一种基于土地配置模型的土地规划方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于土地配置模型的土地规划方法和系统，其中方法的实现包括：获取待规划土地的经济、社会、土地适宜性、环境和生态开发成本信息；建立以开发成本信息为常量、土地规划方案为变量、经济效益为目标值的土地配置模型；利用约束条件对土地规划方案进行约束，在经济效益最大时对应的土地规划方案即为最终土地规划方案；约束条件包括：经济约束、社会约束、土地适宜性约束、环境约束、生态约束。本发明专利技术利用约束条件对土地配置模型进行约束，考虑到了待规划土地的固有的不确定性、系统性和复杂性，利用本发明专利技术方法进行土地规划具有全面性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于土地配置模型的土地规划方法和系统
本专利技术属于土地规划领域，更具体地，涉及一种基于土地配置模型的土地规划方法和系统。
技术介绍
我国正经历社会经济转型发展阶段，随着城镇化、工业化、现代化建设步伐的加快，粗放型的土地利用方式，过分追求经济效益，忽视社会和生态效益，使土地利用结构不合理，不仅造成了土地资源的大量浪费，而且导致了城市过度扩张、农用地大量流失、生态环境恶化等诸多社会和环境问题，并成为制约可持续发展最严重的瓶颈。在国外，模型很早就被用于解决资源分配问题。自1985年Gilbert等提出第一个土地利用结构优化配置的数学模型以来，国内外专家学者们开发了大量的数学优化模型来解决土地利用结构的配置问题。这些模型可以分为四类：第一类是土地模拟模型，主要用来模拟土地利用/覆盖变化(LUCC)，如CLUE模型(Conversionoflanduseanditseffects)，DLS(土地系统动态模拟系统)，多智能体主体分析模型(Agentbasedmodel)、系统动力学模型(Systemdynamic)、GTR(Generalizedthumen-ricardian)模型、人工神经网络模型等等；第二类是土地利用数学规划模型，主要用来进行数量优化，如多目标线性规划，整数规划等；第三类是土地利用空间优化模型，主要用来进行空间配置，例如GIS模型，元胞自动机模型，蚁群模型，遗传算法，人工免疫系统等；第四类是混合模型，即以上三类模型的混合：数学优化-模拟模型，数学优化-GIS空间配置混合模型，模拟模型-GIS空间配置混合模型。以上各种土地模拟或者优化模型各有优势，也各有缺点。例如，元胞自动机模型主要依赖于土地系统的自然物理要素分析，对人为因素的影响未予考虑；多智能体模型要求的数据比较苛刻，需要智能体的微观调查数据；系统动力学模型缺乏空间表达，且难以与土地空间优化模型耦合。GTR模型选取的因子太过局限于城市地区，对待规划等大尺度土地变化模拟不太适用。线性规划模型和多目标模型不涉及空间优化，无法处理非线性的、具有复杂性和不确定性的土地利用优化配置问题。CLUE没有考虑土地系统中的生态环境因素，对土地系统的自然或者认为造成的不确定参数也未作考虑。传统的土地利用优化配置模型存在两个主要缺陷：一是缺乏系统全面性。以往的模型往往仅考虑土地系统与经济效益的关系，或者考虑土地系统与经济系统、环境系统之间的关系，忽略了生态因素、社会因素；二是往往忽略土地系统固有的不确定性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于土地配置模型的土地规划方法和系统，其目的在于利用约束条件对土地配置模型进行约束，考虑到了待规划土地的固有的不确定性，由此进行的土地规划具有全面性。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于土地配置模型的土地规划方法，包括：(1)获取待规划土地的经济、社会、土地适宜性、环境和生态开发成本信息；(2)建立以开发成本信息为常量、土地规划方案为变量、经济效益为目标值的土地配置模型；(3)利用约束条件对土地规划方案进行约束，在经济效益最大时对应的土地规划方案即为最终土地规划方案；所述约束条件包括：经济约束、社会约束、土地适宜性约束、环境约束、生态约束。进一步的，经济、社会、生态、环境和土地适宜性开发成本信息包括：单位面积耕地经济效益单位面积建设用地经济效益单位面积水域经济效益单位面积耕地污水处理费单位面积耕地固体废弃物处理费单位面积耕地空气污染处理费单位面积耕地供水费单位面积耕地供电费单位面积建设用地污水处理费单位面积建设用地固体废弃物处理费单位面积建设用地空气污染处理费单位面积建设用地供水费单位面积建设用地供电费单位面积林地维护费单位面积草地维护费单位面积水域维护费单位面积未利用地开发费和单位面积填埋场用地维护费所述土地规划方案包括：待规划土地的耕地面积待规划土地的林地面积待规划土地的草地面积待规划土地的建设用地面积待规划土地的水域面积待规划土地的未利用地面积待规划土地的填埋用地面积其中，i为分区：i＝1代表控制发展区；i＝2代表核心保护区；i＝3代表重点发展区；j为土地类型：j＝1表示耕地；j＝2表示林地；j＝3表示草地；j＝4表示建设用地；j＝5表示水域；j＝6表示未利用地；j＝7表示填埋用地；k表示土地适宜性：k＝1表示高度适宜；k＝2表示中度适宜；k＝3表示不适宜；所述以经济效益为目标值土地配置模型表示为：其中，LGDP±为经济效益，“±”为区间值，为模糊等于。进一步的，约束条件还包括技术约束。进一步的，经济约束为政府投资约束、粮食安全约束、水产品供给约束、水资源供给约束和电力资源供给约束，政府投资约束为：其中，MGI±为最大政府投资；表示模糊小于等于；粮食安全约束为：其中，为单位面积耕地的粮食产量；GD±为粮食需求量；表示模糊大于等于；水产品供给约束为：其中，为单位水域的水产品产量，WD±为水产品需求量；水资源供给约束为：其中，表示单位各类型土地面积平均所需水资源量，AWC±表示水资源供给量，表示待规划土地面积；电力资源供给约束为：其中，表示单位各类型土地面积平均所需电力资源，AEC±表示可供给电量。进一步的，社会约束为人口承载力约束和劳动力约束，人口承载力约束为：其中，TP±为总人口，MIP±为单位面积人口承载力；劳动力约束为：其中，为单位面积内的劳动力，AL±为可用劳动力。进一步的，土地适宜性约束为：其中，为j类土地的最大面积。进一步的，环境约束至少为污水排放约束和固体废弃物排放约束中的一种，污水排放约束为：其中，为耕地污水排放系数，为建设用地污水排放系数，AWD为水环境容量，p＝违反环境约束的概率，p∈[0，1]；固体废弃物排放约束为：其中，为耕地固体废弃物排放系数，为建设用地固体废弃物排放系数，为填埋场用地固体废弃物处理系数，ASD为固体废弃物环境容量。进一步的，生态约束为土壤侵蚀约束、林草覆盖率约束和肥料施用约束，土壤侵蚀约束为：其中，为各类型土地土壤侵蚀率，AO为允许的土地侵蚀率；林草覆盖率约束为：MR±为最小林草覆盖率，肥料施用约束为：其中，为单位耕地面积的肥料施用量，MP±为最大肥料施用量。进一步的，技术约束为土地总面积约束和非负约束，土地总面积约束为：其中，TUL±为土地总面积，非负约束为：按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于土地配置模型的土地规划系统，包括：获取开发成本模块，用于获取待规划土地的经济、社会、土地适宜性、环境和生态开发成本信息；建立土地配置模型模块，用于建立以开发成本信息为常量、土地规划方案为变量、经济效益为目标值的土地配置模型；土地规划模块，用于利用约束条件对土地规划方案进行约束，在经济效益最大时对应的土地规划方案即为最终土地规划方案；所述约束条件包括：经济约束、社会约束、土地适宜性约束、环境约束、生态约束。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术优点：(1)由于利用约束条件对土地配置模型进行约束，考虑到了待规划土地的固有的不确定性，由此进行的土地规划具有全面性。本专利技术将不确定数学模型应用于待规划土地利用优化配置，是土地利用优化配置方法的一个创举，本专利技术建立的土地配置模型可为我国待规划土地资源合理利用、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于土地配置模型的土地规划方法，其特征在于，包括：(1)获取待规划土地的经济、社会、土地适宜性、环境和生态开发成本信息；(2)建立以开发成本信息为常量、土地规划方案为变量、经济效益为目标值的土地配置模型；(3)利用约束条件对土地规划方案进行约束，在经济效益最大时对应的土地规划方案即为最终土地规划方案；所述约束条件包括：经济约束、社会约束、土地适宜性约束、环境约束、生态约束。

【技术特征摘要】
1.一种基于土地配置模型的土地规划方法，其特征在于，包括：(1)获取待规划土地的经济、社会、土地适宜性、环境和生态开发成本信息；(2)建立以开发成本信息为常量、土地规划方案为变量、经济效益为目标值的土地配置模型；(3)利用约束条件对土地规划方案进行约束，在经济效益最大时对应的土地规划方案即为最终土地规划方案；所述约束条件包括：经济约束、社会约束、土地适宜性约束、环境约束、生态约束。2.如权利要求1所述的一种基于土地配置模型的土地规划方法，其特征在于，所述经济、社会、生态、环境和土地适宜性开发成本信息包括：单位面积耕地经济效益单位面积建设用地经济效益单位面积水域经济效益单位面积耕地污水处理费单位面积耕地固体废弃物处理费单位面积耕地空气污染处理费单位面积耕地供水费单位面积耕地供电费单位面积建设用地污水处理费单位面积建设用地固体废弃物处理费单位面积建设用地空气污染处理费单位面积建设用地供水费单位面积建设用地供电费单位面积林地维护费单位面积草地维护费单位面积水域维护费单位面积未利用地开发费和单位面积填埋场用地维护费所述土地规划方案包括：待规划土地的耕地面积待规划土地的林地面积待规划土地的草地面积待规划土地的建设用地面积待规划土地的水域面积待规划土地的未利用地面积待规划土地的填埋用地面积其中，i为分区：i＝1代表控制发展区；i＝2代表核心保护区；i＝3代表重点发展区；j为土地类型：j＝1表示耕地；j＝2表示林地；j＝3表示草地；j＝4表示建设用地；j＝5表示水域；j＝6表示未利用地；j＝7表示填埋用地；k表示土地适宜性：k＝1表示高度适宜；k＝2表示中度适宜；k＝3表示不适宜；所述以经济效益为目标值土地配置模型表示为：其中，LGDP±为经济效益，“±”为区间值，为模糊等于。3.如权利要求1所述的一种基于土地配置模型的土地规划方法，其特征在于，所述约束条件还包括技术约束。4.如权利要求1-3所述的任意一种基于土地配置模型的土地规划方法，其特征在于，所述经济约束包括政府投资约束、粮食安全约束、水产品供给约束、水资源供给约束和电力资源供给约束，所述政府投资约束为：其中，MGI±为最大政府投资；表示模糊小于等于；所述粮食安全约束为：其中，为单位面积耕地的粮食产量；GD±为粮食需求量；表示模糊大于等于；所述水产品供给约束为：其中，为单位水域的水产品产量，WD±为水产品需求量；所述水资源供给约束为：其中，表示单位各类型土地面积平均所需水资源量，AWC±表示水资源供给量，表示待规划土地面积；所述电力资源供给约束为：其中，表示单位各类型土地面积平...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，谭术魁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42