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本文对景观生态学十大研究课题中研究相对薄弱的前沿课题——景观格局优化专题作了探索性研究。对泾河流域六盘山南麓一个以林地、耕地、草地为主要景观类型的20km×15km的景观，以景观类型的空间配置为手段，极大化可持续牛境面积、土地生产潜力、土壤保持量三个优化子目标，求解三目标优化问题的Pareto最优前端曲面，并对此前端曲面上各个解代表的优化后景观格局作初步分析。本文在以下方面取得了启示性成果：
鉴于目前尚无条件给出“景观格局优化”的明确定义，本文提出对其进行“必要性描述”和“充分性描述”。本文研究案例的设计，即以所提出的两条“必要性描述”和一条“充分性描述”为根据设立优化子目标，以确保研究的典型性和代表性。
为确保景观格局三目标优化问题研究的典型性和实际可行性，在一个广阔的流域搜索这样的格局作为研究区：耕地、林地、草地三种土地利用类型分别有利于土地生产潜力、可持续牛境面积、土壤保持量三个优化子目标；景观类型及其分布特点，适合对优化问题的描述和计算做出种种简化。研究案例还确定了景观格局的“最小优化单元”，以及相应的“先粗后细两步优化”的优化模式。
针对栅格数据，对景观格局及其优化问题作了严格的数学描述，以便为算法设计及其交流提供一个严谨的基础：将空间格局视为定义在栅格图上的以景观类型为因变量的未知函数，将优化子目标函数视为未知格局函数的函数，即泛函。以此为基础，对各类具体目标函数以及约束条件给出了数学表达，并给出了景观格局优化问题“必要性描述”的数学定义。利用所建立的数学描述，表示了三个优化子目标的计算方法，通过比较，表明三者的计算复杂程度在三个方面各有侧重而又互补，进一步肯定了研究案例的典型性。
采用多目标遗传算法求解超大规模的三目标景观格局优化问题的Pareto最优前端。对普通遗传算法作了多方面改造：由表现型空间决定的不确定的多点交叉、由基于知识的规则决定的定向变异、自动增强格局连通性的气味扩散模型、定义在表现型上的小生境数。并建议：对于普通遗传算法作的适合于景观格局优化问题的改进，应该在表现型空间展开；可以将格局与现状格局的相似程度作为判断个体相对优劣的标准之一。
设计了具有一定通用性的“七区分析模式”，来分析三目标格局优化Pareto最优前端相对于现状格局的分布情形与空间结构，直观展示研究区三目标优化Pareto最优前端曲面，以及相应Pareto最优解对应的格局。分析了Pareto最优前端曲面相对于格局现状目标值的空间结构、整体变化趋势和边界情形、均衡区中心部位的均衡解及其对应的均衡格局，结果与依据格局现状图、土地适宜性图、计算所需的参数图进行定性分析与推理的结论一致，可初步表明所设计的模型和算法大体合理。
多目标景规格局优化的核心研究内容，是探索多功能景观的效益极大化空间。