[发明专利]地理模拟优化系统

说明书

技术领域

本发明属于地理信息科学技术领域，具体涉及一种用来模拟、预测、优化并显示地理格局和过程的地理模拟优化系统。

技术背景

地理信息系统GIS是二十世纪六十年代中期开始发展起来的新技术，将地学空间数据与计算机技术相结合，通过对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握自然环境和经济地理要素等规律。目前已经广泛应用于各个领域，包括地理学、测绘学、地质学、环境科学、市政管理、林业、农业、海洋，以及电子商务等诸多领域。空间分析是GIS的基本功能之一，其中叠置分析、缓冲区分析、网络分析等是GIS中最常用的空间分析方法。

但是，尽管GIS具有强大的空间数据管理和处理方面的能力，在模型方面功能较弱，不能满足地理学家对过程等分析方面的需求。许多地理现象的时空动态发展过程往往比其最终形成的空间格局更为重要，譬如城市扩展、疾病扩散、火灾蔓延、人口迁移、经济发展、沙漠化、洪水淹没等。因此，时空动态模型对研究地理系统的复杂性具有非常重要的作用。许多地理现象的演变具有复杂的非线性系统特征，无法利用单纯的基于方程式的方法来有效研究，空间模拟方法是强有力的分析探索工具。

近年来国际上主要利用元胞自动机CA来对这些复杂的地理过程进行模拟分析，同时为了反映人文因素及政府等不同角色对地理过程的影响，采用多智能体系统MAS方面的研究也引起了人们的重视。另外，资源环境的管理和利用往往涉及到空间的优化配置，需要使用一些优化的工具来辅助产生规划方案。目的是在时空上最佳地配置或使用资源，产生最大效益值。涉及的问题包括设施选址、土地利用规划、水资源的优化配置等。

但是这些研究都是比较分散进行的，彼此之间不能进行信息的交互共享，不能到达模拟与优化的相互促进，不能使复杂地理过程更好的模拟、优化和预测，没有形成统一的理论和技术框架体系。

发明内容

本发明的目的在于弥补目前GIS对过程分析功能的严重不足和普遍缺乏模拟与优化类的工具的弱点，对GIS进行重要拓展，提供一般GIS所不能提供的高级空间分析和地理模拟与优化功能，能较好地满足对复杂的资源环境及演变的模拟和优化需求，为复杂资源环境及变化提供了一种有效的模拟和优化工具。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种地理模拟优化系统，综合元胞自动机，多智能体系统以及生物智能来模拟、预测、优化并显示地理格局和过程；所述元胞自动机，多智能体系统以及生物智能被整合在一起模拟微观实体之间的相互影响和相互作用，并定义为：(Sit+1,Lit+1,Et+1)=F(Sit,Lit,Et),]]>其中，和代表的是实体i的状态和位置，所述实体包括静止元胞和可移动智能体，可移动智能体进一步细分为社会智能体和生物智能体，Et和F分别用来表征环境和互作用规则集；所述互作用规则集包括三个子集：F～(F_CA，F_SocialAgent，F_AnimalAgent)，其中F_CA用来表示静止元胞的互作用规则，F_SocialAgent用来表示社会智能体和他们所处的环境之间的互作用规则，F_AnimalAgent用来表征生物智能体和其外在环境之间的互作用规则。