多目标土地利用空间优化配置模型及其应用_张鸿辉(9)

第4期 张鸿辉，等：多目标土地利用空间优化配置模型及其应用

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得到的具有最大整体适应度的Agent集合作为模型的最优解输出，该最优解对应的土地利用网格即为满足模型要求的空间优化配置结果。

2010年的居住用地、商业用地、工业用地需求数量分别为69.42，45.85和30.39 km2，根据该需求数量按比例确定2010年居民Agent、工业企业Agent、商业企业Agent的数量。这里，1个Agent只是反映了比例关系，并不是只代表1个人或1个企业，在本文中的实际含义为30 m×30 m的1个网格平均容纳的人口数量或企业数量。接下来将这些Agent根据类型对应分配至2005年土地利用网格上，剩余的待分配的

2 模型应用

2.1 实验区与数据

本文选择长株潭城市群两型社会实验区的核心区域——长沙市作为实证研究区域。研究所采用的数据包括遥感数据、GIS数据、社会经济统计数据、环境统计数据等。遥感数据包括2005年长沙市TM和

Agent运用Montocarlo方法分配给研究区域内的未开发土地利用网格，这些网格的土地利用类型随分布于其上的Agent类型的变化而发生变更。这一步产生模型的父代个体即模型的初始解。 2.2.3 智能体结构与决策参数确定

在本文中，主要定义3种智能体类型，分别为居民Agent、商业企业Agent和工业企业Agent。同时，为体现同类型智能体决策时的内部异质性与差异性，根据收入，将居民Agent分为高收入(年收入＞5万元)、中等收入(1.2万元＜年收入＜5万元)和低收入(年收入＜1.2万元)3个子类型；根据企业的环保程度，将工业企业Agent分为污染型、环保型2个子类型；根据企业的规模，将商业企业Agent分为大商场型与零售型。不同收入阶层的居民Agent的比例从长沙市统计局获取，工业企业和商业企业的子类型比例主要通过对典型地区进行抽样调查获取。居民收入、企业的环保水平等数据将作为Agent的属性输入模型中。

不同类型的Agent具有不同的决策变量与决策参数。在本文中，居民Agent的主要决策行为是选择合适的区位作为居住地，而企业Agent的主要决策行为则是选择合适的区位作为企业发展用地[17]。经咨询相关行业专家，给出坡度、土地价值、环境价值、规划完备度、交通通达度、产业聚集度等决策变量供Agent选择，不同类型的Agent选择的决策变量不同，并且其决策参数也不同。各种类型Agent所选取的决策变决策参数采用AHP量及其决策参数结果如表1所示，法求得。

依据表1和式(23)可计算智能体Xj对其所处土地适应度的计算参照本文利用网格的决策满意度P(Xj)。

QuickBird数据，主要用于提取未开发用地、山体、水体、绿地等信息；GIS数据包括：比例尺为1:5万的

2005年长沙市土地利用现状数据，长沙市土地利用总长沙市城市总体规划(2003—体规划(1997—2010年)，

2020年)，长沙市商业网点规划，比例尺为1:1万的长商业、沙市电子地图(包括学校、医院、银行、居民点、工业等多种专题信息)，长沙市交通分布图，长沙市基准地价图，长沙市数字高程模型(分辨率为30 m)等。其中：数字高程模型为ArcGIS软件的GRID格式，其他矢量数据为ArcGIS软件的Shapefile格式。社会经济统计数据包括从长沙市统计局及长沙市统计年鉴城镇居民收入获取的1993—2006年长沙市人口统计、

等数据；环境统计数据包括从长沙市环境保护局获取的2000—2005年长沙市环境质量报告等数据。 2.2 长沙市多目标土地利用空间优化配置

2.2.1 初始化土地利用网格

由于本文主要的研究对象为城市土地利用的空间优化配置，故土地利用分类的重点为城市土地，依据城市土地功能的重要性，将研究区内已开发的土地归类为居住用地、商业用地、工业用地3种类型；此外，为简化土地利用分类的复杂性，提高程序运行速度，将尚未开发的土地归类为未开发用地、不可建设用地

(主要为山体、水体、绿地、城市规划保护用地等)2种类型。因此，通过对已有的土地利用数据进行整理、归并，将研究区域的土地利用分为居住用地、商业用地、工业用地、未开发用地、不可建设用地等5种类型，土地利用网格划分为30 m×30 m。

1.2.3节中所描述的方法，首先依据Agent对目标函数值的优劣得到各智能体对各个目标的排序序列，然后，依据式(16)计算各Agent对各个目标的适应度，依据式(17)计算各Agent对所有目标的综合适应度，再依据式(18)~(21)得到各Agent经共享后对所有目标的综合适应度；最后，依据依据式(23)计算Agent的决策满意度，并将其代入式(22)，得到Agent的最终适应度。在上述计算过程中，Agent对目标(1)的函数值通

2.2.2 初始可行解的产生

在本研究中，模型采用3×3的邻域结构，邻域内已开发用地单元个数临界值b取为3。根据模型设定，每一个土地利用网格上只能分配1种土地利用类型，也只能容纳1个Agent，根据研究区域1993—2005年人口现状，采用灰色GM(1，1)预测模型得到研究区域

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