基于遥感大数据的城市生态安全的脉动性分析方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于遥感大数据的城市生态安全脉动性分析方法及装置，该方法包括：建立待分析城市的指标体系；将待分析城市的覆盖区域划分为若干个规格相同的网格单元，并将每一网格单元作为一个监测单元；获取每一个监测单元在多个时间节点内的生态安全监测数据，计算每一个监测单元在每一时间节点内各个生态安全指标的大小；计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数；计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值；分析该监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化。本发明专利技术通过计算每个监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化，实现对城市生态安全的脉动性分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及遥感
，尤其是涉及一种基于遥感大数据的城市生态安全的脉动性分析方法和装置。
技术介绍
自上世纪90年代以来，许多学者从不同角度对生态安全的理论、评价指标及生态安全格局的构建等做了大量研究，并取得了很多重要成果，但目前的研究多集中在国家和区域尺度上，对城市生态安全的研究较少，所以很难得知城市生态安全的状态或其变化。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供一种基于遥感大数据的城市生态安全的脉动性分析方法和装置，可以获知不同时间点的土地利用数据及植被参数、人口聚集指数等城市生态安全的状态或其变化。第一方面，本专利技术提供的基于遥感大数据的城市生态安全的脉动性分析方法包括：建立待分析城市的指标体系，所述指标体系包括生态压力、生态状态和生态响应三个一级生态安全指标；其中，生态压力指标包括城市化强度、开发强度和景观破碎度三个二级生态安全指标，生态状态指标包括生态系统服务价值和生态恢复能力两个二级生态安全指标，生态响应指标包括保护区的面积所占监测单元的面积比率一个二级生态安全指标；将待分析城市的覆盖区域划分为若干个规格相同的网格单元，并将每一网格单元作为一个监测单元；获取每一个监测单元在多个时间节点内的生态安全监测数据，并根据所述生态安全监测数据计算每一个监测单元在每一时间节点内各个生态安全指标的大小；根据每一监测单元在每一时间节点内的各个生态安全指标的重要程度，计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数；根据该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的大小和权重系数，计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值；根据该监测单元在各个时间节点内的生态安全综合值，分析该监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化。可选的，采用下式计算第i个监测单元在每一时间节点内的城市化强度：UIIi=hl,i·U1i-U0iΔt×TAi×100]]>其中，UIIi为第i个监测单元在该时间节点内的城市化强度，hl,i为第i个监测单元在l时间点的人口聚集系数，U1i为第i个监测单元在l时间节点内建筑用地、废弃地和农用地的百分比之和，U0i为第i个监测单元在l时间节点的前一时间节点o内不透水下垫面和农用地的百分比之和，Δt为该时间节点和上一时间节点之间的时间间隔；TAi为第i个监测单元的总面积，i为大于0小于或等于网格总数的正整数。可选的，采用下式计算第i个监测单元的开发强度：CDIIi=hl,i·UiTAi×100]]>其中，CDIIi为第i个监测单元的开发强度，hl,i为第i个监测单元在l时间点的人口聚集系数，Ui为第i监测单元内的不透水下垫面和农用地占第i监测单元的总面积的百分比，TAi为第i个监测单元的总面积。可选的，采用下式计算第i个监测单元的景观破碎度：FIi=NiTAi]]>其中，FIi为第i个监测单元的景观破碎度，TAi为第i个监测单元的总面积，Ni为第i个监测单元所有土地类型的斑块总数。可选的，采用下式计算第i个监测单元的生态系统服务价值：ESVi=Σj=1naijSjTAi]]>其中，ESVi为第i个监测单元的生态系统服务价值，aij为第i个监测单元中第j种土地利用类型的土地的面积，Sj为第j种土地利用类型的土地的生态服务价值，TAi为第i个监测单元的总面积，n为土地利用类型的总数。可选的，采用下式计算第i个监测单元的生态恢复能力：ERi=Σj=1naijMjTAi]]>其中，ERi为第i个监测单元的生态恢复能力，aij为第i个监测单元中第j种土地利用类型的土地的面积，Mj为第i个监测单元的第j种土地利用类型的恢复等级，TAi为第i个监测单元的总面积，n为土地利用类型的总数。可选的，所述计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数，包括：将每一个二级生态安全指标与任一个二级生态安全指标进行重要程度对比，确定对应的分级量化值，并将确定得到的各个分级量化值形成对比矩阵；判断所述对比矩阵是否为一致性矩阵，并在所述对比矩阵为一致性矩阵时，计算所述对比矩阵的最大特征值，若所述最大特征值是唯一的，且所述最大特征值等于所述对比矩阵的谱半径，则计算所述最大特征值的规范化特征向量；若所述规范化特征向量为正向量，则将所述规范化特征向量作为权重向量，所述权重向量中每一个元素的值作为对应的二级生态安全指标的权重系数。可选的，在计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数之前，所述方法包括：若所述生态安全指标为正向参数，则采用下式对该生态安全指标进行标准化处理：X′=X-XminXmax-Xmin]]>其中，X为标准化之前的生态安全指标，X'为标准化之后的生态安全指标，Xmax为各个时间节点内的生态安全指标的最大值，Xmin为各个时间节点内的生态安全指标的最小值；或若所述生态安全指标为负向参数，则采用下式对该生态安全指标进行标准化处理：X′=1-X-XminXmax-Xmin]]>其中，X为标准化之前的生态安全指标，X'为标准化之后的生态安全指标，Xmax为各个时间节点内的生态安全指标的最大值，Xmin为各个时间节点内的生态安全指标的最小值。可选的，所述根据该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的大小和权重系数，计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值，包括：根据城市化强度、开发强度、景观破碎度指标的大小和权重系数，计算生态状态指标的大小；根据生态系统服务价值和生态恢复能力指标的大小和权重系数，计算生态状态指标的大小；及将保护区所占监测单元面积的比值作为生态响应指标的大小；根据生态压力指标、生态状态指标和生态响应指标的大小和权重系数，计算所述生态安全综合值。第二方面，本专利技术提供的基于遥感大数据的城市生态安全的脉动性分析装置，其特征在于，包括：体系建立模块，用于建立待分析城市的指标体系，所述指标体系包括生态压力、生态状态和生态响应三个一级生态安全指标；其中，生态压力指标包括城市化强度、开发强度和景观破碎度三个二级生态安全指标，生态状态指标包括生态系统服务价值和生态恢复能力两个二级生态安全指标，生态响应指标包括保护区所占的面积比值一个二级生态安全指标；网格划分模块，将待分析城市的覆盖区域划分为若干个规格相同的网格单元，并将每一网格单元作为一个监测单元；第一计算模块，用于获取每一个监测单元在多个时间节点内的生态安全监测数据，并根据所述生态安全监测数据计算每一个监测单元在每一时间节点内各个生态安全指标的大小；第二计算模块，用于根据每一监测单元在每一时间节点内的各个生态安全指标的重要程度，计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数；第三计算模块，用于根据该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的大小和权重系数，计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值；分析模块，用于根据该监测单元在各个时间节点内的生态安全综合值，分析该监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化。本专利技术提供的城市生态安全的脉动性分析方法和装置，通过将城市的覆盖区域进行划分，计算划分得到的每一个监测单元在不同时间节点内各个生态安全指标的大小和权重系数，进一步计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于遥感大数据的城市生态安全脉动性分析方法，其特征在于，包括：建立待分析城市的指标体系，所述指标体系包括生态压力、生态状态和生态响应三个一级生态安全指标；其中，生态压力指标包括城市化强度、开发强度和景观破碎度三个二级生态安全指标，生态状态指标包括生态系统服务价值和生态恢复能力两个二级生态安全指标，生态响应指标包括保护区的面积所占监测单元的面积比率一个二级生态安全指标；将待分析城市的覆盖区域划分为若干个规格相同的网格单元，并将每一网格单元作为一个监测单元；获取每一个监测单元在多个时间节点内的生态安全监测数据，并根据所述生态安全监测数据计算每一个监测单元在每一时间节点内各个生态安全指标的大小；根据每一监测单元在每一时间节点内的各个生态安全指标的重要程度，计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数；根据该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的大小和权重系数，计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值；根据该监测单元在各个时间节点内的生态安全综合值，分析该监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化。

【技术特征摘要】
1.一种基于遥感大数据的城市生态安全脉动性分析方法，其特征在于，包括：建立待分析城市的指标体系，所述指标体系包括生态压力、生态状态和生态响应三个一级生态安全指标；其中，生态压力指标包括城市化强度、开发强度和景观破碎度三个二级生态安全指标，生态状态指标包括生态系统服务价值和生态恢复能力两个二级生态安全指标，生态响应指标包括保护区的面积所占监测单元的面积比率一个二级生态安全指标；将待分析城市的覆盖区域划分为若干个规格相同的网格单元，并将每一网格单元作为一个监测单元；获取每一个监测单元在多个时间节点内的生态安全监测数据，并根据所述生态安全监测数据计算每一个监测单元在每一时间节点内各个生态安全指标的大小；根据每一监测单元在每一时间节点内的各个生态安全指标的重要程度，计算该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的权重系数；根据该监测单元在该时间节点内的各个生态安全指标的大小和权重系数，计算该监测单元在该时间节点内的生态安全综合值；根据该监测单元在各个时间节点内的生态安全综合值，分析该监测单元的生态安全状态和/或生态安全状态变化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算第i个监测单元在每一时间节点内的城市化强度：UIIi=hl,i.U1i-U0iΔt×TAi×100]]>其中，UIIi为第i个监测单元在该时间节点内的城市化强度，hl,i为第i个监测单元在l时间点的人口聚集系数，U1i为第i个监测单元在l时间节点内建筑用地、废弃地和农用地的百分比之和，U0i为第i个监测单元在l时间节点的前一时间节点o内不透水下垫面和农用地的百分比之和，Δt为该时间节点和上一时间节点之间的时间间隔；TAi为第i个监测单元的总面积，i为大于0小于或等于网格总数的正整数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算第i个监测单元的开发强度：CDIIi=hl,i.UiTAi×100]]>其中，CDIIi为第i个监测单元的开发强度，hl,i为第i个监测单元在l时间点的人口聚集系数，Ui为第i监测单元内的不透水下垫面和农用地占第i监测单元的总面积的百分比，TAi为第i个监测单元的总面积。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算第i个监测单元的景观破碎度：FIi=NiTAi]]>其中，FIi为第i个监测单元的景观破碎度，TAi为第i个监测单元的总面积，Ni为第i个监测单元所有土地类型的斑块总数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算第i个监测单元的生态系统服务价值：ESVi=Σj=1naijSjTAi]]>其中，ESVi为第i个监测单元的生态系统服务价值，aij为第i个监测单元中第j种土地利用类型的土地的面积，Sj为第j种土地利用类型的土地的生态服务价值，TAi为第i个监测单元的总面积，n为土地利用类型的总数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用下式计算第i个监测单元的生态恢复能力：ERi=Σj=1naijMjTAi]]>其中，ERi为第i个监测单元的生态恢复能力，aij为第i个监测单元中第j种土地利用类型的土地的面积，Mj为第i个监测单元的第j种土地利用类型的恢复等级，TAi为第i个监测单元的总面积，n为土地利用类型的总数。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树东，吴太夏，王玉娟，张潇元，张立福，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11