基于蚁群算法的山区农村居民点多目标布局优化研究

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山地地形在我国地貌所占面积占比高且分布广泛。由于地理区位、资源等本底条件的限制,导致山区地域县域经济社会发展与平原地区相比长期处于滞后的情况,由此引发山区农村人口在近些年持续向外迁移,造成了农村住宅基地的荒废与闲置,使村庄成为空心村乃至空废村。地形因素对山区居民点空间布局影响显著,并形成了一定的制约作用,使得村庄的公共服务设施的设置覆盖范围受到较大制约,造成山区农村的居住便利性相对较差。基于自然要素与人文要素综合影响下的山区农村居民点的用地规模与布局的分配亟待解决,政界、学界都十分关注这种现象的进一步发展,其中对于农村居民点用地格局演变及驱动机制研究则是农村居民点布局优化的重要研究方向。大别山区生态环境敏感、生态系统复杂,因此研究大别山区的农村居民点布局具有一定代表性,能够反映出山区农村居民点布局的众多问题。本文基于GIS空间分析方法和Logistic回归模型,以大别山核心区域金寨县为研究区域,通过对研究区农村居民点空间分布、规模结构、形态特征等布局特征进行分析,并结合自然、社会经济和生态等数据探究其农村居民点变化的影响因素,以期为乡村振兴战略下的山区农村居民点规划与整理工程提供参考依据。其次,针对山区农村居民点的发展实际情况,构建了山区农村居民点布局适宜性评价指标体系,并利用蚁群算法以安徽省金寨县为例对农村居民点布局优化进行了实证研究,并提出了相关政策建议。研究形成的主要结论和成果如下:(1)根据前人的研究成果基础上,考虑指标的可获得性、科学性构建多目标体系下的农村居民点布局优化适宜性指标。该指标体系首先考虑了居民生产生活的便利性,以城镇化与集聚化两个基本目标分别构建相适应的指标体系。并在此基础上延申初步考虑用地集聚与规划成本的问题,以指标量化的形式表示处理,更加符合农村居民点布局的现实要求,并以金寨县为例,通过对其2010、2020年景观格局指数的计算,定量描述了金寨县十年间农村居民点布局规模、形态、数量的变化趋势,发现金寨县农村居民点数量减少,村庄形态更加集聚,村庄平均规模增大。(2)通过二元Logistic回归模型,利用自然、社会、经济三个维度选取影响因素,探究金寨县农村居民点布局数量变化的驱动因素。在影响居民点数量变化的总体因素上农村居民点总体变化的驱动因子影响贡献率从大到小分别为DEM、粮食产量、农林牧渔总产值、油料产量、距道路距离、地质灾害发生频率、农田生产潜力。利用多元Logistic回归模型深度解析数量增加或减少的不同驱动力,其中多年平均降水、干燥度、固定投资额、农田生产潜力、油料产量、地质灾害发生频率使得农村居民点的数量增加;而高程越大与距离道路距离与水域的越远使得农村居民点的数量变化增加的可能性减少。影响金寨县农村居民点数量减少的驱动因子主要有湿润指数、粮食产量、油料产量、农田生产潜力、地质灾害发生概率(3)为实现多目标农村居民点布局优化,利用蚁群算法,对金寨县农村居民点优化布局进行实际模拟,发现蚁群算法在全局模拟上会出现局部最优的情况,因此,将优化范围进一步缩小,利用燕子河镇、天堂寨镇、长岭乡三镇进行布局优化模拟,参考相关研究,设置优化参数,对三镇农村居民点进行布局进行智能优化,分析了智能优化算法的可行性与科学性,对布局优化后的政策保障提出建议与意见,对今后金寨县农村居民点布局乃至类似山区农村居民点布局优化有借鉴意义。图[28]表[25]参[123]
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