[发明专利]一种土地利用分层配置方法

权利要求书

1.一种土地利用分层配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取和收集土地利用基础数据，对需要进行空间布局优化的地类作适宜性评价并将所有空间数据转为一定精度下的格网形式；

步骤2，针对土地利用空间布局优化问题，构建特定的遗传算法染色体和遗传进化算子，完成问题域向算法域的映射，在空间优化目标的指导下，运用遗传算法分别对各地类的空间布局进行优化，

步骤3，在步骤2的基础上结合土地规划领域的知识和博弈理论解决各地类优化后的空间布局与现状土地利用的用地竞争，不同类型的用地竞争采用不同的解决策略，所有类型的用地竞争都是以竞争区作为基本的处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种土地利用分层配置方法，其特征在于，所述的步骤2中，某一地类空间布局的优化过程如下：

步骤2.1，初始化算法参数和种群：染色体为二维格网染色体，格网单元(即基因)全为二值变量，采用该地类的土地利用现状初始化染色体；

步骤2.2，计算每个染色体的适宜度，以土地适宜性水平和空间紧凑度为优化目标，采用加权和的方式进行多目标处理，所述的适宜度的计算基于以下公式：

最大化F=w1*fnorm(S)+w2*fnorm(C)+Penalty]]>

=w1*fnorm(Σi=1MΣj=1Nsij*uijΣi=1MΣj=1Nuij)+w2*fnorm(Σh=1HPh4Ah)+Penalty]]>

以土地适宜性水平S和空间紧凑度C为优化目标，w₁,w₂为相关目标的权重，取值范围为[0,1]，且w₁+w₂=1，f_norm()完成归一化处理，

fnorm(S)=s-sminsmax-smin]]>fnorm(C)=cmax-ccmax-cmin]]>

s_ij为该地类的适宜值，u_ij为二值变量，格网单元分配了该地类时取值为1，否则为0，H表示染色体中的斑块总数，P_h表示斑块的周长，A_h表示同一斑块的面积，采用罚函数法处理面积约束，Penalty为惩罚项；

步骤2.3，结束条件判断，检测算法的迭代次数是否大于最大迭代次数，或运行时间是否超过规定用时，或算法是否处于停滞状态，若结束条件满足，该地类空间布局的优化过程结束，否则执行步骤2.4；

步骤2.4，采用轮盘赌选择法选出进行交叉操作和变异操作的染色体；

步骤2.5，对染色体进行交叉操作，交叉算子由基本交叉算子构成，基本交叉算子随机确定一个N*N的区域，然后交换两个染色体在该区域的内容，一次交叉操作中基本交叉算子执行M次，其中，N为正整数；

步骤2.6，对染色体进行变异操作后执行步骤2.2。

3.根据权利要求1所述的一种土地利用分层配置方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括以下选择步骤：

选择步骤3.1，解决农用地之间的竞争，分别计算各类农用地在农用地竞争区内的优先度A，公式如下

A_i=C_i+D_i

C_i表示现状图层中该竞争区及其邻域内地类i所占的面积，D_i表示地类i的优化配置方案中地类i在该竞争区中的面积，该竞争区最终的土地利用为优先度最大者；

选择步骤3.2，解决建设用地-农用地竞争，当建设用地-农用地竞争区的邻域内全为农用地时，分别计算各类农用地在邻域内的面积，该竞争区最终的土地利用为面积最大者；

选择步骤3.3，解决农用地-建设用地竞争：定义竞争区的面积为S，农用地-建设用地竞争区内各类农用地的面积百分比为P_i，各类农用地单位面积年收益为F_i，农民保有农用地的收益为I，在计算I时考虑了未来M年内的农民收入，计算公式如下

I=M×ΣiS×Pi×Fi]]>

设征地的初始补偿为T，在博弈中，农民的补偿会逐渐提高，但每次提高的额度会递减，采用一等比递减数列对此进行建模，首项为W，公比为q，那么农民在第一次博弈中的补偿为S×T，第二次为S×T+W，第三次为S×T+W+W×q，第n次为

Cn=S×T+W×(1-qn-1)1-q]]>

其中W=p×S×T且0<p,q<1，

定义建设用地的平均出让价格为Q，政府的出让收入为V，政府在第n轮博弈中征得农用地后的净收益为R_n，结合该竞争区的区位条件，对建设用地平均出让价格进行修正从而获得该竞争区最终的土地出让价格，竞争区区位条件的优劣程度采用其邻域内建设用地的百分比来进行度量，百分比越高，土地出让价格越高，相关的计算公式如下：

V=((k+ScSnei)u×Q)×S]]>

R_n=(1-e)×V-C_n

其中S_nei为邻域面积，S_c为邻域中建设用地的面积，k，u为区位影响系数，0<k<1,u>1，e为政府进行土地开发，形成建设用地条件的成本和其他有关成本，0<e<1。