基于遗传算法的绿地地形设计与植物生境优化

摘要

【目的】针对当前景观地形设计依赖人工、效率低下且与生态数据分析脱节的问题，本研究旨在开发一种自动化、数据驱动的地形优化方法，以精准改善植物生境。【方法】本研究借助Grasshopper平台建立一种基于遗传算法的数字地形自动优化程序，在植物生境优化导向下对渭河北岸约5.57 hm²场地进行地形设计，以改善其土壤干旱、地形配置单一和生境空间均质化的问题。之后利用SWAT、Fragstats软件进行环境多因子评价和景观格局指数分析，检测优化后植物生境变化情况。【结果】优化后，地形最大起伏度增加了0.36 m，日均直接辐射持续时间的平均值减少了0.36 h，总辐射的平均值下降了11.53（kW·h）/m²，平均土壤含水量提高了0.24 mm，生境的多样性和均匀性指标分别提高了0.20和0.11。【结论】研究表明基于遗传算法的数字地形自动优化程序能快速找到地形参数最优解，且能通过地形的调优定向干预植物生境，实现丰富地形配置、减少太阳直接辐射时长和总辐射量、提升土壤含水率、提高生境的多样性和均匀性等设计目标。研究有利于推动地形设计和生境营造的数智化发展，提高生境营造的效率、准确性与综合性。

关键词

数字景观 / 地形设计 / 遗传算法 / 参数化设计 / 生境优化 / 景观格局