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申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要：本发明公开一种黄土高原小流域植被空间结构多目标优化配置方法，本发明涉及水利技术领域，解决如何在黄土高原小流域植物措施优化配置过程中考虑减流减沙、植被蒸散耗水和投入成本进行多目标植被空间结构优化配置的问题。本发明采用无人机遥感测量、地面实地观测、模型模拟等方法，构建减流减沙、植被蒸散耗水和投入成本的多目标函数，提出减流减沙效益最大化、植被蒸散耗水最小和投入成本最小化的黄土高原植被垂直结构和植被水平结构优化配置模式，可实现水土保持植物措施资金投入最小化和效益最大化，提高植被功能，增强生态系统稳定性，提升水土流失治理水平。

主权项：1.一种黄土高原小流域植被空间结构多目标优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一，通过无人机搭载的全画幅相机采集黄土高原小流域地表的正射影像，通过无人机搭载的五镜头倾斜摄影相机采集黄土高原小流域地表的五个视角影像；步骤二，根据所述正射影像进行二维重建，得到数字正射影像；根据所述五个视角影像进行三维重建，得到数字高程模型；根据所述数字正射影像和数字高程模型，得到土地利用分布图；步骤三，获取黄土高原小流域的降雨数据；根据黄土高原小流域降雨数据、数字高程模型以及土地利用分布图，利用黄河数字流域模型对黄土高原小流域次降雨侵蚀产沙进行预报，得到减流减沙效益；步骤四，获取黄土高原小流域的气象参数、植被蒸腾参数和遥感参数；根据气象参数、植被蒸腾参数和遥感参数，利用PML-V2模型进行黄土高原小流域空间分辨1m蒸散量的时空模拟，得到黄土高原小流域的蒸散量；步骤五，将黄土高原小流域划分为相同大小的网格地块，按照遗传算法的染色体编码方式进行地块-措施编码；步骤六，将投入成本最小化、减流减沙效益最大化和蒸散量最小化作为目标函数，构建水土保持措施优化配置模型；投入成本最小化的目标函数表达式为： （1）式中，f1为投入成本；M为小流域划分总网格单元数；m为具体的某一网格单元；Cm为某一类植物措施在某一网格单元的投入成本；Ak为某一类植物措施的面积；减流减沙效益最大化的目标函数表达式为： （2）式中，f2为减流减沙效益；M为小流域划分总网格单元数；m为具体的某一网格单元；ek为第k种植物措施单位面积减沙量；Ak为某一类植物措施的面积；e为裸地对照单位产沙量；rk为第k种植物措施单位面积减流量；r为裸地对照单位产沙量，ω1和ω2为某种植物措施减沙量和减流量权重系数；蒸散量最小化的目标函数表达式为： （3）式中，f3为蒸散量；M为小流域划分总网格单元数；m为具体的某一网格单元；Em为某一植物措施蒸腾量；Ak为某一类植物措施的面积；步骤七，采用带精英策略的快速非排序遗传算法对水土保持措施优化配置模型求解，得到黄土高原小流域的不同植被水平结构和植被垂直结构的水土保持措施配置情景；步骤八，计算不同水土保持措施配置情景的投入成本、减流减沙效益和蒸散量；将所述投入成本、减流减沙效益和蒸散量进行初值化处理，消除不同数据纲量的影响；将初值化处理后的不同水土保持措施配置情景的投入成本、减流减沙效益和蒸散量，分别赋系数0.25，0.5和0.25后计算求和，将计算得到结果的最大值所对应的水土保持措施配置情景，作为最终的黄土高原小流域植被空间结构优化配置方案。

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