一种智能交互式的生态控制线划定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能交互式的生态控制线划定方法及装置，所述方法包括：选定研究区域，并对所述研究区域的关键要素进行生态适宜性分析，得到所述关键要素的空间数据并根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果；采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案；基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案。本发明专利技术能够客观地进行生态控制线划定，同时考虑生态适宜性和格局紧凑度，并且能够合理有效地将生态控制线方案与已有生态环境规划成果进行衔接和协调。

An intelligent interactive method and device for ecological control line delineation

The present invention discloses an intelligent interactive ecological control line delimiting method and device. The method includes: selecting the study area, analyzing the ecological suitability of the key elements of the study area, obtaining the spatial data of the key elements and generating the ecological suitability analysis results according to the space number; The GIS spatial analysis method is used to identify the presupposed protection area of the studied area, and to generate the preliminary ecological control line scheme according to the presupposed protection area. Based on the pre constructed spatial optimization model, based on the ecological suitability analysis results and the preliminary ecological control line scheme, the intelligent optimization algorithm is used to study the research. The regional ecological control line is delineated to obtain the final ecological control line plan of the study area. The invention can delimit the ecological control line objectively, consider the ecological suitability and the compactness of the pattern, and can rationally and effectively link the ecological control line scheme with the existing ecological environment planning results.

【技术实现步骤摘要】
一种智能交互式的生态控制线划定方法及装置
本专利技术涉及生态保护
，尤其涉及一种智能交互式的生态控制线划定方法及装置。
技术介绍
生态控制线指为了保障区域生态安全，维护生态系统的完整性、科学性和连续性，遏制城市用地的无序扩张，在尊重合理环境承载力和自然生态系统的前提下，根据有关法规、法律，结合区域自身实际情况而划分的生态环境保护界线。生态控制线在区域可持续发展、生态环境管理以及资源保护等方面起到极其关键的作用。但是生态控制线仍然属于新兴事物，其划定标准、划定方法和管理制度等至今都没有明确统一的规定。现有的生态控制线划定方法主要可以分为两大类型。第一类方法，在现实的生态环境规划工作中较为常见，即通过结合常规GIS空间分析方法、生态适宜性分析以及人工综合制图等技术进行划定。首先将研究区域内的禁止开发区、生态脆弱区、生态敏感区等已有规划成果进行空间叠置分析；然后进行生态适宜性分析，并将适宜性值高的地方也划入生态控制线范围内，直到满足面积需求为止；最后由人工对图斑进行加工处理，逐一剔除细小独立的斑块等。例如，Geneletti和vanDuren利用GIS空间分析、多目标和多准则评估法划分了意大利马蒂诺生态保护区，他们首先评估研究区各个均质单元的生态适宜性，然后根据适宜性数值的高低顺序进行自然保护区划分。Tulloch等人结合GIS和多准则评估法实现了美国亨特顿地区农用地保护区的划分，他们通过评估研究区农用地块的土壤状况、地块面积以及邻域土地利用等相关因素，以此确定各农用地块的保护优先度。喻本德等人通过综合3S技术和生态野外实地勘测，对深圳市大鹏新区的生态系统、海洋资源、物种资源及其分布进行了详细摸底，并以此为基础划分了生态保护线分级方案。燕守广等人利用遥感数据和GIS技术对江苏省的生态环境资源状况作出评估，并以此为基础在全省范围内划定了一级严格管控区和二级生态保护管控区，每一级又细分为十五类生态保护线区域。第二类方法，则是单纯利用各种多目标智能优化算法自动生成生态控制线方案，也就是将生态控制线划分视为土地利用面状空间优化问题来处理。首先同样需要对研究区域进行生态适宜性分析，然后利用智能算法自动权衡搜索得出近似最优的生态控制线划定方案。例如，Li等人利用蚁群算法进行广州市的生态控制线划分研究，他们对常规蚁群算法的邻域搜索策略以及信息更新机制进行了部分改进，使其更适合用于解决面状空间优化问题，实验结果表明新方法的优化效果比常规GIS空间分析方法的要好。陈明辉等人则提出采用离散粒子群算法来自动生成广东省东莞市的生态控制线方案，与上一研究类似，他们也对常规粒子群算法进行了部分改进以便用于处理面状空间优化问题，研究发现新算法能取得最好的优化效果。而Shao等人采用新兴的人工蜂群算法划分了海南省三亚市的自然生态保护区，并对各种常用智能算法的优化效果进行了对比分析。Liu等人则利用人工免疫系统模型进行广州市的基本农田保护区划分，对比结果发现该模型的优化效果比GIS空间分析方法要好。但是，上述现有的生态控制线划定方法仍存在明显的缺陷。第一类方法的缺点在于划分和评价标准具有较强的主观性，且过程繁琐复杂，需要耗费大量人力物力时间资源，自动化程度不足。此外，该方法并没有考虑保护区空间格局的紧凑程度，划分出来的生态控制线方案通常较为分散和破碎，不便于实际监测和管理，有时难以高效地起到保护生态环境的作用。对于现实中的生态环境资源管理，若能采取一个相对紧凑的保护区方案，不仅可以缓解城市扩张带来的负面影响，有利于物种的迁徙，维持生态系统的完整性和稳定性，而且便于保护区工作人员进行违章查处和管理监测等。而第二类方法虽然可以考虑研究区域的生态适宜性值以及生态控制线格局的紧凑程度，但是没有考虑已有的各类生态环境保护规划成果(如各类自然保护区、基本农田保护区、主体功能区规划)、自然地理边界和土地利用现状等，所划分方案不能合理有效地与之相衔接与协调，有可能出现“多规”冲突现象。与生态保护有关的规划名目繁多，都有着各自的空间范围、功能和管理制度，因此划定生态控制线就面临着和其它相关规划“争”土地的困境。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种智能交互式的生态控制线划定方法及装置，能够客观地进行生态控制线划定，同时考虑生态适宜性和格局紧凑度，并且能够合理有效地将生态控制线方案与已有生态环境规划成果进行衔接和协调。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种智能交互式的生态控制线划定方法，包括如下步骤：选定研究区域，并根据多准则决策方法对所述研究区域的关键要素进行生态适宜性分析，得到所述关键要素的空间数据，并根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果；采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案；基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案。进一步地，所述关键要素包括净初级生产力、生境多样性、地形坡度、土壤属性以及距水体距离；所述空间数据为将所述关键要素进行量化，并归一化到[0，1]的范围内的数据。进一步地，根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果，具体为：采用多准则决策方法，对每个关键要素对应的空间数据进行线性加权，得到生态适宜性分析结果；所述生态适宜性分析结果包括适宜性值。进一步地，采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案，具体为：采用GIS空间分析法，将所述研究区域的多个地理图层数据进行叠置，产生一个新图层；新图层包含多个地理图层数据所具有的属性；根据所述新图层的属性，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案。进一步地，所述智能优化算法包括遗传算法、模拟退火算法和神经网络；所述空间优化模型为基于遗传算法构建。进一步地，基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案，具体为：基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，划定候选生态控制线方案；利用二元二维矩阵表示所述研究区域，并将每个所述候选生态控制线方案编码成一条染色体；采用智能优化算法，并采取基于斑块的交叉和变异机制对每条染色体进行多次迭代的选择、交叉和变异，得到染色体交叉变异后对应的所述二元二维矩阵中不同像元的数值变化，并根据不同像元的数值变化对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案；其中，每条染色体在迭代选择中被选中的概率与自身适宜性值成正比；像元值为1或0，其中，1代表需要保护的像元，0代表其它像元；不同像元值的数量为根据适宜性值进行调整以满足生态控制线的面积要求。本专利技术实施例还提供了一种智能交互式的生态控制线划定装置，包括：生态适宜性分析单元，用于选定研究区域，并根据多准则决策方法对所述研究区域的关键要素进行生态适宜性分析，得到所述关键要素的空间数据，并根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果；空间分析单元，用于采用GIS空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，包括如下步骤：选定研究区域，并根据多准则决策方法对所述研究区域的关键要素进行生态适宜性分析，得到所述关键要素的空间数据，并根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果；采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案；基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案。

【技术特征摘要】
1.一种智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，包括如下步骤：选定研究区域，并根据多准则决策方法对所述研究区域的关键要素进行生态适宜性分析，得到所述关键要素的空间数据，并根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果；采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案；基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案。2.根据权利要求1所述的智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，所述关键要素包括净初级生产力、生境多样性、地形坡度、土壤属性以及距水体距离；所述空间数据为将所述关键要素进行量化，并归一化到[0，1]的范围内的数据。3.根据权利要求1所述的智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，根据所述空间数据生成生态适宜性分析结果，具体为：采用多准则决策方法，对每个关键要素对应的空间数据进行线性加权，得到生态适宜性分析结果；所述生态适宜性分析结果包括适宜性值。4.根据权利要求1所述的智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，采用GIS空间分析法，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案，具体为：采用GIS空间分析法，将所述研究区域的多个地理图层数据进行叠置，产生一个新图层；新图层包含多个地理图层数据所具有的属性；根据所述新图层的属性，识别所述研究区域的预设保护区域，并根据所述预设保护区域，生成初步生态控制线方案。5.根据权利要求1所述的智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，所述智能优化算法包括遗传算法、模拟退火算法和神经网络；所述空间优化模型为基于遗传算法构建。6.根据权利要求1所述的智能交互式的生态控制线划定方法，其特征在于，基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，采用智能优化算法对所述研究区域进行生态控制线划定，得到所述研究区域的最终生态控制线方案，具体为：基于预先构建的空间优化模型，根据所述生态适宜性分析结果和初步生态控制线方案，划定候选生态控制线方案...

【专利技术属性】
技术研发人员：林锦耀，吴志峰，李少英，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44