Acoplamento de autômatos celulares urbanos com otimização por colônia de formigas para zoneamento de áreas naturais protegidas sob uma paisagem em mudança

O zoneamento ótimo de áreas naturais protegidas é importante para a conservação de ecossistemas. É um problema NP-difícil que é difícil de resolver usando funções comuns de sistema de informação geográfica (SIG). Outro problema é que os métodos de otimização existentes ignoram a dinâmica potencial do uso da terra na formulação de padrões ótimos. Este artigo desenvolveu um novo método para resolver problemas complicados de zoneamento utilizando técnicas de otimização por colônia de formigas (ACO). Modificações significativas foram feitas para que a ACO tradicional possa ser estendida à solução de problemas de otimização de áreas. Duas estratégias, a estratégia de acoplamento de um único ano e a estratégia de acoplamento de anos mesclados, foram propostas para acoplar autômatos celulares urbanos com ACO para o zoneamento de áreas naturais protegidas sob uma paisagem em mudança. Este método proposto foi testado na região metropolitana de Guangzhou, China, utilizando o software Sistema de Simulação e Otimização Geográfica (GeoSOS). Os experimentos indicam que a ACO modificada pode resolver efetivamente este problema de otimização sem ficar presa em ótimos locais. Este método apresenta melhor desempenho em comparação com outros métodos tradicionais, como recozimento simulado (SA), relaxamento iterativo (IR) e fatiamento de densidade (DS). O uso da melhor estratégia de acoplamento pode melhorar o valor de utilidade acumulado do zoneamento em 4,3%. Além disso, também foi descoberto que a adoção do melhor padrão de proteção poderia promover significativamente a compactação das formas urbanas futuras na área de estudo.