一种基于GIS技术的国土空间规划优化方法及系统

本发明涉及国土空间规划，具体为一种基于gis技术的国土空间规划优化方法及系统。

背景技术：

1、国土空间规划是指根据经济社会发展需要，统筹规划和管理国土资源、空间布局的一项战略性工作，旨在合理利用国土资源，优化空间布局，推动区域协调发展。国土空间规划的制定需要充分考虑经济、社会、环境等多方面因素，确保规划的可行性和科学性，有助于实现国土资源的可持续利用，推动区域的协调发展，促进经济的健康增长和社会的全面进步。

2、在申请号为202010473462.0的中国发明专利中，提供了一种基于gis的国土空间规划优化方法及系统，该方法包括：从gis系统中选取待优化区域；获取待优化区域内的国土空间分布实景图，并根据国土空间分布实景图获取待优化区域内的基础数据；根据基础数据对待优化区域进行评价，得出评价结果；根据评价结果、基础数据和预设的优化指标对国土空间进行优化；获取优化后的国土空间规划一张图。

3、在以上的申请中，依据不同的优化指标对现有的国土空间的规划情况进行优化，实现了自动化、高效率和高准确度的国土空间规划优化操作，但是，在以上申请中，虽然对待优化区域进行了评价，但是由于缺少进一步的评估和验证，在生成优化方案后，难以判断出其是否能够取得应有的效果，进而可能会导致资源分配不合理的情况出现。

4、为此，本发明提供了一种基于gis技术的国土空间规划优化方法及系统。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于gis技术的国土空间规划优化方法及系统，通过建立优化条件集，获取优化评价值，若优化评价值高于优化阈值，使用训练后的区域规划模型，对待优化区域进行规划并获取优化后的子区域，确定为第二区域，建立优化评估系数，使用训练后的分类器结合调整区块的位置，生成第三区域；由预测结果建立变化趋势数据集，生成调整质量系数，依据调整质量系数验证调整后的第三区域是否满足预期，若不满足，则将其确定为第四区域；规划出串联若干个第四区域的转移道路，旨在解决现有的方案中，由于缺少进一步的评估和验证，在生成优化方案后，难以判断出其是否能够取得应有的效果，进而可能会导致资源分配不合理的情况出现的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于gis技术的国土空间规划优化方法，包括如下步骤：

6、获取覆盖待优化区域的电子地图，将当前的规划出的子区域确定为第一区域；依据第一区域内的手机密度sv及车流密度rv建立优化条件集，生成优化系数yxs，并进而获取优化评价值ypj，若优化评价值ypj高于优化阈值，向外部发出第一预警信息；

7、接收第一预警信息后，在第一区域内采集用于空间的数据，汇总后建立建模数据集，使用训练后的区域规划模型，对待优化区域进行规划并获取优化后的子区域，将其确定为第二区域，从而获取第一优化方案；

8、采集第二区域内人口及经济数据，在经过处理后汇总并建立人口经济条件集，由人口经济条件集建立优化评估系数ygs，若获取优化评估系数ygs高于评估阈值，对相应的第二区域分的边缘进行切割，生成若干个调整区块，使用训练后的分类器结合调整区块的位置，对第二区域进行修正，生成第三区域并获取第二优化方案；

9、使用建模数据集内数据，通过gis生成若干个预测模型，用于对第三区域内的人员流动、经济发展及交通拥堵进行预测，由预测结果建立变化趋势数据集，进而生成调整质量系数tsx，依据调整质量系数tsx验证调整后的第三区域是否满足预期，若不满足，则将其确定为第四区域；

10、将第四区域在电子地图上标记，并使用训练后的路径规划模型，规划出串联若干个第四区域的转移道路，对应用转移道路后的效果进行预测，再次建立调整质量系数tsx，若调整质量系数tsx的增加比例超过预期，则将包含由转移道路的第三优化方案输出，反之，则发出报警。

11、进一步的，获取至少覆盖待优化区域的电子地图，将当前已经规划出的子区域确定为第一区域，将其在电子地图上标记，若第一区域内存在通信基站，获取各个通信基站的位置信息；

12、在通信基站处于使用状态下时，查询获取与通信基站相连接的通信设备的数量，确定第一区域的面积后，获取手机密度sv，对第一区域内的通行道路进行标记，并获取各个通行道路上的车流密度，在平均后，获取上下班高峰期的车流密度rv；将手机密度sv及车流密度rv，建立第一区域的优化条件集。

13、进一步的，由优化条件集生成第一区域生成优化系数yxs，具体方式如下：对手机密度sv及车流密度rv做无量纲处理后，依照如下公式：

14、

15、其中，参数意义为：信令因子fs，1.67≤fs≤1.72，车流因子fr，2.49≤fr≤3.72，c1为常数修正系数，取值可在0.185至0.865之间；汇总若干第一区域的优化系数yxs并获取其均值，并依据如下方式生成优化评价值ypj：

16、

17、其中，z为大于1的正整数，若优化评价值ypj高于优化阈值，向外部发出第一预警信息。

18、进一步的，接收第一预警信息后，在第一区域均设置若干个数据采集点，对第一区域内的各项数据进行采集；所采集的数据至少包括：土地利用率、地形数据、人口分布数据及交通网络数据，汇总整合后建立建模数据集；将建模数据集区分为训练集和测试集，使用多目标粒子群算法，在测试和训练后建立区域规划模型；在设置规划条件后，使用训练后的区域规划模型对待优化区域进行规划，获取规划后的子区域，将其确定为第二区域并生成第一优化方案。

19、进一步的，将若干个第二区域的位置在电子地图上标记，对规划后的第二区域进行评估，评估方式如下：从历史数据中获取各个第二区域内的人口比例及国民生产总值占待优化区域内的比例及当前增速；以人口比例与其增速的比值作为人口系数rss，以生产值比例与其增速的比值作为经济系数jss，将人口系数rss与经济系数jss汇总，建立人口经济条件集；

20、由人口经济条件集生成优化评估系数ygs，具体方式如下：

21、

22、其中，参数意义为：rj为经济因子，0.27≤rj≤1.92，rr为人口因子，1.04≤rr≤3.12，c2为常数修正系数，取值可在0.124至0.465之间；若获取的优化评估系数ygs高于评估阈值，发出第一报警信息。

23、进一步的，接收到第一报警信息后，将对应的第二区域及与其相邻一个或者多个第二区域做标注，并将其确定为待分割区域，对待分割区域的边缘进行切割，生成若干个调整区块并一一进行标记，使用训练后的分类器，结合调整区块的位置，重新对第二区域进行分类及调整，将调整后区域标记为第三区域，生成第二优化方案。

24、进一步的，使用建模数据集内数据，通过gis系统为第三区域分别建立人力流动模型、经济发展模型及交通网络模型；设置预测周期，通过以上预测模型对第三区域内的人员流动、经济发展及交通拥堵进行预测；

25、获取各个第三区域内初始条件下的人口数量、生产值及道路上的车流量数据后，预测周期结束后，获取以上三项参数的增长率，分别确定为人口增长率rz、经济增长率jz及拥堵变化率yz；将以上参数汇总后，建立变化趋势数据集。

26、进一步的，由变化趋势数据集生成调整质量系数tsx，具体生成方式如下：

27、

28、参数的意义为：0≤ρ≤1，0≤ζ≤1，且0.6≤ρ+ζ≤1.2，ρ、ζ为权重系数，其具体值可由用户调整设置，或由数学分析软件通过模拟分析获取；若调整质量系数tsx不超过增长阈值，将对应的第三区域在电子地图标记，并确定为第四区域。

29、进一步的，获取覆盖待优化区域的电子地图，将若干个第四区域在电子地图上标记，结合第四区域的位置信息，使用训练后的路径规划模型规划出转移道路，使转移道路连续穿过若干个第四区域，将规划后的转移道路在区域规划模型中标记；

30、设置迟滞时间t，由建立的人力流动模型、经济发展模型及交通网络模型，对第四区域内的人员流动、经济发展及交通拥堵进行预测，经过迟滞时间t后，分别获取三者增长率，再次生成调整质量系数tsx；

31、在设置转移道路后，获取若干个第四区域的调整质量系数tsx的增加比例，若增加比例高于预设的比例阈值，将包含有当前的规划的转移道路的第三优化方案输出；若不高于，则再次规划出转移道路；若仍难以达成预期，则发出报警信息。

32、一种基于gis技术的国土空间规划优化系统，包括：

33、预估单元、获取覆盖待优化区域的电子地图，将当前的规划出的子区域确定为第一区域；依据第一区域内的手机密度sv及车流密度rv建立优化条件集，生成优化系数yxs，并进而获取优化评价值ypj，若优化评价值ypj高于优化阈值，向外部发出第一预警信息；

34、优化单元、接收第一预警信息后，在第一区域内采集用于空间的数据，汇总后建立建模数据集，使用训练后的区域规划模型，对待优化区域进行规划并获取优化后的子区域，将其确定为第二区域，从而获取第一优化方案；

35、调整单元、采集第二区域内人口及经济数据，在经过处理后汇总并建立人口经济条件集，由人口经济条件集建立优化评估系数ygs，若获取优化评估系数ygs高于评估阈值，对相应的第二区域分的边缘进行切割，生成若干个调整区块，使用训练后的分类器结合调整区块的位置，对第二区域进行修正，生成第三区域并获取第二优化方案；

36、预测单元、使用建模数据集内数据，通过gis生成若干个预测模型，用于对第三区域内的人员流动、经济发展及交通拥堵进行预测，由预测结果建立变化趋势数据集，进而生成调整质量系数tsx，依据调整质量系数tsx验证调整后的第三区域是否满足预期，若不满足，则将其确定为第四区域；

37、规划单元、将第四区域在电子地图上标记，并使用训练后的路径规划模型，规划出串联若干个第四区域的转移道路，对应用转移道路后的效果进行预测，再次建立调整质量系数tsx，若调整质量系数tsx的增加比例超过预期，则将包含由转移道路的第三优化方案输出，反之，则发出报警。

38、(三)有益效果

39、本发明提供了一种基于gis技术的国土空间规划优化方法及系统，具备以下有益效果：

40、1、确定规划目标后，依据区域规划模型重新对待优化区域进行规划，并生成若干个子区域，并以此作为第一优化方案，通过重新规划并生成第一优化方案，该第一优化方案和待优化区域内当前的条件更为贴合。

41、2、以优化评估系数ygs对第二区域是否能够达到预期进行判断，并从中筛选出难以达到预期的及与之相邻接的，在其外缘部分进行分割，以分类器对第二区域进行分类及微调，生成第三区域，对第一优化方案完成优化，通过对第一优化方案进行优化和微调，使获取的空间规划方案更为均衡，各个子区域间的人口条件和经济条件分布更加合理。

42、3、分别建立人力流动模型、经济发展模型及交通网络模型，对规划后的第三区域的人力、经济及交通状况进行预测，以预测结果生成调整质量系数tsx，依据生成调整质量系数tsx第三区域进行评估，判断其是否具有可行性，通过筛选出前景较差的第三区域，对第三区域进行针对性的调整，在优化时能够使规划出的各个子区域发展更加均衡，利于区域的发展，具有更好的优化效果。

43、4、在待优化区域内规划出新的道路，以将若干个第四区域串联在一起，增加各个子区域内的人口及经济转移的可能，使得流动的人口和产值在流动时，能够经过第四区域，促进各个较为落后的第四区域的发展，使待优化区域的各个子区域之间能够发展更为均衡。

44、5、依次进行三次优化并生成对应的优化方案，在待优化区域内形成新的子区域，使各个子区域之间的人口及经济条件分布的更加均匀，进而能够更为合理的分配资源，而且相对于现有的优化方案，能够取得更好的效果，通过规划转移道路，促进人口经济及车辆的转移，也能够促进相对落后区域的发展。