否则为0；Suit_ii为土地利用单元i的整理适宜性指，Area_i表示第i个土地利用单元的面积，I表示参与决策土地利用单元的总个数；

所述空间集中连片目标函数为：

$f_{AD}\left(s\right)=\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{u}_i\·b_i......\left(3\right),$

且

其中，f_AD(s)为项目区的邻域同一性指数，用于表示项目区的集中连片程度，该值越大集中连片程度越高；C表示b_i邻域单元的下标集合；u_l表示集合内的单元是否被选中，选中为1，否则为0；b_i表示选中单元的一阶邻接域内被划进项目区的单元的数量；

所述实施规模约束条件表达式为：

$A_{low}\≤\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{v}_{ik}\·u_i\·{\mathrm{Area}}_i\≤A_{upper}......\left(4\right),$

式中：v_ik表示地块Parcel_i是否被划分进片区C_k，若是则v_ik＝1，否则为0；Area_i代表地块Parcel_i的面积，单位为hm²；A_low和A_upper分别代表片区C_k面积的上限和下限；

所述新增耕地率约束条件表达式为：

$R_k=\frac{Z_k}{X_k}......\left(5\right),$

其中，R_k表示新增耕地率，Z_k定表示项目的片区C_k的新增耕地潜力，且Z_k＝M_Z+RS+P-FS，X_k表示项目片区C_k的总面积，片区C_k若想达到基本立项条件则必须满足R_k≥r，r为最小新增耕地率；

所以土地整理项目选址多目标优化模型可以表示：

$\left\{\begin{array}{c}\max F\left(s\right)=\left(f_{EB}\right(s),f_{ST}(s),f_{AD}(s\left)\right)\\ \begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{v}_{ik}\·u_i\·{\mathrm{Area}}_i-A_{upper}\≤0,\underset{i=1}{\overset{I}{\Σ}}{v}_{ik}\·u_i\·{\mathrm{Area}}_i-A_{low}\≥0,R_k-r\≥0\end{array}\end{array}\right..$