(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111383827.1 (22)申请日 2021.11.22 (71)申请人 中国农业大 学 地址 100193 北京市海淀区 圆明园西路2号 (72)发明人 王素芬　侯瑜　范云飞　何柳月　 马士萌　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 代理人 张文宝 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种考虑膳食平衡的区域作物种植布局优 化方法 (57)摘要 本发明公开了属于农作物种植技术领域的 一种考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方 法。 本方法结合研究区域常见的作物种类， 选择 主要种植作物， 确定研究的作物种类； 根据各种 指标对作物 生长的影响选取评价指标， 建立评价 因素集； 运用层次分析法确定初始权重， 确定区 域各网格的作物适宜值， 构建考虑膳食平衡的整 数多目标线性模糊优化模型， 规划确定每个网格 上最适宜种植的作物类型； 确定每种作物的最佳 种植位置， 得到优化后的区域作物种植布局。 本 发明将膳食平衡与作物的种植结构统筹考虑， 使 农业生产结构与居民的膳食需求相适应， 在实现 农田生态系统社会、 经济、 生态效益的同时， 取得 了不低于区域优化前的经济效益， 以保证提高农 民的经济收入。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 114037176 A 2022.02.11 CN 114037176 A 1.一种考虑膳 食平衡的区域作物种植布局优化方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1， 选取研究区域， 结合研究区域常见的作物种类， 选择主要种植作物， 确定研究的作 物种类； S2， 运用变权模糊综合评价法确定区域作物适宜值， 根据各种指标对作物生长的影响、 高标准农田建 设的总体目标和指标 数据的可获取性 来选取评价指标， 建立评价因素集； S3， 运用层次分析法确定初始权重， 即静态权向量， 然后确定惩罚水平， 即状态变权向 量， 通过静态权向量和状态变权向量的Hadamard乘积得到变权向量； S4， 根据变权向量， 运用模糊综合评价法计算隶属度矩阵， 进行适宜性评价， 最终确定 区域各网格的作物适宜值； S5， 构建考虑膳食平衡的整数多 目标线性模糊优化模型DB ‑IMOLFP； 考虑膳食平衡、 效 率、 资源、 生态目标和优化参数的不确定性， 通过0 ‑1整数规划确定每个网格上最适宜种植 的作物类型； 在水资源、 耕地资源约束下， 通过作物种植结构优化后的经济效益， 实现多目 标线性模糊 优化模型 的目标函数， 依据优化结果确定每种作物的最佳种植位置， 得到优化 后的区域作物种植布局。 2.根据权利要求1所述考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方法， 其特征在于， 所述 多目标线性模糊 优化模型 的目标函数包括作物生长适宜性最大、 膳食质量距最小、 作物水 生产力最大和农田固碳效益最大、 以及不低于该区域优化前 的经济效益， 以保证提高农民 的经济收入。 3.根据权利要求1所述考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方法， 其特征在于， 所述 常见的作物种类包括粮食作物： 小麦、 大田玉米、 小米， 土豆； 经济作物： 蔬菜、 油料、 棉花和 饲料作物： 青饲料、 苜蓿。 4.根据权利要求1所述考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方法， 其特征在于， 所述 步骤S2的根据各种指标对作 物生长的影响、 高标准农田建设的总体目标和指标数据的可获 取性， 具体选取： 1.土壤条件： 土壤有机质、 PH值、 全氮、 全磷、 全钾含量和土壤质地； 2.地形 条件： 高程、 坡度、 坡向和田地平整程度； 3.气候条件： 生育期内有效降水； 4.水利设施配套 条件： 距水系距离、 距渠系距离和距机井距离； 5.道路畅通条件： 距道路距离、 距居民点距 离； 以这些条件作为评价指标， 建立评价 因素集U＝{ u1， u2， ui…， um}， i＝1， 2， …， m,m为评价 因素ui的个数。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114037176 A 2一种考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方 法 技术领域 [0001]本发明属于农作物种植技术领域， 特别涉及一种考虑膳食平衡的区域作物种植布 局优化方法。 具体说是一种考虑膳食平衡并结合整数多目标线性模糊优化模型的区域作 物 种植布局优化方法。 背景技术 [0002]近年来， 随着人们生活水平的提高， 我国的膳食消费结构已经从重果腹到重搭配 而不断转变， 摄入食物 不再满足于饱腹， 而 是更加注重膳食平衡。 因此， 在保障粮食安全、 实 现农业高产的同时需要使作物的种植结构向膳食均衡看齐， 从供给侧角度优化种植结构， 因地制宜， 充分利用当地农业 生产资源， 向更健康的饮食结构逐渐转变。 [0003]目前国内外学者已采用多种方法对不同区域的种植结构优化进行了研究， 其中以 水分利用效率高的作 物替代水分利用效率低的作 物、 减少高耗水作 物的种植面积成为主流 的优化调整方向。 但单一 目标的种植结构优化和优化参数 的不确定性,仍然无法准确满足 人们对社会、 经济、 生态效益以及膳食平衡的多元化追求。 同时， 国内外关于种植结构优化 多为种植面积数量上 的优化， 即宏观的对种植结构比例进行调整， 具体到空间位置调整的 研究很少， 调整种植结构的同时侧重农田固碳效益的也较少。 [0004]基于此， 本发明设计了一种考虑膳食平衡并基于整数多目标线性模糊规划的区域 作物种植布局优化方法， 将膳食平衡与作物的种植结构统筹考虑， 使农业生产结构与居民 的膳食需求相适应， 在实现农田生态系统社会、 经济、 生态效益的同时， 对区域作物的种植 布局予以优化。 发明内容 [0005]本发明的目的是提供一种考虑膳食平衡的区域作物种植布局优化方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： [0006]S1， 选取研究区域， 结合研究区域常见的作物种类， 选择主要种植作物， 确定研究 的作物种类； [0007]S2， 运用变权模糊综合评价法确定区域作物适宜值， 根据各种指标对作物生长 的 影响、 高标准农田建设的总体目标和指标数据的可获取性来选取评价指标， 建立评价因素 集； [0008]S3， 运用层 次分析法确定初始权重， 即静态权向量。 然后确定惩罚 水平， 即状态变 权向量。 通过静态权向量和状态变权向量的Hadamard乘积得到变权向量。 [0009]S4， 根据变权向量， 运用模糊综合评价法计算隶属度矩阵， 进行适宜性评价， 最终 确定区域各网格的作物适宜值； [0010]S5， 构建考虑膳食平衡的整数多目标线性模糊优化模型DB ‑IMOLFP； 考虑膳食平 衡、 效率、 资源、 生态目标和优化参数的不确定性， 通过0 ‑1整数规划确定每个网格上最适宜 种植的作物类型； 在水资源、 耕地资源约束下， 通过作物种植结构优化后的经济效益， 实现说　明　书 1/6 页 3 CN 114037176 A 3