基于网络Voronoi图和多目标微粒群的空间选址优化

根据网络Voronoi图对中心设施影响范围的空间划分和多目标微粒群的智能搜索提出了一种空间选址的技术方法。城市功能设施的选址往往受到交通网络的影响,而且涉及多个优化目标和约束条件,利用最短路径分析构建的网络Voronoi图来模拟设施的辐射影响范围,并根据其他优化目标和约束条件,使用经过粒子记忆体和遗传交叉机制改进的多目标微粒群算法智能地搜索设施的空间布局位置。实验结果表明,该方法能够较好地模拟出在交通网络和多个约束条件影响下的有限个功能设施的较优布局方案,具有一定的参考价值。     

遗传算法和GIS结合进行空间优化决策

资源的有效利用和管理往往涉及到空间的优化配置问题。例如需要在空间上确定n个设施的最佳位置。当选址问题涉及多个目标和不同的约束性条件时,就会变得十分复杂。利用一般的brute-force搜索方法无法对涉及高维数据的问题进行求解。利用遗传算法和GIS结合来解决复杂的空间优化配置问题,具有智能的搜索方法可以大大提高空间的搜索能力。在基于进化的优化过程中,根据GIS的空间数据来计算不同解决方案 (染色体) 的适应度。针对不同的应用目的,GIS可以给出不同的适应度函数。实验表明,所提出的方法比简单的搜索方法和退火算法有更大的优越性。该方法在处理复杂的空间优化问题有更好的表现。     

基于改进PSO算法的农村居民点空间优化布局研究

农村居民点空间布局优化是一个复杂的综合评价过程,具有不确定性、多条件、多规则约束的特点。为实现农村居民点规划布局的科学化与智能化,提出云模型改进的PSO优化算法,以最小总迁移距离、最大聚集度、最大适宜性为目标建立多目标优化函数,运用云不确定性推理和云的数字特征对PSO算法中的修补规则进行转换,按照修补规则确定每个粒子的优化方向的中心方位,从而增加该中心方位对每个居民点单元的牵引力作用强度,进而改进其速度变化方向,实现农村居民点集约化过程中的定量空间布局优化。实例验证结果表明,改进后的PSO算法较标准PSO算法更能获取合理、可行、科学的空间优化布局结果,而且运行效率有明显提高,能为农村居民点空间规划提供科学依据。     

基于多目标改进免疫算法和GIS的养老机构空间配置优化研究——以上海市虹口区为例

综合考虑政府、居民、投资者3方需求,构建带约束多目标的养老机构配置优化模型,基于改进免疫算法和GIS技术,对上海市虹口区养老机构的配置优化问题进行研究,分析研究区现有养老机构在空间分布和规模配置上的合理性,提出优化配置方案。研究表明：研究区现有养老机构数量缺口较大、部分养老机构偏离最佳区位、规模与需求存在较大差距;3所位于江湾镇街道的养老机构在现有区位运行欠合理;为充分满足居民养老需求,需在虹口区南部地区增设15所养老机构;通过与一般免疫算法、遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法得到的优化结果对比可知,改进免疫算法在此优化问题中的求解效率分别提高45%,38.89%,21.43%,46.34%,求解精度分别提高1.61%,2.73%,5.80%,6.91%。     

基于仿真模拟的长株潭城市群水资源供需系统决策优化

基于系统动力学的原理和方法,在充分考虑社会经济发展及城镇生态用水需求的基础上,建立长株潭城市群水资源供需系统模型,仿真模拟传统发展型、发展经济型、节水型、协调型等四种不同方案条件下,2012-2030 年长株潭城市群水资源供需变化趋势,并在此基础上,对水资源供需系统仿真方案与决策优化进行综合分析。研究结果表明:① 随着经济发展和人口增长,长株潭城市群水资源供需矛盾将日趋紧张;② 在协调型模式下,到2030 年长株潭城市群总需水量达到105.1×10⁸ m³,水资源供给能力尚有5.4×10⁸ m³富余,模拟期内水资源供给基本能够满足社会经济发展的需求,且能够获得最大的综合效益,是长株潭城市群水资源开发利用的相对较优方案;③ 为了实现预期目标,还需加快水利建设、完善用水管理、优化经济结构、增强节水意识、加大循环利用和环境整治,提高用水效率和水资源保障水平。研究结论可为促进长株潭城镇化发展与水资源高效配置提供依据,同时本文可为进一步深入探讨协调城镇化发展与水资源优化配置决策方案评价提供科学参考。     

基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型

城市生态用地规划是城市生态系统保护的重要基础和前提。针对传统空间规划方法的不足,提出基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型。研究对蚁群优化算法的空间禁忌策略、选择策略进行改进,考虑了城市生态用地的生态效益和空间集约性,在规划目标函数中引入生态适宜性、空间紧凑度和最邻近距离指数,并设计最邻近距离指数的栅格计算方法。以广州市为例,分别模拟城市生态用地占广州市面积15%,30%和50%情景下的生态用地规划方案,取得了较好的效果。研究表明：基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型能够合理的对城市生态用地的空间布局进行配置,明显提高了城市生态用地生态效益和空间集约性。     

基于GIS的池州市旅游资源群开发潜力评价

利用GIS技术,从池州市区域空间整体分析各大类旅游资源群的空间结构特征并计算其开发潜力,运用GIS统计分析方法从区域间、区域内及类型等方面对旅游资源群进行系统分析和评价,采用GIS叠加分析方法进行旅游资源群开发潜力综合评价。结果表明:池州市旅游资源群中开发潜力最大的是九华山风景区的建筑与设施旅游资源群,开发潜力为2.1448;九华山风景区的地文景观旅游资源群开发潜力次之,为1.2019;开发潜力较大的区域主要集中在九华山风景区、石台县和贵池区,开发潜力较大的类型为建筑与设施和地文景观旅游资源群。     

基于流域系统模拟一情景优化的精细治理决策支持方法

面向美丽中国生态文明建设所需,亟待有效实现流域精细治理的科学决策,以根据流域综合治理愿景目标,优化流域管理措施（BMP）的空间布局方案（即BMP情景）、制定符合实际需求的实施路线图。对此,“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现出广阔应用前景。本文介绍了该框架在应对实际应用需求中尚存的一系列问题,开展了体系性的方法研究：(1)提出新的流域过程建模框架,以兼顾建模灵活性和高性能计算、高效实现流域系统模拟;(2)提出以坡位单元作为BMP空间配置单元、并在情景优化过程中可进行单元边界动态调整的BMP情景优化方法,可有效考虑流域综合治理的经验知识,保障优化结果合理性;(3)提出考虑分阶段投资约束的BMP情景实施次序优化方法,可推荐出符合实际落地需求的实施路线图;(4)设计研发用户友好的参与式流域规划系统,供各方利益相关者协商决策。通过典型小流域应用案例验证了上述新方法、工具和原型系统的有效性和实用价值。     

黄土丘陵沟壑区乔灌草植物空间优化配置——以甘肃省定西地区为例

黄土丘陵沟壑区水土流失的影响因素有气候、植被、土壤、地形等,而乔灌草植物在空间上的不合理配置是造成该区水土流失严重的主要原因之一。本文选择研究区内限制植物生长与分布的4个关键环境因子 (高程、坡度、坡向和降雨量),利用多属性决策分析(MCDA)的方法,探讨乔灌草植物在空间上的优化配置,将整个研究区划分为5类乔灌草植物空间优化配置主模式和18类乔灌草植物空间优化配置子模式;同时,应用GIS聚类分析与统计分析方法,对所划分的乔灌草植物空间优化配置模式进行空间布局分析。结果显示:农民赖以生存的经济林/农林复合配置模式和农田/庭院经济配置模式是研究区的主要配置模式,占配置模式总面积的76.02％。     

基于粒子群双重空间聚类的城镇地价空间分异规律挖掘

城镇地价的空间分异对其动态监测片区划定具有重要的参考作用,而空间聚类则是对该问题进行分析的一种有效方法.文中在分析空间聚类本质的基础上,设计了一种基于样本数据的粒子群双重空间聚类挖掘模型,并以北海市二手房地价空间分布挖掘为实例进行了应用.结果表明:粒子群双重空间聚类在空间聚类效果上优于传统K-均值聚类法,尤其是对于任意形状聚类簇的挖掘;然而,由于标准粒子群优化算法机理的限制,其聚类效果随聚类中心的增多而呈下降趋势.总体而言,该方法能利用有限的样本挖掘质量较好的城镇地价空间分异区,可为城镇地价动态监管提供相     

Allocation of urban land uses by Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm

Considering the ever-increasing urban population, it appears that land management is of major importance. Land uses must be properly arranged so that they do not interfere with one another and can meet each other's needs as much as possible; this goal is a challenge of urban land-use planning. The main objective of this research is to use Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm to find the optimum arrangement of urban land uses in parcel level, considering multiple objectives and constraints simultaneously. Geospatial Information System is used to prepare the data and to study different spatial scenarios when developing the model. To optimize the land-use arrangement, four objectives are defined: maximizing compatibility, maximizing dependency, maximizing suitability, and maximizing compactness of land uses. These objectives are characterized based on the requirements of planners. As a result of optimization, the user is provided with a set of optimum land-use arrangements, the Pareto-front solutions. The user can select the most appropriate solutions according to his/her priorities. The method was tested using the data of region 7, district 1 of Tehran. The results showed an acceptable level of repeatability and stability for the optimization algorithm. The model uses parcel instead of urban blocks, as the spatial unit. Moreover, it considers a variety of land uses and tries to optimize several objectives simultaneously.     

Particle Swarm Optimization Algorithm for Neuro-Fuzzy Prospectivity Analysis Using Continuously Weighted Spatial Exploration Data

Natural Resources Research - Classification of spatial exploration data for exploration targeting using neuro-fuzzy models means that the many spatial values have to be simplified and assigned to a...     

混合硬件跟踪定位的空间信息虚实配准

为了适应户外增强现实空间信息表达的实时性、移动性、准确性和鲁棒性,提出采用GPS结合三维电子罗盘直接获取用户头部位置和姿态数据的基于硬件跟踪设备的虚实配准方法:通过人机交互方式确定虚拟物体及属性信息在3D欧氏世界坐标系中的位置和姿态,采用GPS结合三维电子罗盘跟踪用户头部位置和姿态,得到从世界坐标到相机坐标的转换矩阵,避免了从世界坐标系到相机坐标系的转换计算.已知相机内部参数的前提下,将相机坐标转换到2D像平面坐标,实现虚拟物体及属性信息与真实场景图像的合成显示.其中GIS为户外增强现实系统提供位置相关的虚拟信息源,而户外增强现实技术为空间信息可视化表达提供了新界面.     

Novel Soft Computing Model for Predicting Blast-Induced Ground Vibration in Open-Pit Mines Based on Particle Swarm Optimization and XGBoost

Natural Resources Research - Blasting is a useful technique for rocks fragmentation in open-pit mines, underground mines, as well as for civil engineering work. However, the negative impacts of...     

基于 GIS的安徽省土壤有机碳密度的空间分布特征

在GIS技术支持下,建立安徽省土壤数据库,揭示安徽省土壤有机碳密度空间分布特征.结果表明:安徽省0-100cm土体中土壤有机碳密度在0.92-40.97 kg/m2之间,均值为10.39 kg/m2;从空间分布上看,从北向南有机碳密度逐渐增加,有机碳密度大部分在3～19 kg/m2之间,其分布面积占总面积的89.72%;在各土壤类型中山地草甸土有机碳密度最大,而潮土、黄褐土、石质土有机碳密度较小;草地的有机碳密度最大,耕地最小;土壤有机碳密度与海拔高度之间存在高度相关,随着坡度、降雨量的增加,平均有机碳密度逐渐加大.     

粒子群神经网络混合模型在农用地分等中的应用

针对常规农用地分等模型因子权重计算存在人为干扰和神经网络模型自身优化过程中易陷入局部最优的情况,该文综合了BP神经网络非线性权重数据挖掘特性和粒子群的全局优化能力,建立了农用地分等计算的粒子群神经网络混合模型(PSO-BP网络模型),并应用于广东省揭西县农用地分等计算中,发现PSO-BP网络模型能避免定级因子权重确定的人为干扰,同时具有较高的优化效率,应用效果较好。     

基于GIS的二维非结构化剖分网格优化

非结构化网格剖分是数值模拟的关键技术之一,网格质量直接影响到计算的收敛性和精确度。在GIS辅助建立非结构化网格空间拓扑关系的基础上,针对GIS和实际研究问题给出Spring-Laplace方法——一种新的单元尺度函数定义,在GIS空间算法下利用该方法优化节点位置,并基于推进阵面算法的思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号算法,方便了开边界条件的赋值,提高了计算效率。实例表明,该方法大大提高了网格生成质量,能适应FVCOM数值模型对非结构化网格剖分的要求,其收敛速度快,具有较高的运算效率。     

基于GIS的重庆市大气污染空间分异研究

利用空间统计分析方法（spatial statistics analysis）,借助GIS工具分析重庆市3项大气污染物TsP、s02和NO．浓度的空间分异特点。污染物在东北-西南方向上分布最为分散,经济重心与污染重心相差较远。在整体上SO2的空间自相关性很强,属集中分布模式;TSP的空间自相关性较弱,属随机分布模式;NOx处于两者之间。局部相关性分析表明,大部分区、县的大气污染物之间相关性较弱。通过两个年度的浓度动态变化比较,发现SO2和TSP都有明显的消减,但NOx浓度在局部地区仍在增加,增幅达164．2％,使其整体上几乎没有消减。