土地利用規(guī)劃人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建及應(yīng)用研究.pdf

1、土地利用總體規(guī)劃的編制與實(shí)施是一個(gè)系統(tǒng)工程，規(guī)劃方案的制定受自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等方面的影響嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期社會(huì)問題的復(fù)雜性、多重性和未來的不確定性，使土地利用規(guī)劃的技術(shù)方法從早期線性規(guī)劃向多目標(biāo)線性規(guī)劃乃至非線性規(guī)劃方向發(fā)展，使規(guī)劃形式從靜態(tài)規(guī)劃向動(dòng)態(tài)規(guī)劃方向發(fā)展，使原來過于剛性的規(guī)劃向具有一定應(yīng)變能力的彈性規(guī)劃方向發(fā)展。從而表現(xiàn)出傳統(tǒng)規(guī)劃方法的不足，很難適應(yīng)復(fù)雜的規(guī)劃過程的要求。這就要求土地利用規(guī)劃根據(jù)我國的客觀實(shí)際，采用新的理論

2、和方法進(jìn)行土地利用規(guī)劃的編制和實(shí)施管理，處理好規(guī)劃的彈性與剛性、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)之間的關(guān)系，使規(guī)劃具有更好的科學(xué)性可操作性。因此，本文從模型方法論的角度，以微觀層面土地利用總體規(guī)劃編制階段為切入點(diǎn)，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法與土地利用總體規(guī)劃編制技術(shù)相結(jié)合，在對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的土地利用規(guī)劃模型方法理論分析的基礎(chǔ)上，以江西省新余市為實(shí)例驗(yàn)證區(qū)域，在新一輪新余市土地利用總體規(guī)劃修編專題研究中建立土地利用規(guī)劃人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的

3、規(guī)劃實(shí)踐問題進(jìn)行系統(tǒng)探討。概括來說，本文主要包括以下研究內(nèi)容： 1．提出土地利用規(guī)劃模型方法論的新思維土地利用規(guī)劃是一個(gè)系統(tǒng)工程，模型化方法是其主要的方法，土地利用規(guī)劃模型化方法的創(chuàng)新應(yīng)用是規(guī)劃技術(shù)方法創(chuàng)新的主體?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)規(guī)劃模型方法局限于強(qiáng)調(diào)規(guī)劃要素之間的線性的或確定型的關(guān)系，是一種基于推理式的、一步一步式的方法論，難于處理土地利用規(guī)劃中非線性的、隱性的、不確定型的函數(shù)關(guān)系，難于滿足土地利用規(guī)劃動(dòng)態(tài)性與彈性的需求，難于適應(yīng)復(fù)

4、雜的規(guī)劃過程的要求，從而表明傳統(tǒng)規(guī)劃模型方法存在一定的缺陷與不足。因而，本文在科學(xué)認(rèn)識(shí)土地利用規(guī)劃方法及對(duì)現(xiàn)有規(guī)劃模型方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，從理論層面探討了數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)模型體系的應(yīng)用是土地利用規(guī)劃系統(tǒng)建模的必然理性的選擇，提出了當(dāng)前土地利用總體規(guī)劃系統(tǒng)建模的兩點(diǎn)新思維：實(shí)現(xiàn)規(guī)劃中主要數(shù)學(xué)模型的互補(bǔ)與對(duì)接，引入處理非線性數(shù)據(jù)問題的新的有效方法——人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。 2．探討土地利用規(guī)劃人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的選擇與算法實(shí)現(xiàn)在介紹人工神

5、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論發(fā)展及其原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了BP網(wǎng)絡(luò)模型、徑向基(RBF)網(wǎng)絡(luò)模型和線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等三種最重要的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，探討了這三種模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、算法數(shù)學(xué)描述及學(xué)習(xí)參數(shù)設(shè)置等問題。利用MTLAB軟件高性能數(shù)值計(jì)算的高級(jí)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，闡述了基于MATAB軟件的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)現(xiàn)過程，詳細(xì)論述了基于MATLAB的GUI實(shí)現(xiàn)方式和M語言編程買現(xiàn)方式。 3．基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用規(guī)劃預(yù)測模型的理論構(gòu)建與應(yīng)

6、用研究預(yù)測分析是土地利用規(guī)劃的一個(gè)重要部分，是土地利用規(guī)劃成功與失敗的前提和關(guān)鍵，也是土地利用規(guī)劃研究中的難點(diǎn)問題。由于土地利用規(guī)劃預(yù)測研究中預(yù)測數(shù)據(jù)的復(fù)雜性、非線性性和不確定性，傳統(tǒng)預(yù)測方法往往失效。因而，本文在分析傳統(tǒng)預(yù)測方法建模特點(diǎn)與問題的基礎(chǔ)上，引入了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的土地利用規(guī)劃預(yù)測方法，分析了建立時(shí)間序列和回歸分析兩種類型數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)土地需求量預(yù)測模型的可行性；以時(shí)間序列數(shù)據(jù)類型為例，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地需求量預(yù)測

7、模型進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)設(shè)計(jì)，包括網(wǎng)絡(luò)模型選擇、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樣本構(gòu)建、參數(shù)設(shè)置等；選擇江西省新余市及撫州市歷史總?cè)丝陬A(yù)測為驗(yàn)證實(shí)例，建立人口預(yù)測的線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行仿真預(yù)測，以驗(yàn)證人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測能力，并比較分析人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型與傳統(tǒng)預(yù)測方法的異同。 4．基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的理論構(gòu)建與應(yīng)用研究土地利用規(guī)劃的最終目標(biāo)就是產(chǎn)生一個(gè)或若干個(gè)指導(dǎo)未來土地合理利用的規(guī)劃方案,規(guī)劃方案的核心內(nèi)容即是未來的土地利

8、用結(jié)構(gòu)，土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化布局的過程就是規(guī)劃方案編制與產(chǎn)生的過程，因而土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化布局研究是土地利用規(guī)劃的核心。本文在探討傳統(tǒng)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整的理論與方法的基礎(chǔ)上，首先分析了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整相結(jié)合的可行性與必要性，以三層前饋型BP網(wǎng)絡(luò)為例，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)；其次從系統(tǒng)描述、模型結(jié)構(gòu)、邏輯分析、推理與解釋等方面，對(duì)兩種有效的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真模擬方法——人工神經(jīng)網(wǎng)

9、絡(luò)模型與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)SD模型，進(jìn)行了理論層面的比較與鑒別；最后，將基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型應(yīng)用到江西省新余市新一輪土地利用總體規(guī)劃修編研究，以實(shí)際驗(yàn)證模型應(yīng)用的可行性和模型效率，提高新余市規(guī)劃修編的質(zhì)量。 5．基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用規(guī)劃評(píng)價(jià)模型的理論構(gòu)建與應(yīng)用研究在土地利用規(guī)劃編制、審批、實(shí)施各個(gè)環(huán)節(jié)中，評(píng)價(jià)工作是非常重要的一個(gè)內(nèi)容。傳統(tǒng)土地利用規(guī)劃評(píng)價(jià)方法存在許多不足，其成敗的關(guān)鍵在于選擇一個(gè)好的評(píng)價(jià)模型方法、

10、確定評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系、選擇合適的指標(biāo)權(quán)重等。因此，本文在分析比較傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法不足與問題的基礎(chǔ)上，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土地利用規(guī)劃評(píng)價(jià)模型進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)，提出了規(guī)劃方案評(píng)價(jià)模型中樣本構(gòu)建四種有效方式，設(shè)計(jì)了不同類型的規(guī)劃方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化的效用函數(shù)；以江西省新余市土地利用規(guī)劃方案選優(yōu)評(píng)價(jià)為例，采用RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了新余市土地利用規(guī)劃方案評(píng)價(jià)實(shí)證模型。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法相比，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的土地利用規(guī)劃評(píng)價(jià)方法具有評(píng)價(jià)效果好、客觀性