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题名基于NSGA-Ⅱ算法的绿色基础设施多目标空间优化
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作者
刘颂
董宇翔
裴新生
王颖
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机构
同济大学建筑与城市规划学院
同济大学高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室数字景观模拟实验室
同济大学上海城市困难立地绿化工程技术研究中心
宾夕法尼亚州立大学
上海同济城市规划设计研究院有限公司
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出处
《风景园林》
北大核心
2024年第4期95-103,共9页
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基金
国家自然科学基金面上项目“基于生态系统服务权衡与协同的市级生态空间多目标优化研究”(编号52178050)
上海同济城市规划设计研究院有限公司暨长三角城市群智能规划协同创新中心科研课题“基于多效益协同最优的绿色基础设施景观格局特征研究”(编号KY-2022-YB-A05)。
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文摘
【目的】绿色基础设施(green infrastructure,GI)是提供多种生态系统服务、保护区域生态系统安全和稳定的重要载体,而GI所能供给的各项生态系统服务之间的权衡关系导致GI的规划决策难以同时最大化多项服务供给。旨在以多项生态系统服务供给协同增益为目标构建一个辅助GI规划决策的多目标空间优化模型。【方法】基于NSGA-Ⅱ算法,以InVEST模型构建目标函数,在Python开发了协同生境质量服务、作物生产服务、雨洪削减服务3项主导生态系统服务的GI布局优化模型,并在安徽省芜湖市中心城区进行了应用。【结果】优化模型共获取50个末代帕累托最优GI布局,据此遴选出不同服务偏好下的GI布局方案,各方案相应服务供给能力得到显著提升:生境质量目标偏好方案的全局平均生境质量指数从现状方案的0.2988提升至0.3115;雨洪削减服务目标偏好方案的径流滞蓄量从70189.34 mm/a提升至71673.20 mm/a;作物生产目标偏好方案将作物生产总价值量从464169.51万元提升至464582.90万元;折衷方案的雨洪削减服务供给能力和生境质量服务供给能力优于现状方案,其径流滞蓄量和生境质量指数分别达到71658.67 mm/a和0.2993,而在作物生产服务供给能力上并没有实现对现状方案的提升。根据优化结果分析了GI供给的各项服务间的权衡与协同关系,归纳了在各种服务偏好下和协同多项服务时的GI空间布局特征。【结论】多目标优化算法为辅助协同多项生态系统服务的GI布局决策、探索生态系统服务间权衡与协同关系、明确不同服务目标导向下的GI空间规划策略提供了重要参考,为国土空间规划视角下采用模型算法辅助生态空间及GI规划的实践提供了有力工具。
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关键词
绿色基础设施布局
生态系统服务权衡
多目标空间优化
NSGA-Ⅱ算法
InVEST模型
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Keywords
green infrastructure allocation
ecosystem service trade-off
multiobjective spatial optimization
NSGA-Ⅱalgorithm
InVEST model
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分类号
TU984
[建筑科学—城市规划与设计]
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