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龙图腾网获悉中国科学院地理科学与资源研究所申请的专利基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121279065B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511189953.1，技术领域涉及：G06F30/27；该发明授权基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法是由黄鑫鑫;刘彦随;李玉恒;璩路路;陈妮设计研发完成，并于2025-08-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法在说明书摘要公布了：本申请公开了一种基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法，该方法首先基于研究区的坡度数据、基本农田保护区矢量和生态保护红线矢量构建栅格化建设成本表面，其次基于传统居民建筑样本库与调查数据，构建包含建筑基底、院落拓扑、住宅数量配置、风貌控制及公共服务设施覆盖范围的形状语法规则库，再以土地集约度、生态干扰度、风貌协调度和服务覆盖度为优化目标迭代优化规则参数，获取最优解集，最后以建设成本表面为指导，在低成本可建设区按照最优解生成进行布局生成；本申请中的技术方案能够在多种自然与政策约束条件下生成兼具土地集约利用、生态保护和地域风貌协调的高可实施性乡村居民点布局方案，提高了布局生成效率。

本发明授权基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法在权利要求书中公布了：1.一种基于形状语法与多目标优化的乡村居民点自动布局方法，其特征在于，该方法包括： 步骤1，从数据库中获取研究区的数字高程模型、基本农田保护区矢量、生态保护红线矢量和公共服务设施POI数据，统一坐标系，对于研究区的单个栅格，基于高程数据计算其坡度，并根据坡度大小设置其建设权重，基于单个栅格到基本农田保护区的距离计算其基本农田保护权重，基于单个栅格到生态保护红线的距离计算其敏感度权重，以建设权重、基本农田保护权重和敏感度权重为关键因子，加权叠加生成栅格化建设成本表面，根据单个栅格对应的建设成本为该表面设置二值掩膜，以区分建设禁区和可建设区； 步骤2，基于研究区传统居民建筑测绘样本库获取居民建筑的几何形态、色彩信息及建筑材料数据，并构建包含空间拓扑关系的形状语法规则库，具体包括： 步骤21，基于样本库获取建筑基底形态数据，基于建筑基底形态数据定义居民建筑基底生成规则，根据坡度数据定义建筑基底的地形自适应规则，具体包括： 建筑基底包括主屋基底、厢房基底和附属建筑基底，单个居民建筑的建筑基底面积表示为： ； 式中，Area·为面积，Bi为单个居民建筑中第i个建筑基底，Bmain,f为第f个主屋基底，Bwing,m为第m个厢房基底，Baux,j为第j个附属建筑基底，F为单个居民建筑的主屋数量，M为单个居民建筑的厢房数量，J为单个居民建筑的附属建筑数量； 建筑基底形态数据包括房屋基底的尺寸和房屋朝向角，基于该建筑基底形态数据设置居民建筑基底生成规则： ； 式中，Rect·表示生成的建筑基底的样式，和为房屋基底的长度和宽度；为房屋朝向角； 根据坡度数据为建筑基底动态匹配对应的地基形式，当建筑基底所在位置的坡度在0°至5°之间时采用扩展基础；当坡度在在5°至15°之间时采用阶梯基础；当坡度大于15°时采用桩基础，桩基深度为： ； 式中，为坡度角，Hpile为桩基深度； 步骤22，基于样本库获取家族聚居模式下的院落拓扑数据，基于该院落拓扑数据定义基于家族聚居模式的院落拓扑规则，具体包括： 家族聚居模式下的院落拓扑数据包括院落进深测量值以及主屋与厢房之间方位夹角的测量值，基于这些测量值设置的院落拓扑规则C为： ； 式中，Offset·表示生成的院落的样式，d为院落进深，为主建筑与厢房之间的方位夹角； 步骤23，基于研究区的居民住宅调查数据获取家族规模与住宅建筑数量的对应关系，根据该对应关系设置符合家族聚居模式的住宅建筑数量配置规则，并为家族聚居模式的院落拓扑设置建筑密度控制参数，具体包括： 住宅建筑为包括主屋和厢房在内的一套住宅群体，对于单个居民建筑，其住宅建筑数量配置规则表示为： ； 式中，FanilySize为单个家族的常住人口数，NumBuildings为住宅建筑数量； 建筑密度控制参数表示为： ； ； ； 式中，AreaPlot为单个院落的面积，建筑密度控制参数Density≤0.35，表示单个院落地块内所有建筑基底总面积占该院落地块总面积的比例不得超过35%；间距Distance≥3表示主屋以及厢房的日照间距大于等于3m； 步骤24，基于样本库获取屋顶形式、建筑色彩信息和地方性建筑材料数据，并建立风貌控制规则集，并按运输成本与碳排放量双目标优化的方式设置相应的建筑材料选择概率模型，具体包括： 风貌控制规则集表示为： ； 式中，RoofType表示屋顶形式，包括硬山顶DoublePitched、平屋顶Flat、穹顶Dome；Color表示地方风貌的色彩RGB值；Material表示地方性建筑材料，包括木材Wood、石材Stone、土坯Adobe； 建筑材料选择概率模型表示为： ； 式中，Pmaterial为建筑材料选择概率，mi为第i种地方性建筑材料，Ci为建筑材料i的单位运输成本，Ei为材料i的单位碳排放量，n为地方性建筑材料的种类数，选最大概率值对应的材料为建筑材料； 步骤25，基于公共服务设施POI数据获取公共服务设施服务半径，根据院落拓扑与公共服务设施的距离大小设置公共服务设施关联规则，具体包括： 公共服务设施关联规则，表示为： ； 式中，Pfacilityx,y为单个居民建筑设置于坐标x,y处时满足公共服务设施关联规则的概率，Dpoi为单个院落到公共服务设施POI的距离；Rserve为公共服务设施POI的服务半径； 步骤3，以土地集约度、生态干扰度、风貌协调度和服务覆盖度为目标建立多目标优化模型，采用NSGA-II算法通过动态调整形状语法规则参数的方式同时优化多个目标，以获取形状语法规则参数的最优解集； 步骤4，将建设成本表面按预定间隔分为多层，每层选取成本最低且位于可建设区域的栅格作为初始布局点，按低成本区域优先的原则迭代扩展布局边界，在布局点中基于最优解集中的形状语法规则参数生成新建居民建筑，对与原有居民建筑发生重叠的新建居民建筑进行规则重组或位置调整，逐代更新人口容量，当人口容量达到目标规划人口容量后停止迭代，将新建居民建筑纳入布局方案集； 步骤5，对布局方案集中的各个新建居民建筑进行边界优化和后处理，输出最终乡村居民点布局方案。

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