基于高性能地理计算的多目标空间优化决策可视分析

空间优化决策是一种常见的地理计算问题，但在实际问题求解中，往往因为计算过于复杂，不得不将问题局限于较小规模的简化情况，无法真实地模拟实际空间决策问题。高性能地理计算技术能显著提高各种地理计算模型的效率，可将该技术应用于空间优化决策求解模型和决策分析中，提升优化决策计算能力。此外，地理可视分析技术也能应用于空间优化决策中，为决策者提供高度交互可视的决策分析环境。因此基于高性能地理计算和地理可视分析技术的空间优化决策分析能极大地提高空间决策的效率和水平。我们已经积累了一定的高性能地理计算和地理可视分析的研究经验，在空间优化决策模型和分析方法方面也具备较好的研究基础。项目以土地利用规划为例，拟从多目标空间优化决策模型的并行算法设计求解、空间约束参数分析、全局敏感分析等方面研究高性能地理计算和地理可视分析技术在多目标空间优化决策问题中的应用，推进空间优化决策理论和技术的发展。

空间优化决策是一种常见的地理计算问题，但在实际问题求解中，随着求解问题复杂度的提高，优化求解模型的复杂度也随之成指数增长。空间优化决策求解必须显性地考虑空间约束因素，这样会使得求解算法高度复杂，带来巨大的计算量。如果模型中加入显性空间约束条件，即使是较小规模的空间优化决策问题，由于目前计算能力的限制使用常规的求解模型和工具也是难以求解的。在空间优化决策求解中应用高性能地理计算技术能极大地提高优化求解计算的速度，从而能更精确地模拟实际问题。但是简单地应用现有的并行优化求解方法并不能满足实际空间优化决策的需要，必须针对空间优化决策问题研究专门的高性能求解模型和计算优化方法。此外，地理可视分析技术也能应用于空间优化决策中，为决策者提供高度交互可视的决策分析环境。因此基于高性能地理计算和地理可视分析技术的空间优化决策分析能极大地提高空间决策的效率和水平。本项目提出以土地利用规划为例，从多目标空间优化决策模型的并行算法设计求解、全局敏感分析等方面研究高性能地理计算和地理可视分析技术在多目标空间优化决策问题中的应用，推进空间优化决策理论和技术的发展。本课题提出了针对典型空间优化决策问题的并行求解框架与策略，设计研发了适合于显性空间优化决策问题的可视化求解方法与界面，并通过大量实验验证，证明了并行计算是求解复杂空间优化决策问题的有效策略。在可视化交互化境下，用户可以充分地使用领域背景知识，通过变换求解搜索策略、参数乃至求解计算资源，可以显著提高求解效率和质量。