基于改进策粒群算法在农村居民点空间优化布局研究.pdf

广西师范学院硕士研究生毕业论文

基于改进微粒群算法在农村居民点空间优化布局的研究

摘要
农村居民点空间优化布局是土地利用总体规划的重要组成部分,其空间布局
优化是否合理,关系到我国“三农”问题解决思路、方法的正确与否,因此,研
究农村居民点空间合理布局,有利于改善农民生产生活的环境,促进城乡一体化
和社会主义新农村建设等。本文充分借鉴国内外学者对农村居民点空间优化布局
的解决思路、方法和成熟经验,分析农村居民点现状分布特征,总结其现状布局
存在的问题;针对农村居民点空间布局问题的特殊性,引入一种新的研究方法,
即群智能体优化算法,挖掘该算法模型与农村居民点空间优化布局的关联性,在
此基础上展开研究工作。本文主要研究内容有:
(1)文章一方面从研究农村居民点空间布局基础理论出发,综述农村居民
点空间布局模式、驱动力因子的作用机制等。另一方面从群智能体优化算法与云
隶属度理论出发,分析其原理、方法,为本文的研究提供丰富的理论基础。
(2)农村居民点空间优化布局是一个复杂的综合评价过程,具有不确定性、
多条件、多规则约束等特点,本文从搬迁距离目标、聚集度目标、土地适宜性目
标方面对农村居民点空间布局进行优化评价,据此分析农村居民点空间优化布局
模型,并定义其多目标适应性函数。
(3)本文利用云不确定性推理和云的数字特征将农村居民点单元的“到城
镇距离”、“到中心村距离”、“到交通干道距离”和“地形坡度”四个评价因子的
定性语言描述进行定性定量的转换,结合专家知识给定的期望值 Ex,熵 En,超
熵 He,产生一个云隶属度值,判断评价单元在“城镇聚集”、“中心村聚集”、“交
通干道聚集”和“山下聚集”四个聚集方向的隶属度,取最大隶属度值指导粒子
修正自身的速度方向,并保持速度不变,在此基础上利用 PSO 算法更新粒子的
位置和速度,在空间上搜索最优位置。
(4)选取富川瑶族自治县富阳镇、麦岭镇和新华乡三个乡镇作为研究区域,
利用 GIS 技术,提取坡度、距离制图并测算研究区域的四个评价因子值,基于
此测算研究区域的土地适宜性值等作为基础数据,构建矢量空间数据库,以此验
证改进算法的鲁棒性、可行性、科学性等,并分析基于 CPSO 算法的农村居民点
优化前后的布局变化。
综上所述,以农村居民点空间布局特征为基础,致力于研究将微粒群优化算
法和云隶属度模型相结合,建立一个基于云隶属度的模糊概率推理机制的改进微
粒群优化算法(C-PSO),并用于求解农村居民点空间优化布局的目标函数最优
I
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解,寻求其空间上的最优布局方案。本文利用了 ArcGIS 软件平台的 VBA 开发
技术实现了算法的建模,并以富阳镇、麦岭镇和新华乡三个乡镇作为研究区域生
成了合理的空间布局方案,通过优化前后的分析,验证了 CPSO 算法优化后的结
果达到预期的效果。

关键词:改进微粒群算法云隶属度农村居民点空间优化布局、GIS 技术
II
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Abstract
Research On Optimizing The Spatial Pattern Of Rural Residential Based On
Improved Particle Swarm Optimization Algorithm

The spatial pattern of rural residential optimizing is an important part of land use
planning, whether the spatial layout is optimizing, in relation to the China’s
agricultural, rural and farmers, its problem solving and method are correct or
not ,therefore, it is researching reasonable layout of the rural residential space, which
will improve the rural's production and living environment, promote the integration of
urban and rural, and construction of a new socialist countryside. In this paper, It make
full use of domes