計算機輔助地理決策系統(tǒng)及其在資源管理和規(guī)劃課件

計算機輔助地理決策系統(tǒng)及其在資源管理和規(guī)劃中的應用朱選新加坡南洋理工大學國立教育學院?計算機輔助地理決策系統(tǒng)及其在資源管理和規(guī)劃中的應用?1計算機輔助地理決策系統(tǒng)具有地理空間數(shù)據(jù)處理,空間分析與模擬,決策分析能力的交互式計算機系統(tǒng)又稱輔助空間決策系統(tǒng)(spatialdecisionsupportsystemsorSDSS)是地理信息系統(tǒng)(GIS)與計算機輔助模擬和決策分析技術相結合的產(chǎn)物空間模擬(spatialmodelling):模擬地理過程的數(shù)學模型自然環(huán)境過程(physicalprocess),社會經(jīng)濟過程(humanprocess)運籌學(operationsresearch):解決規(guī)劃和管理決策問題的數(shù)學方法多標準決策分析(multi-criteriadecisionanalysis)多目標規(guī)劃(multi-objectiveprogramming)人工智能專家系統(tǒng)(expertsystems),基因算法(geneticalgorithms)?計算機輔助地理決策系統(tǒng)具有地理空間數(shù)據(jù)處理,空間分析與模擬2GISComputer-AidedModelling&DecisionAnalysisSDSSGeospatialDataGISToolboxPhysicalProcessModelsHumanProcessModelsDecision-MakingModelsRule-BasedModelsSDSS=+ModelsGeospatialData&DataManipulationandSpatialAnalysis?GISSDSSGeospatialGISPhysicalHu3輔助地理決策系統(tǒng)的特點使用地理空間數(shù)據(jù)和模型獲取有助決策的信息交互式,允許用戶靈活探索決策問題的求解空間,以及制定,分析,評價多種決策方案用戶界面易用,其主要用戶為沒有GIS和模型知識的管理和規(guī)劃人員大多使用專業(yè)模型,為特定用途而設計水資源管理,城市交通規(guī)劃,農業(yè)土地利用規(guī)劃,購物中心選址…?輔助地理決策系統(tǒng)的特點使用地理空間數(shù)據(jù)和模型獲取有助決策的信4輔助地理決策系統(tǒng)的種類基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)基于知識的(knowledge-based)輔助地理決策系統(tǒng)多標準分析(multi-criteriaanalysis)輔助地理決策系統(tǒng)多目標優(yōu)化(multi-objectiveoptimisation)輔助地理決策系統(tǒng)綜合式(integrated)輔助地理決策系統(tǒng)合作式(collaborative)輔助地理決策系統(tǒng)?輔助地理決策系統(tǒng)的種類基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)?5基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseSpatialModelsGISTools?基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterf6AccessibilityAnalyst–通達性評價系統(tǒng)用于城市土地利用和交通規(guī)劃中通達性分析評價(由劉素霞博士設計)一個地點的通達性:運用一定的交通工具,從該地點出發(fā)到達其它地點以從事某種活動的方便程度評價交通系統(tǒng)的有效性,制訂交通系統(tǒng)規(guī)劃方案,設置公用服務設施,規(guī)劃與開發(fā)住宅區(qū)等的重要指標AccessibilityAnalyst將多種通達性分析模型和工具結合起來建立模型庫,并與GIS相連結ArcViewGIS軟件系統(tǒng)的附加模塊?AccessibilityAnalyst–通達性評價系7??8PotentialModels–位能模型位于地點j

某種活動的規(guī)模從地點i到地點j的距離,或旅行的時間,或旅行的費用地點i

的通達性?PotentialModels–位能模型位于地點j某9??10??11??12基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseExpertSystemGISTools?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac13Expertise(Explanations&conclusions)ExpertSystemKnowledgeBaseInferenceEngineHumanExpertUserKnowledgeEngineeringFactsProblemDomain?Expertise(Explanations&concl14??15基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點包含多種知識某領域專業(yè)知識,模型知識,數(shù)據(jù)知識,數(shù)據(jù)處理工具知識,過程知識能運用知識和一定的推理機制引導用戶解決決策問題建立表達決策問題的模型根據(jù)問題模型設計解答問題的過程選擇和調用合適模型,數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理計算機程序,運行這些模型和程序求得問題的答案評價所得的結果?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點包含多種知識?16SpatialInfluenceDiagram–空間要素關聯(lián)圖SitesforHousingDevelopmentProximitytoLakesLakesProximitytoRoadsRoadsSlopeElevationAspectValuenodeChancenodeBordernodeNAMESitesforHousingDevelopmentTYPEvaluePREDECESSORSProximitytoLakes,ProximitytoRoads,Slope,AspectSUCCESSORSnilFUNCTIONAL_MODELSuitabilityForHousingGIS_MODELoverlayASSOCIATED_DATAnil?SpatialInfluenceDiagram–空間17基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點綜合了地理信息系統(tǒng)(GIS)和專家系統(tǒng)技術系統(tǒng)控制GIS和模型的運行,用戶無需掌握操作GIS和模型的具體知識具有解釋功能,用戶可以理解,檢查整個問題的解決過程?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點綜合了地理信息系統(tǒng)(GIS)18ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay:蘇格蘭西海岸附近的小島目的:評價土地利用潛力用戶:ScottishNaturalHeritage的規(guī)劃人員具備基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的主要功能?ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay19ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay:蘇格蘭西海岸附近的小島評價土地利用潛力

HARDYCLIPSARC/INFOGraphicalUserInterfaceQueryProcessingSubsystemModellingSubsystemKnowledgeBaseDomainknowledgebasemoduleToolsknowledgebasemoduleMetadataknow-ledgebasemoduleProcessknowledgebasemoduleProblemProcessorRule-basedModelsDataBaseGIS,AnalyticalModelsandUtilityProgramsControlflowDataorknowledgeflowUser?ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay20LandCapabilityforForestryPhysicalLandSuitabilityforForestrySitesofSpecialScientificInterestProximitytoSSSIAreasLandCapabilityforAgricultureProximitytoRoadsAltitudePotentialSitesforAfforestationRoads?LandCapabilityforForestryPh21多標準分析輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseMulti-CriteriaModelsGISTools?多標準分析輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac22一個多標準決策分析問題IdentifyanoptimalsiteSlopeAspectTransportLandusePriceSite1Site2Site3?一個多標準決策分析問題Identifyanoptimal23多標準決策分析

(Multi-CriteriaDecisionAnalysis)多標準決策分析是一套用于輔助決策人員從一系列決策方案中選擇最佳方案的技術多標準決策分析的過程制定決策的目標(objectives)選擇評價決策方案(alternatives)的標準(criteria)確定評價標準的權重對決策方案進行評價和排序,選擇最佳方案在資源管理,城市與區(qū)域規(guī)劃中有廣泛應用水資源規(guī)劃,交通規(guī)劃,政策評價,資源開發(fā)和環(huán)境規(guī)劃項目的選取,土地利用選址,等等常用的多標準決策分析技術AnalyticalHierarchyProcess(AHP),Multi-AttributeUtilityModel,SMARTER,ELECTRE,IdealPoint?多標準決策分析

(Multi-CriteriaDecis24JavaAHP-多標準分析輔助決策系統(tǒng)?JavaAHP-多標準分析輔助決策系統(tǒng)?25??26多目標優(yōu)化輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseMulti-ObjectiveOptimisationModelsGISTools?多目標優(yōu)化輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac27多目標優(yōu)化多目標優(yōu)化:在一定的限制條件下,解決資源的最優(yōu)配置或最佳利用問題多目標優(yōu)化問題:規(guī)劃土地利用以增加就業(yè)率土地利用現(xiàn)狀:8200公頃森林地,4520公頃農田,1050公頃城市用地4個目標:就業(yè):增加500個就業(yè)機會環(huán)境:保留70%以上的現(xiàn)有森林地投資:用于改變現(xiàn)有土地利用類型的投資為一億元城市化:新增城市用地面積不超過400公頃如何合理安排土地利用布局才能實現(xiàn)這4個目標?多目標優(yōu)化技術線性規(guī)劃(linearprogramming),目標規(guī)劃(goalprogramming),基因算法(geneticalgorithms),等等?多目標優(yōu)化多目標優(yōu)化:在一定的限制條件下,解決資源的最優(yōu)28基因算法建立在達爾文生物進化論基礎上的機器學習(machinelearning)模型一群隨機產(chǎn)生的個體經(jīng)過一個模擬的進化過程,能適應生存條件的具有競爭力的個體繼續(xù)生存下去,繁殖后代,不能適應生存條件的個體則被淘汰基因算法的基本要素基因(genes):個體的最基本的結構單位,或問題的參數(shù).如:土地利用分配中,一個基因代表一個土地單元及其屬性染色體(chromosomes):由一組基因組成的個體,或問題可行解區(qū)域(solutionspace)中的一點.如:一種可行的土地利用布局目標函數(shù)(fitnessfunction):計算染色體或個體的競爭力(fitness),用于判斷一個染色體是否能生存下去,也是衡量目標是否優(yōu)化的尺度.如:產(chǎn)量,利潤,費用.群體(population):所有在基因算法中不斷進化的染色體?基因算法建立在達爾文生物進化論基礎上的機器學習(machi29基因算法(續(xù))基因算法的基本算子(operators)競爭力評價(fitnessevaluation)運用目標函數(shù)確定染色體的競爭力選擇(selection)比較染色體的競爭力,選擇較具競爭力的染色體以便將他們的基因傳到下一代對換(crossover)一旦選擇了一對父母染色體后,隨機地將他們的基因交換,組成一對新的染色體變異(mutation)隨機地修改一個染色體插入(insertion)將新產(chǎn)生的染色體加入群體,并將不具競爭力的染色體除去?基因算法(續(xù))基因算法的基本算子(operators)?30基因算法的工作流程DefineProblemCreateaRandomPopulationEvaluateFitnessofIndividualsSelectIndividualsforMatingMateIndividualstoProduceOffspringviaCrossoverMutateIndividualstoProduceOffspringStopConver-gence?InsertOffspringintoPopulationNoYes?基因算法的工作流程DefineCreateaEvaluat31運用基因算法于土地利用分配土地利用分配涉及的要素土地單元,待分配的土地利用種類,每一土地單元對各種土地利用類型的適宜性,需優(yōu)化的目標,…基因:土地單元及其屬性地點,分配的土地利用,土地利用的適宜性,…染色體:構成某一種土地利用布局的一系列土地單元?運用基因算法于土地利用分配土地利用分配涉及的要素?32土地利用布局的基因表達nn-165412n6341235n-1123456n123456n-1n201634289ChromosomesGENE2UMA#:2AssignedLanduse:PastureLandsuitability:pasture–Class1sugarcane–Class2…GENEn-1UMA#:n-1AssignedLanduse:SugarcaneLandsuitability:pasture–Class3sugarcane–Class4…GenesLandusepatternsn-1?土地利用布局的基因表達nn-165412n6341235n-33LUOS-土地利用優(yōu)化系統(tǒng)?LUOS-土地利用優(yōu)化系統(tǒng)?34LUOS應用實例實驗地:澳大利亞Noosa郡待分配的土地利用:果園,蔬菜和草地假設的經(jīng)濟數(shù)據(jù):($/ha.)目標:在今后12年內獲取最佳的凈收入

(netpresentvalue)果園蔬菜草地Class1320.1280.0222.0Class2280.0245.2210.0Class3230.0235.2200.5Class4180.0200.0190.0?LUOS應用實例實驗地:澳大利亞Noosa郡果園蔬菜35??36CreateasetoflanduseplansbyrandomlyassigninglandusestolandparcelsEvaluateeachlanduseplanbycalculatingthenetpresentvalue(NPV)SelectthelanduseplanswiththehighestNPVsRandomlyselectsubsetsoflandparcelsfromtheselectedlanduseplansFormanewsetoflanduseplansfromthesesubsetsGoodenoughStopNoYes?CreateasetoflanduseEvalua37NPV=$66,575,596NPV=$67,296,272NPV=$67,323,920?NPV=$66,575,596NPV=$67,29638VegMan-綜合式輔助地理決策系統(tǒng)ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)?VegMan-綜合式輔助地理決策系統(tǒng)ServerMac39ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)WebMapInternetMappingTool(WebMap)mapgenerationmapbrowsingspatialqueryclassificationoperations?ServerMachineClientMachineWe40??41JESSServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)Rule-BasedSystem(JESS)DelivertheCentralHighlandsRegionalVegetationStrategy?JESSServerMachineClientMachi42ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)RegionalStrategyRuleBaseRuleBaseRegionalVegetationStrategyasrulesBasicfeaturesofeachvegetationcommunity?ServerMachineClientMachineWe43??44??45??46ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)JavaAHPMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)CombinebestavailableinformationandDM’svaluejudgementsEvaluateandprioritisemanagementoptions?ServerMachineClientMachineWe47??48??49??50??51每一次的加油，每一次的努力都是為了下一次更好的自己。12月-2212月-22Thursday,December29,2022天生我材必有用，千金散盡還復來。22:04:1722:04:1722:0412/29/202210:04:17PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2222:04:1722:04Dec-2229-Dec-22得道多助失道寡助，掌控人心方位上。22:04:1722:04:1722:04Thursday,December29,2022安全在于心細，事故出在麻痹。12月-2212月-2222:04:1722:04:17December29,2022加強自身建設，增強個人的休養(yǎng)。2022年12月29日10:04下午12月-2212月-22擴展市場，開發(fā)未來，實現(xiàn)現(xiàn)在。29十二月202210:04:17下午22:04:1712月-22做專業(yè)的企業(yè)，做專業(yè)的事情，讓自己專業(yè)起來。十二月2210:04下午12月-2222:04December29,2022時間是人類發(fā)展的空間。2022/12/2922:04:1722:04:1729December2022科學，你是國力的靈魂；同時又是社會發(fā)展的標志。10:04:17下午10:04下午22:04:1712月-22每天都是美好的一天，新的一天開啟。12月-2212月-2222:0422:04:1722:04:17Dec-22人生不是自發(fā)的自我發(fā)展，而是一長串機緣。事件和決定，這些機緣、事件和決定在它們實現(xiàn)的當時是取決于我們的意志的。2022/12/2922:04:17Thursday,December29,2022感情上的親密，發(fā)展友誼；錢財上的親密，破壞友誼。12月-222022/12/2922:04:1712月-22謝謝大家！每一次的加油，每一次的努力都是為了下一次更好的自己。12月-52計算機輔助地理決策系統(tǒng)及其在資源管理和規(guī)劃中的應用朱選新加坡南洋理工大學國立教育學院?計算機輔助地理決策系統(tǒng)及其在資源管理和規(guī)劃中的應用?53計算機輔助地理決策系統(tǒng)具有地理空間數(shù)據(jù)處理,空間分析與模擬,決策分析能力的交互式計算機系統(tǒng)又稱輔助空間決策系統(tǒng)(spatialdecisionsupportsystemsorSDSS)是地理信息系統(tǒng)(GIS)與計算機輔助模擬和決策分析技術相結合的產(chǎn)物空間模擬(spatialmodelling):模擬地理過程的數(shù)學模型自然環(huán)境過程(physicalprocess),社會經(jīng)濟過程(humanprocess)運籌學(operationsresearch):解決規(guī)劃和管理決策問題的數(shù)學方法多標準決策分析(multi-criteriadecisionanalysis)多目標規(guī)劃(multi-objectiveprogramming)人工智能專家系統(tǒng)(expertsystems),基因算法(geneticalgorithms)?計算機輔助地理決策系統(tǒng)具有地理空間數(shù)據(jù)處理,空間分析與模擬54GISComputer-AidedModelling&DecisionAnalysisSDSSGeospatialDataGISToolboxPhysicalProcessModelsHumanProcessModelsDecision-MakingModelsRule-BasedModelsSDSS=+ModelsGeospatialData&DataManipulationandSpatialAnalysis?GISSDSSGeospatialGISPhysicalHu55輔助地理決策系統(tǒng)的特點使用地理空間數(shù)據(jù)和模型獲取有助決策的信息交互式,允許用戶靈活探索決策問題的求解空間,以及制定,分析,評價多種決策方案用戶界面易用,其主要用戶為沒有GIS和模型知識的管理和規(guī)劃人員大多使用專業(yè)模型,為特定用途而設計水資源管理,城市交通規(guī)劃,農業(yè)土地利用規(guī)劃,購物中心選址…?輔助地理決策系統(tǒng)的特點使用地理空間數(shù)據(jù)和模型獲取有助決策的信56輔助地理決策系統(tǒng)的種類基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)基于知識的(knowledge-based)輔助地理決策系統(tǒng)多標準分析(multi-criteriaanalysis)輔助地理決策系統(tǒng)多目標優(yōu)化(multi-objectiveoptimisation)輔助地理決策系統(tǒng)綜合式(integrated)輔助地理決策系統(tǒng)合作式(collaborative)輔助地理決策系統(tǒng)?輔助地理決策系統(tǒng)的種類基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)?57基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseSpatialModelsGISTools?基于空間模型的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterf58AccessibilityAnalyst–通達性評價系統(tǒng)用于城市土地利用和交通規(guī)劃中通達性分析評價(由劉素霞博士設計)一個地點的通達性:運用一定的交通工具,從該地點出發(fā)到達其它地點以從事某種活動的方便程度評價交通系統(tǒng)的有效性,制訂交通系統(tǒng)規(guī)劃方案,設置公用服務設施,規(guī)劃與開發(fā)住宅區(qū)等的重要指標AccessibilityAnalyst將多種通達性分析模型和工具結合起來建立模型庫,并與GIS相連結ArcViewGIS軟件系統(tǒng)的附加模塊?AccessibilityAnalyst–通達性評價系59??60PotentialModels–位能模型位于地點j

某種活動的規(guī)模從地點i到地點j的距離,或旅行的時間,或旅行的費用地點i

的通達性?PotentialModels–位能模型位于地點j某61??62??63??64基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseExpertSystemGISTools?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac65Expertise(Explanations&conclusions)ExpertSystemKnowledgeBaseInferenceEngineHumanExpertUserKnowledgeEngineeringFactsProblemDomain?Expertise(Explanations&concl66??67基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點包含多種知識某領域專業(yè)知識,模型知識,數(shù)據(jù)知識,數(shù)據(jù)處理工具知識,過程知識能運用知識和一定的推理機制引導用戶解決決策問題建立表達決策問題的模型根據(jù)問題模型設計解答問題的過程選擇和調用合適模型,數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理計算機程序,運行這些模型和程序求得問題的答案評價所得的結果?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點包含多種知識?68SpatialInfluenceDiagram–空間要素關聯(lián)圖SitesforHousingDevelopmentProximitytoLakesLakesProximitytoRoadsRoadsSlopeElevationAspectValuenodeChancenodeBordernodeNAMESitesforHousingDevelopmentTYPEvaluePREDECESSORSProximitytoLakes,ProximitytoRoads,Slope,AspectSUCCESSORSnilFUNCTIONAL_MODELSuitabilityForHousingGIS_MODELoverlayASSOCIATED_DATAnil?SpatialInfluenceDiagram–空間69基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點綜合了地理信息系統(tǒng)(GIS)和專家系統(tǒng)技術系統(tǒng)控制GIS和模型的運行,用戶無需掌握操作GIS和模型的具體知識具有解釋功能,用戶可以理解,檢查整個問題的解決過程?基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的特點綜合了地理信息系統(tǒng)(GIS)70ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay:蘇格蘭西海岸附近的小島目的:評價土地利用潛力用戶:ScottishNaturalHeritage的規(guī)劃人員具備基于知識的輔助地理決策系統(tǒng)的主要功能?ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay71ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay:蘇格蘭西海岸附近的小島評價土地利用潛力

HARDYCLIPSARC/INFOGraphicalUserInterfaceQueryProcessingSubsystemModellingSubsystemKnowledgeBaseDomainknowledgebasemoduleToolsknowledgebasemoduleMetadataknow-ledgebasemoduleProcessknowledgebasemoduleProblemProcessorRule-basedModelsDataBaseGIS,AnalyticalModelsandUtilityProgramsControlflowDataorknowledgeflowUser?ILUDSS–Islay土地利用輔助決策系統(tǒng)Islay72LandCapabilityforForestryPhysicalLandSuitabilityforForestrySitesofSpecialScientificInterestProximitytoSSSIAreasLandCapabilityforAgricultureProximitytoRoadsAltitudePotentialSitesforAfforestationRoads?LandCapabilityforForestryPh73多標準分析輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseMulti-CriteriaModelsGISTools?多標準分析輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac74一個多標準決策分析問題IdentifyanoptimalsiteSlopeAspectTransportLandusePriceSite1Site2Site3?一個多標準決策分析問題Identifyanoptimal75多標準決策分析

(Multi-CriteriaDecisionAnalysis)多標準決策分析是一套用于輔助決策人員從一系列決策方案中選擇最佳方案的技術多標準決策分析的過程制定決策的目標(objectives)選擇評價決策方案(alternatives)的標準(criteria)確定評價標準的權重對決策方案進行評價和排序,選擇最佳方案在資源管理,城市與區(qū)域規(guī)劃中有廣泛應用水資源規(guī)劃,交通規(guī)劃,政策評價,資源開發(fā)和環(huán)境規(guī)劃項目的選取,土地利用選址,等等常用的多標準決策分析技術AnalyticalHierarchyProcess(AHP),Multi-AttributeUtilityModel,SMARTER,ELECTRE,IdealPoint?多標準決策分析

(Multi-CriteriaDecis76JavaAHP-多標準分析輔助決策系統(tǒng)?JavaAHP-多標準分析輔助決策系統(tǒng)?77??78多目標優(yōu)化輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfaceDatabaseMulti-ObjectiveOptimisationModelsGISTools?多目標優(yōu)化輔助地理決策系統(tǒng)UserUserInterfac79多目標優(yōu)化多目標優(yōu)化:在一定的限制條件下,解決資源的最優(yōu)配置或最佳利用問題多目標優(yōu)化問題:規(guī)劃土地利用以增加就業(yè)率土地利用現(xiàn)狀:8200公頃森林地,4520公頃農田,1050公頃城市用地4個目標:就業(yè):增加500個就業(yè)機會環(huán)境:保留70%以上的現(xiàn)有森林地投資:用于改變現(xiàn)有土地利用類型的投資為一億元城市化:新增城市用地面積不超過400公頃如何合理安排土地利用布局才能實現(xiàn)這4個目標?多目標優(yōu)化技術線性規(guī)劃(linearprogramming),目標規(guī)劃(goalprogramming),基因算法(geneticalgorithms),等等?多目標優(yōu)化多目標優(yōu)化:在一定的限制條件下,解決資源的最優(yōu)80基因算法建立在達爾文生物進化論基礎上的機器學習(machinelearning)模型一群隨機產(chǎn)生的個體經(jīng)過一個模擬的進化過程,能適應生存條件的具有競爭力的個體繼續(xù)生存下去,繁殖后代,不能適應生存條件的個體則被淘汰基因算法的基本要素基因(genes):個體的最基本的結構單位,或問題的參數(shù).如:土地利用分配中,一個基因代表一個土地單元及其屬性染色體(chromosomes):由一組基因組成的個體,或問題可行解區(qū)域(solutionspace)中的一點.如:一種可行的土地利用布局目標函數(shù)(fitnessfunction):計算染色體或個體的競爭力(fitness),用于判斷一個染色體是否能生存下去,也是衡量目標是否優(yōu)化的尺度.如:產(chǎn)量,利潤,費用.群體(population):所有在基因算法中不斷進化的染色體?基因算法建立在達爾文生物進化論基礎上的機器學習(machi81基因算法(續(xù))基因算法的基本算子(operators)競爭力評價(fitnessevaluation)運用目標函數(shù)確定染色體的競爭力選擇(selection)比較染色體的競爭力,選擇較具競爭力的染色體以便將他們的基因傳到下一代對換(crossover)一旦選擇了一對父母染色體后,隨機地將他們的基因交換,組成一對新的染色體變異(mutation)隨機地修改一個染色體插入(insertion)將新產(chǎn)生的染色體加入群體,并將不具競爭力的染色體除去?基因算法(續(xù))基因算法的基本算子(operators)?82基因算法的工作流程DefineProblemCreateaRandomPopulationEvaluateFitnessofIndividualsSelectIndividualsforMatingMateIndividualstoProduceOffspringviaCrossoverMutateIndividualstoProduceOffspringStopConver-gence?InsertOffspringintoPopulationNoYes?基因算法的工作流程DefineCreateaEvaluat83運用基因算法于土地利用分配土地利用分配涉及的要素土地單元,待分配的土地利用種類,每一土地單元對各種土地利用類型的適宜性,需優(yōu)化的目標,…基因:土地單元及其屬性地點,分配的土地利用,土地利用的適宜性,…染色體:構成某一種土地利用布局的一系列土地單元?運用基因算法于土地利用分配土地利用分配涉及的要素?84土地利用布局的基因表達nn-165412n6341235n-1123456n123456n-1n201634289ChromosomesGENE2UMA#:2AssignedLanduse:PastureLandsuitability:pasture–Class1sugarcane–Class2…GENEn-1UMA#:n-1AssignedLanduse:SugarcaneLandsuitability:pasture–Class3sugarcane–Class4…GenesLandusepatternsn-1?土地利用布局的基因表達nn-165412n6341235n-85LUOS-土地利用優(yōu)化系統(tǒng)?LUOS-土地利用優(yōu)化系統(tǒng)?86LUOS應用實例實驗地:澳大利亞Noosa郡待分配的土地利用:果園,蔬菜和草地假設的經(jīng)濟數(shù)據(jù):($/ha.)目標:在今后12年內獲取最佳的凈收入

(netpresentvalue)果園蔬菜草地Class1320.1280.0222.0Class2280.0245.2210.0Class3230.0235.2200.5Class4180.0200.0190.0?LUOS應用實例實驗地:澳大利亞Noosa郡果園蔬菜87??88CreateasetoflanduseplansbyrandomlyassigninglandusestolandparcelsEvaluateeachlanduseplanbycalculatingthenetpresentvalue(NPV)SelectthelanduseplanswiththehighestNPVsRandomlyselectsubsetsoflandparcelsfromtheselectedlanduseplansFormanewsetoflanduseplansfromthesesubsetsGoodenoughStopNoYes?CreateasetoflanduseEvalua89NPV=$66,575,596NPV=$67,296,272NPV=$67,323,920?NPV=$66,575,596NPV=$67,29690VegMan-綜合式輔助地理決策系統(tǒng)ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)?VegMan-綜合式輔助地理決策系統(tǒng)ServerMac91ServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetMappingTool(WebMap)HTMLRuleBase(HTML—HypertextMarkupLanguage)GISDatabaseGIS(ArcView)WebMapInternetMappingTool(WebMap)mapgenerationmapbrowsingspatialqueryclassificationoperations?ServerMachineClientMachineWe92??93JESSServerMachineClientMachineWebBrowserHTML/JavaAppletsJavaWebServerRule-BasedSystem(JESS)MapImageInternetJavaServletsMulti-CriteriaAnalysisTool(JavaAHP)InternetM