专利汇可以提供一种基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 时空 数据融合分析的资源环境承载 力 评估方法,方法的整体步骤为:时空数据的获取与处理;围绕社会和经济承载力、资源承载力、环境承载力构建评价指标体系;计算评价指标体系中各集成指标数据的评估值;计算资源环境承载力:分别以行政区划和格网为评价单元计算资源环境承载力;绘制空间分布图。本发明不受边界限制,更好地从地理空间上指导资源开发利用和环境保护;实现自动化、规模化、集成化海量数据的快速获取与处理;实现多源异构时空数据一体化集成与融合;搭建灵活指标体系;提供时空数据 可视化 汇报及应用,形象、直观的解释评估结果;实现资源环境承载能力的综合监管、动态评估与决策支持。,下面是一种基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法专利的具体信息内容。
1.一种基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述方法的整体步骤为:
i、时空数据的获取与处理:时空数据来源于遥感影像数据、年鉴数据、行业数据、互联网数据、行政区划图以及开源地图服务数据;其中对研究区域的影像数据进行土地利用分类提取处理,将土地利用类型分类为耕地、林地、建设用地和水域及水利设施用地,并进一步获得耕地、林地、建设用地和水域及水利设施用地的土地面积数据;
ii、构建评价指标体系:围绕社会和经济承载力、资源承载力、环境承载力三个承载子系统,构建了包含目标层、准则层和指标层的评价指标体系;其中目标层为资源环境承载力,目标层包括分类为社会和经济子系统、资源子系统、环境子系统的准则层,准则层包括含有多个指标的指标层,指标层分为集成指标和基础指标,每个集成指标均有一个或一个以上的基础指标相对应;
iii、计算评价指标体系中各集成指标数据的评估值:利用评价指标体系中的各基础指标计算相应的集成指标数据评估值,并计算各集成指标数据的权重;
ⅳ、计算资源环境承载力:分别以行政区划和格网为评价单元计算资源环境承载力;
ⅴ、绘制空间分布图:通过栅格重分类工具与可视化分析得到研究区域资源环境承载力空间分布图,展示资源环境承载力时空差异演变情况。
2.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述步骤i中土地利用分类的提取方法包括:预处理、分类样本选取、影像解译、分类后处理;其中预处理的方法包括:辐射定标、大气校正、影像镶嵌、影像剪裁;分类样本选取为参照高精度影像选取训练样本和验证样本;影像解译是对影像进行基于像元的监督分类或面向对象分类;分类后处理是对分类明显不准确的地区进行手动修改,并用验证样本进行精度验证,生成混淆矩阵,当总体精度和卡帕系数高于80%时表明分类结果可信,从而将土地按利用类型分类,获得各利用分类土地的面积数据。
3.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述步骤ii中社会和经济子系统中的集成指标包括:人口聚集程度、经济发展程度、科技创新水平、交通优势度以及社会保障程度;资源子系统中的集成指标包括:森林资源、矿产资源、土地资源、水资源;环境子系统中的集成指标包括:空气质量、水环境、土壤环境、绿化环境;
人口聚集程度从属的基础指标为人口密度和人口流动强度;经济发展程度从属的基础指标为地区生产总值和常住人口数;科技创新水平从属的基础指标为科学技术支出、教育支出以及一般公共财政预算支出;交通优势度从属的基础指标为交通网络密度、交通干线影响度以及区位优势度;社会保障程度从属的基础指标为每千人口执业医师或助理医师数;森林资源从属的基础指标为森林覆盖率;矿产资源从属的基础指标为矿区覆盖率;土地资源从属的基础指标为土地利用率;水资源从属的基础指标为人均水资源;空气质量从属的基础指标为优良天数达标率;水环境从属的基础指标为水质达标率;土壤环境从属的基础指标为土壤侵蚀敏感性;绿化环境从属的基础指标为人均公共绿地面积。
4.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述步骤iii中各集成指标数据的计算方法如下:
a、人口聚集程度的计算方法如公式Ⅰ所示:
Pal=PD×PFI 公式Ⅰ
其中,Pal为人口聚集程度,PD为人口密度,PFI为人口流动强度;人口密度PD=常住人口数/研究区域的面积,人口流动强度PFI=暂住人口/研究区域的面积;
b、经济发展程度的计算方法如公式Ⅱ所示:
Rgp=GDP/RE 公式Ⅱ
其中,Rgp为常住人口人均地区生产总值,GDP为地区生产总值,RE为常住人口数;
c、科技创新水平的计算方法如公式Ⅲ所示:
Sti=(E+D)/GBE 公式Ⅲ
其中,Sti为科技创新水平;E为教育支出;D为科技支出;GBE为一般公共财政预算支出;
d、交通优势度的计算包括交通网络密度、交通干线影响度以及区位优势度的计算:
d1、交通网络密度反映区域交通线路的稠密程度,交通线路的通达能力;建立交通网络密度模型如公式Ⅳ所示:
TD=L/S 公式Ⅳ
其中,L为计算单元R距离内的所有道路长度之和;S为以R为半径的圆的面积,即πR2;TD为计算单元交通网络密度;为了便于指标之间的比较和叠加,建立标准化交通网络密度模型,如公式Ⅴ所示:
TD1=(TD-TDmin)/(TDmax-TDmin) 公式Ⅴ
其中,TD1为计算单元标准化交通网络密度;TDmax为所有计算单元中交通网络密度的最大值;TDmin为所有计算单元中交通网络密度的最小值;
d2、交通干线影响度是指在某一区域范围内,每条道路对周围某一点的影响程度,建立交通干线影响度模型包括多干线交通影响度叠加模型、单一干线交通影响度线性模型;多干线交通影响度叠加模型如公式Ⅵ所示;单一干线交通影响度线性模型如公式Ⅶ所示:
TRI=∑f(x) 公式Ⅵ
f(x)=kx+MAX 公式Ⅶ
其中,TRI为计算单元交通干线影响度;x为计算单元距离某一道路的距离;k表示交通干线影响度衰减系数;MAX代表道路中心的赋值;为了便于指标之间的比较和叠加,建立标准化交通干线影响度模型,如公式Ⅷ所示:
TRI1=(TRI-TRImin)/(TRImax-TRImin) 公式Ⅷ
其中,TRI1表示计算单元标准化交通干线影响度,TRImin为所有计算单元中交通干线影响度的最小值,TRImax为所有计算单元中交通干线影响度最大值;
d3、区位优势度是指某一区域在社会经济发展方面存在的客观有利条件或者优越位置;随着计算单元与中心城镇距离的增加,区位优势度相应的减小,而同一个计算单元同时受多个中心城镇的叠加影响,区位优势度模型如公式Ⅸ所示:
UI=∑g(x) 公式Ⅸ
单一城镇影响度线性模型如公式Ⅹ:
g(x)=ax+MAX 公式Ⅹ
其中,UI为计算单元区位优势度;x为计算单元距离某一城镇的距离;a表示城镇影响度衰减系数;MAX代表城镇中心的赋值;为了便于指标之间的比较和叠加,建立标准化区位优势度模型如公式Ⅺ所示:
UI1=(UI-UImin)/(UImax-UImin) 公式Ⅺ
UI1表示计算单元标准化区位优势度;UImin为所有计算单元中区位优势度最小值,UImax为所有计算单元中区位优势度最大值;
d4、交通优势度是综合交通网络密度、交通干线影响度及区位优势度三项指标而得;建立交通优势度的平方根方法叠加模型如公式Ⅻ所示:
其中,Tn为交通优势度;TD1为计算单元标准化交通网络密度;TRI1为计算单元标准化交通干线影响度;UI1为计算单元标准化区位优势度;
e、社会保障程度的计算方法如公式ⅩⅢ所示:
Lss=Pap/RE 公式ⅩⅢ
其中,Lss为社会保障程度;Pap为执业或助理医师数;RE为常住人口数;
f、森林资源的计算方法为:森林资源表示为Fcr,用基础指标森林覆盖率代表森林资源的集成指标,森林覆盖率=森林面积/土地总面积×100%,森林面积和土地总面积数据可以直接从年鉴中获取;
g、矿产资源的计算方法为:矿产资源表示为Mr,用基础指标矿区覆盖率代表矿产资源的集成指标,其中矿区覆盖率=矿区面积/土地总面积×100%;
h、土地资源的计算方法为:土地资源表示为Lr,用基础指标土地利用率代表土地资源的集成指标,其中:
土地利用率=(耕地面积+建设用地面积)/土地总面积×100%;
i、水资源的计算方法为:水资源表示为Wr,用基础指标人均水资源代表水资源的集成指标,人均水资源=水资源总量/常住人口数;
j、空气质量的计算方法为:空气质量表示为Qr,用基础指标优良天数达标率代表空气质量的集成指标,优良天数达标率=优良天数/监测天数×100%;
k、水环境的计算方法为:水环境表示为Qw,用基础指标水质达标率代表水环境的集成指标,水质达标率=达到Ⅲ类水质的断面数/断面总数×100%;
l、土壤环境的计算方法为:土壤环境表示为Se,用基础指标土壤侵蚀敏感性代表土壤环境的集成指标,土壤侵蚀敏感性的计算方法如公式ⅩⅣ所示:
其中,SS为空间单元土壤侵蚀敏感性指数,cj为因素敏感性等级值, 表示4个因子的乘积,4个因子分别为降雨侵蚀力值、地形起伏度、土壤质地因子、覆盖因子;
m、绿化环境的计算方法为:绿化环境表示为Gd,用基础指标人均公共绿地面积代表绿化环境的集成指标,人均公共绿地面积=公共绿地面积/常住人口。
5.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述各集成指标数据的权重的计算方法为:同一个指标下,第i个评价地区第j个指标数值占全部评价地区指标数值之和的比重Pij,如公式ⅩⅤ所示:
其中,yij表示第i个评价地区第j个指标数值;计算指标的熵值ej如公式ⅩⅥ所示:
式中,k>0,令k=1/ln(n),0
其中,hj表示指标的差异系数;指标权重的计算方法如公式ⅩⅧ所示:
其中,wj为指标的权重。
6.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述以行政区划为评价单元计算资源环境承载力的方法为:将指标体系的各项指标进行标准化处理,如公式XIX、公式XX所示:
对于正向指标,
对于逆向指标,
其中,yij为标准化处理后的数据;xij为原始的统计数据;maxxij为某项指标统计数据中最大值;minxij为某项指标统计数据中最小值;则计算资源环境承载力的方法如公式XXI所示:
其中,Z为资源环境承载力,wi为指标对应权重值,yij为集成指标标准化后的数据,为连加运算符。
7.根据权利要求1所述的基于时空数据融合分析的资源环境承载力评估方法,其特征在于:所述以格网为评价单元计算资源环境承载力的方法为:将各集成指标:经济发展程度Rgp、科技创新水平Sti、社会保障程度Lss、土地资源Lr、水资源Wr、空气质量Qr、水环境Qw均进行反距离加权插值运算,人口聚集程度Pal利用核函数密度制图进行运算,交通优势度Tn、土壤环境Se利用空间叠加分析功能运算,森林资源Fcr利用属性转化工具进行运算,矿产资源Mr通过统计分析进行计算,绿化环境Gd通过协同克里金插值工具进行计算,得到格网化的数值分布;再对各集成指标按照公式XIX、公式XX进行标准化处理,使各集成指标的取值范围在0-1之间;按照公式ⅩⅤ~ⅩⅧ计算各集成指标数据的权重;按照公式XXI计算资源环境承载力。
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