融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法技术

本发明专利技术公开了一种融合层次分析与模糊分布评价的湖泊景观适宜水位推求方法。该方法包含以下步骤：(1)综合考虑湖泊地理信息、周围人口密度、湖泊透明度等，采用层次分析法获得各备选关键点权值，最终确立景观关键点；(2)根据湖泊关键点景观变化和湖泊水位的关系，确定各景观关键点的特征水位；(3)构建高斯分布函数来量化不同水位对各景观关键点景观适宜度的影响，根据实际情况预设景观适宜度，取其截集得到景观适宜水位范围，最后根据各个关键点权值大小综合确定整个湖泊景观适宜水位。本发明专利技术提供的方法能够准确推求出景观适宜水位，有效指导湖泊水位的合理调控管理。指导湖泊水位的合理调控管理。指导湖泊水位的合理调控管理。

【技术实现步骤摘要】
融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法


[0001]本专利技术涉及水利
，尤其涉及一种使用层次分析法和模糊综合评价确定湖泊景观适宜水位的推求方法。

技术介绍

[0002]水体景观是指以自然水体为主要构成元素的景观，具备观赏、游乐、康疗、度假等旅游功能。根据其性质，水体景观可以分为江河型(如桂林漓江)、湖泊型(如江西鄱阳湖)、瀑布型(如贵州黄果树瀑布)、泉水型(如山西晋祠难老泉)和海洋型等。湖泊作为重要的水景观类型之一，近年来随着生态旅游的兴起，受到越来越多的关注。有景观功能的湖泊不仅能够为当地居民和游客提供良好的亲水空间，同时还具有良好的生态服务功能。因此，湖泊的景观与娱乐用水功能提升已成为湖泊综合治理、水生态环境修复与保护的重要内容之一。
[0003]湖泊景观水位是为了使湖泊水面区与滨水区、沿岸带形成优美的环境景观，在视觉上具有一定的景观美学价值，并与湖泊水景观功能区划相适应所需的湖泊水位。景观水位包括两个方面，一是维持河道内生态系统完整性的湖泊水位，二是满足维持湖泊和周边环境组成的景观优美所需的水位。景观水位属于湖泊综合控制水位范畴，但又有别于一般意义上的生态水位。与生态水位一样，景观水位具有生态、环境和自然属性，如时空特征的动态变化，与水资源及分布特性、社会文明进步和水生态环境保护的目标有关。与一般意义上的生态水位最大的不同在于，生态水位以维持河湖内生物栖息地条件和水生生物群落健康为核心目标，而景观水位则以保持河湖形态(或重要节点处关键断面尺寸)和足够水面面积、水量为核心目标，侧重于人类对河湖系统自然景观(特别是城市景观)的审美需求，属于更高层次的生态环境需水。然而，湖泊景观适宜水位还处于初步研究阶段，推求方法主要采用实地调查法和经验公式法。其中，实地调查法，即走访战略点的居民、游客及管理人员等，确定不同水位条件下对景观满意的人所占的比例，认为该比例可代表景观适宜度，据此得到水位与景观适宜度关系。该方法较为直观，但工作量较大，且需要一个较长的时间跨度。经验公式法主要是基于经验和实践的经验法，其局限性较大，不具有普适性。因此，有必要研究一种简单易行、准确性高、具有普适性的湖泊景观适宜水位推求方法。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法及系统，以提高湖泊景观水位确定的便捷性、合理性和准确性，指导湖泊管理和水位调控。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的一种融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，包括如下步骤：
[0006]采用层次分析方法识别景观关键点及其对应的权值，其中层次分析方法的目标层是评价湖泊景观关键点的重要性，准则层包括湖泊地理信息、周围人口密度、湖泊透明度、
年旅游业收益和年游客总人数，方案层包括具体的湖泊景观备选关键点；获得权值排序靠前的若干个景观备选关键点作为选择的景观关键点；
[0007]根据景观关键点的水位变化情况，确定关键点的最佳景观水位和特征水位，所述最佳景观水位为多年平均水位，所述特征水位包括低警戒水位及高警戒水位和关键点景观处于被破坏边缘时的水位；
[0008]将景观适宜度作为水位范围内的模糊集，以平均水位对应景观适宜度最佳值，低警戒水位及高警戒水位对应景观适宜度最差值，破坏边缘水位对应景观适宜度中间值，率定模糊分布的参数，得到景观适宜度与水位的关系；
[0009]将预设的景观适宜度带入各景观关键点的模糊分布函数，取各自截集，获得各个关键点景观适宜水位范围，并将每个关键点的适宜水位范围与其对应的权值百分比相乘，再相加后得到湖泊景观适宜水位范围。
[0010]作为优选，所述层次分析方法中：对于每个层次，制定一个两两比较矩阵，用于判断各因素在该层次中的相对重要性；将相对权重矩阵进行标准化后，再将每行的平均值除以所有行的平均值之和，得到权重向量；将每个景观备选关键点在各层次中的相对权重与相应层次的权重向量进行乘法运算，得到排序权值，从大到小取前面设定数量的权值对应点位为景观关键点。
[0011]作为优选，对于每个景观关键点，选择高斯分布拟合景观适宜度与水位的关系，以最佳景观水位对应景观适宜度为1，低警戒水位及高警戒水位对应景观适宜度为0，破坏边缘水位对应景观适宜度为1/2，确定高斯分布的均值和方差参数。
[0012]作为优选，根据不同季节分别设定景观适宜度，其中夏季预设的景观适宜度高于春季和秋季；冬季预设的景观适宜度低于春季和秋季。
[0013]作为优选，预设景观适宜度下的湖泊景观适宜水位范围计算公式如下：
[0014][0015][0016]其中，q
i
表示第i个景观关键点的权值百分比；[L
i
,U
i
]表示第i个景观关键点的适宜水位范围，其中L
i
是最低水位，U
i
是最高水位，V
i
表示第i个景观关键点的权值，N表示景观关键点的总数。
[0017]基于相同的专利技术构思，本专利技术提供的一种融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求系统，包括：
[0018]关键点识别模块，用于采用层次分析方法识别景观关键点及其对应的权值，其中层次分析方法的目标层是评价湖泊景观关键点的重要性，准则层包括湖泊地理信息、周围人口密度、湖泊透明度、年旅游业收益和年游客总人数，方案层包括具体的湖泊景观备选关键点；获得权值排序靠前的若干个景观备选关键点作为选择的景观关键点；
[0019]特征水位确定模块，用于根据景观关键点的水位变化情况，确定关键点的最佳景观水位和特征水位，所述最佳景观水位为多年平均水位，所述特征水位包括低警戒水位及高警戒水位和关键点景观处于被破坏边缘时的水位；
[0020]模糊分布拟合模块，用于将景观适宜度作为水位范围内的模糊集，以平均水位对
应景观适宜度最佳值，低警戒水位及高警戒水位对应景观适宜度最差值，破坏边缘水位对应景观适宜度中间值，率定模糊分布的参数，得到景观适宜度与水位的关系；
[0021]适宜水位推求模块，用于将预设的景观适宜度带入各景观关键点的模糊分布函数，取各自截集，获得各个关键点景观适宜水位范围，并将每个关键点的适宜水位范围与其对应的权值百分比相乘，再相加后得到湖泊景观适宜水位范围。
[0022]基于相同的专利技术构思，本专利技术提供的一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法的步骤。
[0023]有益效果：与现有技术相比，本专利技术采用层次分析法确定备选关键点的权值，能更好地反映湖泊景观的重要性和优先级，量化不同关键点的权值，使得关键点的选择决策更加科学可靠；其次，基于历史水位的水文频率分析和不同水位下的遥感分析，能够高效准确的确定湖泊特征水位；此外，本专利技术考虑到湖泊周边景观的复杂性特点，在建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，其特征在于，包括如下步骤：采用层次分析方法识别景观关键点及其对应的权值，其中层次分析方法的目标层是评价湖泊景观关键点的重要性，准则层包括湖泊地理信息、周围人口密度、湖泊透明度、年旅游业收益和年游客总人数，方案层包括具体的湖泊景观备选关键点；获得权值排序靠前的若干个景观备选关键点作为选择的景观关键点；根据景观关键点的水位变化情况，确定关键点的最佳景观水位和特征水位，所述最佳景观水位为多年平均水位，所述特征水位包括低警戒水位及高警戒水位和关键点景观处于被破坏边缘时的水位；将景观适宜度作为水位范围内的模糊集，以平均水位对应景观适宜度最佳值，低警戒水位及高警戒水位对应景观适宜度最差值，破坏边缘水位对应景观适宜度中间值，率定模糊分布的参数，得到景观适宜度与水位的关系；将预设的景观适宜度带入各景观关键点的模糊分布函数，取各自截集，获得各个关键点景观适宜水位范围，并将每个关键点的适宜水位范围与其对应的权值百分比相乘，再相加后得到湖泊景观适宜水位范围。2.根据权利要求1所述的融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，其特征在于，所述层次分析方法中：对于每个层次，制定一个两两比较矩阵，用于判断各因素在该层次中的相对重要性；将相对权重矩阵进行标准化后，再将每行的平均值除以所有行的平均值之和，得到权重向量；将每个景观备选关键点在各层次中的相对权重与相应层次的权重向量进行乘法运算，得到排序权值，从大到小取前面设定数量的权值对应点位为景观关键点。3.根据权利要求1所述的融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，其特征在于，对于每个景观关键点，选择高斯分布拟合景观适宜度与水位的关系，以最佳景观水位对应景观适宜度为1，低警戒水位及高警戒水位对应景观适宜度为0，破坏边缘水位对应景观适宜度为1/2，确定高斯分布的均值和方差参数。4.根据权利要求1所述的融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，其特征在于，根据不同季节分别设定景观适宜度，其中夏季预设的景观适宜度高于春季和秋季；冬季预设的景观适宜度低于春季和秋季。5.根据权利要求1所述的融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求方法，其特征在于，预设景观适宜度下的湖泊景观适宜水位范围计算公式如下：特征在于，预设景观适宜度下的湖泊景观适宜水位范围计算公式如下：其中，q
i
表示第i个景观关键点的权值百分比；[L
i
,U
i
]表示第i个景观关键点的适宜水位范围，其中L
i
是最低水位，U
i
是最高水位，V
i
表示第i个景观关键点的权值，N表示景观关键点的总数。6.一种融合层次分析与模糊分布的湖泊景观适宜水位推求系统，其特征在于，包括：关键点...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈求稳，陈诚，刘洋，李江，郑刚，林育青，贺金良，莫康乐，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：