流域农业面源污染控制的最佳管理措施优化方法及装置与流程

技术特征：

1.一种流域农业面源污染控制的最佳管理措施优化方法，其特征在于，包括：

获取种群；其中，所述种群为N条基因组成；N为目标区域内水文响应单元的个数，每条基因的信息表示目标区域内每个水文响应单元对应的最佳管理措施的编号；

利用所述最佳管理措施的优化动态数据库中的参数，根据目标函数对所述种群进行评估；

根据评估结果将满足所述目标函数的约束条件的基因信息遗传到下一代种群中，对下一代种群进行迭代评估；迭代次数达到最大迭代次数时评估结束；

根据最终评估结果获得最终种群，所述最终种群的每条基因信息对应的最佳管理措施构成目标区域内农业面源污染控制的最佳管理措施的最优化配置方案。

2.如权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述最佳管理措施的优化动态数据库的建立方法包括：

确定目标区域的农业面源污染控制的关键源区；

根据经验信息确定所述关键源区对应地最佳管理措施；

对所述水文响应单元的土地利用类型的代码进行识别，根据识别结果查找对应土地利用类型的所述关键源区的最佳管理措施的参数文件；

在所述参数文件中对模拟所述最佳管理措施时需要调整的参数进行自动修正；

SWAT模型利用修正后的参数文件中的参数对所述最佳管理措施的运行机制进行模拟，获得所述最佳管理措施的年度单位面积污染负荷数据；

根据最佳管理措施的生命周期确定所述最佳管理措施的单位面积总成本；

根据所述最佳管理措施的年度单位面积污染负荷数据和单位面积总成本构建最佳管理措施的优化动态数据库。

3.如权利要求1或2所述的优化方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：

$min\[\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}TN(i,j)\mathrm{\Λ}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}TP(i,j)\mathrm{\Λ}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}Cost(i,j)\]$

其中，a_i,j表示目标区域内第i个水文响应单元所对应的编号为j的最佳管理措施；N为目标区域内水文响应单元的个数。

4.如权利要求3所述的优化方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件为：

$1\≤x_i^{AGRL}\≤64,65\≤x_i^{ORCD}\≤72,73\≤x_i^{PAST}\≤88,89\≤x_i^{OTHERS}\≤89$

其中，AGRL、ORCD、PAST、OTHERS分别表示为土地利用类型的代码；x_i表示目标区域内每个水文响应单元的编号。

5.如权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述最佳管理措施的单位面积总成本的表达式为：

式中：C_td为措施总成本；单位为：元·hm^-2·a^-1，C₀为固定投资；单位为：元·a^-1，rm为维护成本；s为固定年利率，td为措施生命周期，单位为：年。

6.一种流域农业面源污染控制的最佳管理措施优化装置，其特征在于，包括：

种群获取单元，用于获取种群；其中，所述种群为N条基因组成；N为目标区域内水文响应单元的个数，每条基因的信息表示目标区域内每个水文响应单元对应的最佳管理措施的编号；

评估单元，用于利用最佳管理措施的优化动态数据库中的参数，根据目标函数对所述种群进行评估；

遗传迭代运算单元，用于根据评估结果将满足所述目标函数的约束条件的基因信息遗传到下一代种群中，对下一代种群进行迭代评估；迭代次数达到最大迭代次数时评估结束；

优化结果确定单元，用于根据最终评估结果获得最终种群，所述最终种群的每条基因信息对应的最佳管理措施构成目标区域内农业面源污染控制的最佳管理措施的最优化配置方案。

7.如权利要求6所述的优化装置，其特征在于，所述优化装置还包括优化动态数据库构建单元；其中，所述优化动态数据库构建单元包括：

关键源区确定模块，用于确定目标区域的农业面源污染控制的关键源区；

最佳管理措施确定模块，用于根据经验信息确定所述关键源区对应地最佳管理措施；

最佳管理措施的参数确定模块，用于对所述水文响应单元的土地利用类型的代码进行识别，根据识别结果查找对应土地利用类型的所述关键源区的最佳管理措施的参数文件；

修正模块，用于在所述参数文件中对模拟所述最佳管理措施时需要调整的参数进行自动修正；

年度单位面积污染负荷数据确定模块，用于SWAT模型利用修正后的参数文件中的参数对所述最佳管理措施的运行机制进行模拟，获得所述最佳管理措施的年度单位面积污染负荷数据；

单位面积总成本确定模块，用于根据所述最佳管理措施的生命周期确定所述最佳管理措施的单位面积总成本；

构建模块，用于根据所述最佳管理措施的年度单位面积污染负荷数据和单位面积总成本构建最佳管理措施的优化动态数据库。

8.如权利要求6或7所述的优化装置，其特征在于，所述优化装置还包括目标函数单元；其中，所述目标函数单元构建的目标函数的表达式为：

$min\[\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}TN(i,j)\mathrm{\Λ}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}TP(i,j)\mathrm{\Λ}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}Cost(i,j)\]$

其中，a_i,j表示目标区域内第i个水文响应单元所对应的编号为j的最佳管理措施；N为目标区域内水文响应单元的个数。

9.如权利要求8所述的优化装置，其特征在于，所述目标函数单元构建的目标函数的约束条件为：

$1\≤x_i^{AGRL}\≤64,65\≤x_i^{ORCD}\≤72,73\≤x_i^{PAST}\≤88,89\≤x_i^{OTHERS}\≤89$

其中，AGRL、ORCD、PAST、OTHERS分别表示为土地利用类型的代码；x_i表示目标区域内每个水文响应单元的编号。

10.如权利要求7所述的优化装置，其特征在于，所述单位面积总成本确定模块确定的最佳管理措施的单位面积总成本的表达式为：

式中：C_td为措施总成本；单位为：元·hm^-2·a^-1，C₀为固定投资；单位为：元·a^-1，rm为维护成本；s为固定年利率，td为措施生命周期，单位为：年。