基于数字高程模型和数学规划的土地平整工程设计优化_黄琪.pdf

第 27 卷 第 11 期 农 业 工 程 学 报 Vol.27 No.11 2011 年 11 月 Transactions of the CSAE Nov. 2011 313 基于数字高程模型和数学规划的土地平整工程设计优化 ※ 黄 琪，刘友兆 ，班春峰，郑华伟 （南京农业大学公共管理学院，南京 210095 ） 摘 要：应用数字高程模型（DEM ）与数学规划（MP ）方法，研究土地平整工程设计中田块的划分、土方量计算和土方 量调配的优化方法，为土地平整工程设计提供综合、系统和精确的方法，节约投资费用。该文以南京市江宁区湖熟镇土 地平整项目工程为例，采用 ArcGIS9.3 软件建立大比例尺 DEM ，划分了土地平整区域和耕作田块，基于 DEM 计算了现 状高程、土方量、土方运输重心，采用数学规划求解了设计高程和土方调配的最优方案。研究表明：该方法合理确定了 田块的规模、定量计算了优化设计高程、总土方量比原设计方案减少了9.37%，且制作了最优土方调配路径图。 关键词：土地利用，模型，优化，数学规划，土地平整，数字高程模型，土方量 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.11.059 中图分类号：F31 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2011)-11-0313-06 黄 琪，刘友兆，班春峰，等. 基于数字高程模型和数学规划的土地平整工程设计优化[J]. 农业工程学报，2011，27(11)： 313－318. Huang Qi, Liu Youzhao, Ban Chunfeng, et al. Optimal design for land leveling project based on digital elevation model and mathematical programming[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(11): 313 －318. (in Chinese with English abstract) [8] 中的应用 ，许迪等探讨了激光农田土地精细平整技 0 引 言 术的应用与发展[9] ，孟志军等研究了车载三维地形测 土地整理是一项涉及多学科与技术的复杂工程， 量系统在土地精细平整中的应用[10] 。已有研究分别针 其内容包括土地平整工程、灌溉于排水工程、田间道 对土地平整工程设计的专项内容进行了的优化。但未 路工程、农田防护与生态环境保持工程和其他工程[1] 。 能对田块规模、田面设计高程和土方调配进行整体研 其中土地平整工程是指根据农业生产的需要，对拟开 究，缺少土地平整工程设计的全局最优解。而数学规 发、整理和复垦的土地进行田面平整等工程的总称[2] ， 划（mathematical programming ，MP ）方法可以通过设 其工程投资占总投资的 40% ～70%[3] ，是土地整理工 定目标函数和约束条件来求全局最优解，因此本文拟 程设计中的关键和难点。同时，土地平整工程与水土 通过建立项目区高分辨率 DEM ，划分土地平整区域及 保持、土壤改良措施关系密切，在土地平整工