《Sustainable Cities and Society》：Intelligent simulation of urban vacant land: A coupled DLPD and improved NSGA-III model with dual-scale objectives
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提出了一种面向城市闲置土地（Urban Vacant Land, UVL）再开发的双尺度多目标优化框架。开发了一种动态地块划分模型（Dynamic Land Parcel Division, DLPD），用于实现精细尺度的地块细分。设计了一种具有双层编码与锦标
提出了一种面向城市闲置土地（Urban Vacant Land, UVL）再开发的双尺度多目标优化框架。开发了一种动态地块划分模型（Dynamic Land Parcel Division, DLPD），用于实现精细尺度的地块细分。设计了一种具有双层编码与锦标赛精英保留策略的改进型非支配排序遗传算法III（Improved NSGA-III）。揭示了城市尺度与邻里尺度之间的多目标权衡与协同关系。提供了一种可复制的定量方法，用于精细化城市存量用地更新。研究提出了一种双尺度多目标框架，用于城市闲置土地再开发；开发了一种动态地块划分模型，用于精细地块细分；设计了一种具有双层编码与锦标赛精英保留策略的改进型NSGA-III算法；揭示了城市—邻里尺度间的多目标权衡与协同效应；提供了一种可复制的定量方法，用于精细化城市存量用地更新。
论文解读
一、研究背景与问题
城市闲置土地（Urban Vacant Land, UVL）是过去快速城市化进程中遗留的重要问题，也是后城市化时代全球城市再开发的关键抓手。闲置土地的普遍存在不仅造成稀缺城市土地资源的浪费，还常伴随环境退化与公共安全风险等城市问题。然而，闲置土地同时也构成城市发展的潜在空间资源，在改善城市空间结构和制定循证城市发展战略方面具有重要作用。因此，城市闲置土地再开发的模拟与规划已成为城市更新行动的关键组成部分。
现有研究在应对城市闲置土地模拟中的多目标权衡与多尺度协调方面存在明显不足。首先，与连续城市土地利用的多目标优化不同，多目标之间的尺度差异对闲置土地再开发模拟具有更强的影响。尺度差异指某些目标在城市整体空间范围上运作，而另一些目标在1公里生活圈范围内运作，导致每块闲置地块的影响半径具有异质性。闲置土地在城市区域呈现高度分散的空间特征，这种空间碎片化限制了通过协调周边地块优化来化解多目标冲突的程度，单个闲置地块因此面临宏观城市目标与微观邻里目标之间的权衡，放大了尺度间的固有张力。然而，现有研究在城市土地利用优化中普遍采用多目标的统一权重方法，该方法对闲置土地模拟的适用性有限。
其次，闲置土地再开发模拟的复杂性还体现在动态地块划分过程中。大多数现有研究对地块单元采用整体功能转换方法，未能充分考虑闲置土地再开发中普遍存在的动态分割现象。动态土地分割的复杂性不仅受单个地块固有空间异质性和规模的影响，还受城市开发成本、邻里服务需求和土地产权等多重约束的影响。然而，现有模拟框架未在精细空间尺度上纳入这些影响，导致闲置土地模拟无法有效应对单个闲置地块内部多样化的开发需求。
二、研究内容与意义
针对上述问题，本研究的主要目的是开发一种基于双尺度目标框架和动态地块划分模型的城市闲置土地智能模拟方法。研究的主要贡献包括三个方面：第一，构建了闲置土地再开发的双尺度多目标协同框架，将城市整体发展目标和邻里生活圈功能需求纳入统一量化体系，并根据闲置土地的空间位置属性和周边环境特征动态调整城市尺度与邻里尺度目标的权重，同时双尺度目标的权衡与协同分析为处理城市规划中的其他区域失衡问题提供了有价值的分析方法。第二，开发了动态地块划分模型（DLPD）以模拟再开发过程中单个闲置地块的动态细分过程，并将该模型与NSGA-III算法耦合。第三，提出了一种具有定制双层编码策略的改进型NSGA-III算法，并在此基础上设计了混合遗传算子和锦标赛型精英保留策略以适应双层编码，该算法生成在双尺度上平衡多目标的闲置土地最优更新方案，为政策制定者提供实践参考。
该研究以南京中心城区为研究区域，该区域作为中国长三角地区重要省会城市的核心区域，是研究城市土地利用多目标优化的代表性案例。经过中国40年的快速城市化，该区域存在大量闲置土地分散分布、土地利用功能供给失衡、职住空间严重错配等突出问题。研究整合了多源地理空间和社会经济数据，包括兴趣点（POI）数据、路网数据、房价数据、卫星遥感影像、100米分辨率人口空间数据以及建筑矢量数据。土地利用数据由南京市规划和自然资源局提供，包含7093个地块，重新分类为9类。研究共识别出239个闲置土地地块，总面积1034.40公顷。
三、关键技术方法
研究采用的主要技术方法包括：构建了包含城市尺度三个目标函数（土地经济效益最大化、职住空间平衡、绿色空间生态连通性）和邻里尺度三个目标函数（功能兼容性、生活圈设施充足度、绿色空间可达性）的双尺度多目标评价体系；提出了基于区位和决策成本差异的双尺度目标自适应权重机制；开发了动态地块划分模型（DLPD）对闲置土地进行精细化预处理；设计了改进型NSGA-III算法，采用双层编码策略、混合遗传算子和锦标赛型精英保留策略进行迭代优化，经过450次方案生成迭代后选出综合效益最优的更新方案。
四、研究结果
由于文档仅提供了论文的前半部分内容，以下根据已有内容进行总结：
4.1 双尺度多目标框架构建
研究构建了城市闲置土地再开发的双尺度多目标协同框架。在城市尺度上，三个核心目标聚焦于城市整体资源配置效率和城市空间结构发展质量：土地经济效益通过地块区位基准地价的增值潜力衡量；职住空间平衡通过科学调整闲置土地更新类型改善城市职住空间耦合度，降低通勤成本和交通碳排放；绿色空间生态连通性通过将闲置土地转换为城市绿地缓解城市生态空间碎片化。在邻里尺度上，三个核心目标聚焦于居民日常生活体验：功能兼容性衡量更新土地与周边土地利用的功能协同程度；生活圈设施充足度以15分钟生活圈内公共服务设施供需匹配程度为核心评价维度；绿色空间可达性主要衡量从居住区到绿地的步行便利性和服务覆盖范围。
4.2 动态地块划分模型
研究开发了动态地块划分模型（DLPD）来模拟再开发过程中单个闲置地块的动态细分过程。该模型考虑了地块固有空间异质性和规模，以及城市开发成本、邻里服务需求和土地产权等多重约束，实现了对闲置土地的精细化预处理，能够有效应对单个闲置地块内部多样化的开发需求。
4.3 改进型NSGA-III算法
研究提出了改进型NSGA-III算法，针对标准NSGA-III直接应用于闲置土地再开发时暴露的三个局限性进行了改进：针对离散决策变量适应性差的问题，设计了双层编码策略和混合遗传算子；针对双尺度目标下解集分布不均衡、偏向单一尺度的问题，改进了参考点机制以区分城市尺度全局目标与邻里尺度局部目标的优先级差异；针对精英解丢失问题，设计了锦标赛型精英保留策略，避免迭代过程中高质量解的丢失。
4.4 白地规划与再开发时序机制
研究将白地规划概念引入闲置土地再开发的弹性管控逻辑中，基于每个闲置地块的再开发效益潜力构建了差异化的再开发时序机制：综合潜力高的地块优先近期再开发，综合潜力低的地块作为弹性预留地块远期再开发。城市层面效益潜力从地块交通可达性、路网结构中心性和地租特征综合量化，邻里层面效益潜力通过周边人口密度、公共服务供需缺口和绿色空间服务缺口来衡量。
五、讨论与结论
由于论文文档仅提供了引言、理论框架和方法论部分的内容，讨论部分和结论部分的具体内容未包含在所提供的文档范围内。根据已有内容可以推断，该研究通过双尺度协同优化、动态模拟与智能算法的整合，提高了土地利用规划模拟的准确性和合理性，促进了可持续城市转型。研究所提出的方法论使城市规划者能够捕捉闲置土地的动态更新特征，制定兼顾生态、经济和宜居性目标并考虑区位差异的更新方案，最终支持更高效和可持续的城市土地利用与高质量城市发展。该研究发表在《Sustainable Cities and Society》期刊上。
