基于多目标微粒群优化算法的土地利用分区模型

土地利用分区实质上是一个多目标的土地利用空间优化问题,将传统分区方法用于解决多目标优化问题明显不足。该文提出了一种基于多目标微粒群优化的土地利用分区模型,构建了土地利用分区的属性约束指标,提取4个能够体现土地利用分区目的及意义的目标函数,即分区间差异性最大区内相似性最强、空间分区集中连片、土地利用效益最大化、土地适宜性评价指数最高,同时考虑了土地利用分区图上最小图斑面积、用途区面积、用途转换规则3类约束条件,并详细阐述了算法的核心思想、编码策略、状态更新机制及其算子等内容,最后以湖北省宜城市为例,对模型的可行性和有效性进行验证,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利用分区方案,该文所构建模型在土地利用规划实践中具有可操作性。     

基于GIS的青岛市山丘区退耕还林还草决策方案分析

通过对TM遥感影像的目视解译获得最新的青岛市土地利用数据，然后从土地利用数据中提取出旱地数据；利用GIS的图层叠加功能，分析不同坡度、不同土壤侵蚀强度和不同土壤侵蚀危险度条件下的旱地面积及分布；结合具体情况，制定退耕还林还草的条件，最后提出青岛市退耕还林还草综合决策方案。     

基于RS与GIS的土壤侵蚀评价方法

以黄河上游地区为例,采用基于RS与GIS的方法对区域土壤侵蚀进行了调查评价。分析了影响土壤侵蚀的环境因子,并运用遥感图像识别,地理信息系统图层叠置分析、面积计算等功能,对土壤侵蚀因子进行了提取;依据国家有关标准对土壤侵蚀强度进行了分级分类,评价了区域土壤侵蚀的状况。     

GIS空间分析在退耕还林中的应用研究

空间分析功能是GIS的本质特征。选择黄土高原小流域退耕还林(草)工程为研究对象,以探讨GIS空间分析在退耕还林(草)工程中的应用方法为目标,确定了一种基于GIS空间分析的黄土高原小流域退耕还林(草)规划方法;建立了相关地理编码体系和规则,并运用GIS空间分析的坡度分析、坡向分析、叠置分析、属性分析等功能实现了规划的全过程,完成了黄土高原小流域退耕还林(草)规划图以及退耕地还林面积和还林规划面积统计。结果表明,此方法在以小流域治理为特点的黄土高原地区退耕还林(草)工程实施中有借鉴意义。     

基于ArcPy的河南省小流域划分辅助工具集设计与实现

小流域划分过程中河流沟道和微流域提取、面积控制、属性批量赋值计算及质量检查都需要GIS工具的深度参与，现有GIS软件无法直接满足小流域划分过程中批量化、流程化的需求。基于ArcPy设计并开发了河南省小流域划分辅助工具集，有针对性地实现流程化的沟道及微流域提取、小流域属性赋值计算、质量检查等功能。该工具集算法合理、操作便捷，在河南省小流域划分工作中发挥了提质增效的作用。     

考虑倒伏与粮仓容积的再生稻头季机收路径规划

为提升机具作业效率和质量、减少土壤碾压等,该研究提出一种同时考虑作物倒伏状态、碾压面积和收获机粮仓容积的路径规划算法（ harvester grain bin capacitated arc routing problem,HGBCARP）。该算法由作业信息处理模块和作业路径规划模块组成,作业信息处理模块将农田边界、卸粮点位置、作物倒伏方向及面积、位置等信息转化成可处理的数据形式并传输给路径规划模块,然后由路径规划模块进行作业行方向划分、作业行遍历顺序寻优、转弯方式生成、碾压面积计算等,最终得到最优路径规划结果。采用改进遗传算法,分别以3种再生稻收获机、2种传统水稻收获机和3种不同田块为对象,以行驶路径长度、碾压面积、收获粮食量为评价指标,采用回转式收获路径和HGBCARP式收获路径规划开展对比试验。结果表明,HGBCARP式比回转式收获路径碾压面积减少11.79%～27.20%,可使倒伏的机收头季稻增收1.64%～1.95%;同时在3种不同田块条件下进行仿真试验,HGBCARP式比回转式收获路径可使碾压面积减少7.25%～20.09%。使用电动无人履带式底盘对不同收获路径进行田间模拟收获试验,HGBCARP式收获路径与传统牛耕往复式及回转式收获路径相比,碾压面积减少约11.21%～28.03%,在路径长度减少约6.81%～23.46%,验证了HGBCARP式路径规划方法的有效性,研究结果可为智能化作业路径规划研究提供参考。     

区域土地资源的适宜性评价和空间布局

在可持续发展理论的指导下，以山西省朔州市平鲁区为研究对象，以GIS为工具，建立了该区的土地资源管理信息系统，在该系统的基础上，以地块为评价的基础单位，应用综合指数法以及划分各评价等级界限值的计算方法进行了土地资源适宜性评介，在此基础上，应用多目标规划法以及专家辅助决策法进行了土地利用规划和空间布局决策，将规划的结果落到了地块上。     

MODIS数据在土壤侵蚀动态监测中的应用--以湖北省为例

以动态监测湖北省土壤侵蚀为例，采用三要素（即植被覆盖度、地形坡度和土地利用）专家规则模型，应用MODIS遥感影像进行土壤侵蚀强度快速估测。首先，利用MODIS数据和植被指数模型提取省内的植被覆盖度信息；其次，利用人工解译的TM影像获取土地利用图；然后，利用DEM数据生成坡度图；最后，结合土壤侵蚀强度分级指标，将这3图叠加，判断和计算侵蚀强度等级，获得省内土壤侵蚀强度等级图。运用GIS技术，通过对2004年和2005年的土壤侵蚀强度等级图分析比较，从而实现动态监测。     

含分布式发电接入的农村电网多目标规划

分布式发电（distributed generation,DG）接入对农村电网损耗、电压及可靠性有很大影响,为了充分发挥DG接入的经济技术效益,提出了一种多目标分布式电源规划方法。该方法以设备投资成本、系统有功损耗、停电损失及购电费用4个指标最小为目标函数,利用判断矩阵获得各目标函数权重,通过加权将多目标优化转化成单目标优化问题,采用改进遗传算法实现了DG位置及容量的优化配置。为了避免因DG可选布点太多、导致算法计算速度慢的问题,根据配电网损耗、电压及可靠性指标改善效果,提出了一种实用的确定DG候选位置的方法。IEEE33节点系统仿真结果表明,本文提出的DG规划模型和求解方法能够有效提高农村电网的投资效益和性能指标。     

淤地坝最优坝高设计

从对单个的淤地坝的效益分析入手，以拦泥坝高为决策变量，考虑到淤地面积、保收率随时间的变化和防洪问题，以单坝产生的最大经济效益为目标函数，建立了数学模型。采用Fortran语言编写程序，对具体的算例进行了计算，取得了比较满意的结果。     

基于GIS技术的地下水资源预测预报系统

基于GIS技术的地下水资源预测预报系统建立，为水资源的有效管理提供了一个新的技术手段。系统主要功能有地下水开采量数据的录入与节点化、模型计算与预测结果的显示分析、开采井/开采单位的地图编辑与指标数据的维护等。该系统采用系统MapInfo与PowerBuilder集成设计完成，利用GIS技术完成了预测年的流场(等水位线)图、水位埋深图、水位降深图的显示和分析，尤其是使用缓冲区分析技术实现了对等水位区域的开采井、开采单位的量化分析。这些分析结果可作为管理部门进行地下水资源规划、管理、决策的依据。     

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.     

5·12汶川地震灾区茂县地质灾害危险性评价

该文讨论了模糊综合评价模型和地理信息系统（GIS）相结合进行地质灾害危险性评价的方法。选取研究区内的地形坡度、海拔高程、地层岩性、河流缓冲区、断层缓冲区的灾害点分布频率作为评价指标,利用模糊综合评价模型进行地质灾害危险性评价;基于GIS系统强大的空间分析功能,实现对地理数据进行运算处理及评价结果图的输出。最后,以5·12汶川地震后的四川省茂县为例,实现研究区地质灾害危险性评价,研究表明:高危险区面积25.0%,地质灾害点占60.7%;中危险区面积33.1%,地质灾害点占24.4%;低危险区面积41.9%,地质灾害点占14.9%。地质灾害危险性评价结果可为政府部门的灾后重建及规划提供科学依据。     

黄淮海地区林地最小生态需水量研究

以黄淮海地区为例 ,对林地最小生态需水量的理论和方法进行探讨 ,研究内容主要包括 :(1 )从林地生态系统水量平衡关系出发 ,分析林地生态需水的各种表现形式 ,并对林地生态需水量概念进行界定 ;(2 )提出林地最小生态需水量的计算方法 ,对其中的土壤最小含水定额和最小蒸散定额进行理论探讨 ;(3)按照区域生态环境保护目标的要求 ,对黄淮海地区的林地合理面积进行规划 ;(4 )根据规划结果 ,在 GIS支持下计算研究区的林地最小生态需水量。研究表明 ,黄淮海地区的林地合理面积为 7.80万 km2 ,占总面积的 1 8.85 % ,其每年所需的最小水量为 6 0 7亿 m3 ,其中 ,林地蒸散需水大约为 4 83亿 m3 ,土壤含水需要 1 2 5亿 m     

基于网络GIS的作物品质监测与调优栽培系统

以实现小麦优质高效生产为目标，探讨了基于网络GIS的作物品质监测与肥水调优栽培系统的设计、实现与应用。系统以组件GIS、网络GIS和空间数据库技术等主流地理信息技术为支持，实现以遥感为主要数据源的多源数据融合分析、模型与知识的灵活管理。系统以小麦栽培农艺学知识为基础，明确影响小麦籽粒品质形成的主要因子，通过反演模型和评价模型从遥感影像中提取相关因子用以指导小麦栽培，并根据主要影响因子建立小麦品质综合评价模型，实现小麦品质预测。     

石羊河流域多目标水资源配置模型及其应用

石羊河位于甘肃河西走廊内陆河流域,降雨稀少,生态环境脆弱,水是控制生态系统演变和限制社会经济发展的关键因子,水资源的合理配置是流域水资源持续利用的基础。遵循生态平衡原则、效率原则以及公平性原则,以流域生态需水满足度最大为生态目标、流域总的净效益最大为经济目标、流域内各计算单元人均净效益变率的均方差最小为社会公平目标,建立了水资源配置多目标评价函数。从供水、节水、结构调整、虚拟水等措施假设不同的水资源模拟配置情景,通过计算单元优化配置模型和水资源转化模拟模型的耦合模型得到各方案的配置结果,由多目标评价函数评价各方案的优劣,提出了流域水资源合理配置的方案。     

基于改进RRT*算法的菠萝采收机导航路径规划

为了提高菠萝收获的机械化和自动化水平，该研究以菠萝采收机为研究对象，采用改进RRT*（Rapidly-exploring Random Trees Star）算法进行全局路径规划。首先在产生随机采样点时引入自启发式思想约束采样点的生成，在拓展新节点时借鉴人工势场引入方向权重对新节点拓展方向进行约束，同时计算权重wg合适的取值范围，采双向拓展加快迭代速度，后利用贪心算法修剪路径的冗余节点，并利用Cantmull-Rom插值函数对路径进行平滑处理。根据农田道路存在的复杂情况创建多障碍物、迷宫和狭窄通道3种仿真环境，分别对比RRT*算法、双向RRT*算法和改进后RRT*算法的性能进行测试。试验结果表明：3种环境下，本文算法的平均收敛时间是RRT*算法的17.97%，是双向RRT*算法的46.12%，平均规划速度是RRT*算法的4.7倍，是双向RRT*算法的2.2倍左右，平均拓展的节点数量比 RRT* 算法减少87.22%，比双向 RRT* 算法减少 52.52%，平均路径长度比 RRT* 算法减少 3.81%，比双向 RRT* 算法减少 6.08%。田间试验结果表明：本文算法的规划时间仅为RRT*算法的14.12%，为双向RRT*的20.34%，迭代次数比RRT*算法减少80.89%，比双向RRT*减少69.70%。另外，RRT*和双向RRT*算法规划出的路径上大于60°的转角分别是本文算法的1.56和2.06倍，大于100°的转角分别是本文算法的1.55和2.18倍，本文算法规划的路径更平滑。改进RRT*算法在农田里规划的路径符合菠萝采收机的路径导航需求，研究结果可为菠萝采收机的导航研究提供参考。     

土地利用总体规划生态环境影响空间评价——以重庆市南川区为例

土地利用总体规划通过土地结构和用地布局对生态环境产生深远的影响,开展其生态环境影响评价对进行科学合理的土地利用决策和保护区域生态环境具有重要的理论和实践意义。以格网为评价单元,结合生态系统服务价值法,通过GIS的空间分析功能,定量评价南川区土地利用总体规划的生态环境影响。评价结果表明:（1）规划方案有效地增加了生态用地的面积,其生态服务价值增加了7 779.36万元,提高了7.69%;（2）规划目标年生态环境状况变化幅度R为正的地区占全区面积的92.32%,只有2.65%的地区生态环境状况明显变差;（3）规划目标年的生态环境整体状况将会得到明显改善,从生态环境保护角度证明了规划方案的科学性和可行性。     

运用目标取向法建立农地资源利用区块模式探讨

以浙江省浦江县为研究区,设定目标指导思想,结合现有的资源条件和未来可能实现的技术手段,对浦江县的农地资源利用进行优化。运用目标取向法,以浦江县现状农地资源利用为基础,GIS为工具,建立11个土地单元和23个土地利用类型;在利用TechnoGIN计算各种土地利用类型在不同土地单元投入产出结果的基础上,参照传统的种植方式,设置浦江县农地资源利用区块模式。     

陕北黄土区退耕前（1976—1997）坡面切沟发育特征

以陕北黄土区坊塌流域内7条大切沟及其谷缘上的小切沟为研究对象,通过Arc GIS和MATLAB从基于1976、1997年1:10000比例尺地形图生成的数字高程模型(DEM)上提取沟沿线,进而获得1976、1997年大切沟的面积、周长和大切沟上小切沟沟头前进距离,并结合当时的土地利用图和植被覆盖图,定量研究了退耕前陕北黄土区切沟发育的速率,以及土地利用类型和植被覆盖度对切沟发育的影响.结果显示:在1976-1997年间,7条大切沟的面积、周长增长率分别为11.01%~180.46%和8.07%~86.75%,大切沟上小切沟沟头年均前进速率为0.26~0.84m;由溯源侵蚀导致的小切沟沟头前进是研究区内大切沟上的主要侵蚀方式,大切沟沟谷拓宽和形成新的小切沟分别是对大切沟的面积和周长增长具有较高贡献率的侵蚀方式;林草覆盖能控制切沟发育,集水区内覆盖度大于65%的植被能更加有效地控制大切沟内以沟谷拓宽为主的、多过程、多部位的综合切沟侵蚀,覆盖度大于45%的植被能更加有效地控制大切沟上小切沟沟头的溯源侵蚀.研究表明基于GIS技术和不同年份的地形图,可以确定切沟侵蚀的方式及速率,实现对切沟发育的动态监测.