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专利号: 2022107206739
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述小流域景观生态空间数据处理方法包括:S1:获取小流域景观生态空间原始数据;

S2:对所述小流域景观生态空间原始数据进行处理,得到处理结果;

S3:根据所述处理结果,对所述小流域景观生态空间现状特征进行仿真,得到景观生态空间现状仿真模型;

S4:根据所述景观生态空间现状仿真模型,对景观生态空间静态韧性进行评估,得到第一评估结果;

S5:根据所述景观生态空间现状仿真模型,对景观生态空间动态变化进行仿真,得到动态变化仿真模型;

S6:根据所述动态变化仿真模型,对景观生态空间动态韧性进行评估,得到第二评估结果;

S7:根据所述第一评估结果,对景观格局进行优化,得到第一优化结果,和/或,根据所述第二评估结果,对生态网络进行优化,得到第二优化结果;

S8:根据所述第一优化结果和/或所述第二优化结果,得到优化后的小流域景观生态空间,以完成数据处理。

2.根据权利要求1所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述处理结果包括植被覆盖特征、土地利用特征、地形地貌特征和土壤可侵蚀度;

所述植被覆盖特征包括NDVI植被指数和植被覆盖度;

所述NDVI植被指数为:

NDVI=(NIR‑R)/(NIR+R)

所述植被覆盖度为Ci:

Ci=(NDVI‑NDVIsoil)/(NDVIveg‑NDVIsoil)其中,NIR表示近红外波段,R表示红波段,NDVIsoil和NDVIveg分别表示NDVI的频率统计表中累计频率为5%与95%的值;

所述地形地貌特征包括地形起伏度,所述地形起伏度Lsi为:Lsi=Hmax‑Hmin

其中,Hmax表示一定范围内海拔的最大值,Hmin表示一定范围内海拔的最小值;

所述土壤可侵蚀度SSi为:

其中,Ri表示降雨侵蚀力指标,Ki表示土壤类型,LSi表示地形起伏度,Ci表示植被覆盖度。

3.根据权利要求1所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述步骤S3包括:S31:确定生态源地;

S32:根据所述生态源地确定复杂网络的节点和所述生态源地的功能属性;

S33:根据所述生态源地的功能属性得到所述复杂网络的节点属性;

S34:获取所有阻力因子对所述生态源地产生的累计最小阻力值;

S35:根据所述累计最小阻力值提取生态廊道;

S36:根据所述生态廊道,得到所述复杂网络的边的属性;

S37:根据所述复杂网络中的节点属性和边的属性,得到景观生态空间现状仿真模型。

4.根据权利要求3所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述累计最小阻力值MCR为:其中,fmin表示最小累计阻力和生态过程的正相关关系,Dpq表示生态用地从源p到q的空间距离,Rp表示源p对景观生态空间扩张的阻力系数,m和n分别表示常数。

5.根据权利要求1、3、4中任意一项所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述景观生态空间现状仿真模型G为:G=(E,F,SE,SF)

其中,E表示生态空间中节点的集合且E={ei},i=1,2,…,N,ei表示拓扑网中第i个节点,N表示拓扑网中节点的数量;F表示生态空间中边的集合且F={eij},i,j=1,2,…,N,i≠j,若节点i与节点j相连,则eij=1,反之,则eij=0;SE与SF分别代表复杂网络中节点的属性和边的属性。

6.根据权利要求1所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述第一评估结果包括:独立性、协作性、连通性、相互依赖性、稳定性和功能性;

所述独立性通过节点度Ki体现,所述节点度Ki为:Ki=∑i,j∈E,i≠jeij

其中,i表示计算度值的节点,j表示与i相连的节点,eij表示与节点i相连的边;

所述协作性通过复杂网络中节点结构洞Ci体现,所述复杂网络中节点结构洞Ci为:Ci=∑jCij

2

其中,Cij表示复杂网络的约束系数且Cij=(Pij+∑qPiqPqj) ,节点q是节点i与节点j的共同邻接点;Pij表示在节点i的所有邻接点中节点j所占权重比例,Piq和Pqj分别表示节点q在节点i和节点j的邻接节点中所占的权重比例;

所述连通性通过节点介数Bi和边介数Bij体现,所述节点介数Bi为:所述边介数为:

其中,s和t分别表示复杂网络中的随机两个节点编号,nst表示连接节点es与et的最短路径数,nst(ei)表示连接节点es与et并经过节点ei的最短路径数,nst(eij)表示连接节点es与et并经过边eij的最短路径数;

所述相互依赖性通过所述复杂网络中的节点聚类系数ECci和网络聚类系数ECCi体现,所述节点聚类系数ECci为:ECci=Ei/Ei_2

所述网络聚类系数ECCi为:

其中,Ei表示节点ei的一级邻居数,Ei_2为节点ei的邻近一级节点实际存在连接的边数;

所述稳定性通过所述复杂网络中的k‑核体现,所述k‑核表示所述复杂网络中的一个子图中全部点都至少与所述子图中其他k个点相邻,k‑核所占比例越高,k值越大,则所述复杂网络稳定的部分越多;

所述功能性通过所述复杂网络中的平均测地长度E(G)体现,所述平均测地长度E(G)为:其中,N为网络的节点数,dij为网络中节点ei与ej之间的最短路径。

7.根据权利要求1所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述步骤S5包括:S51:根据景观生态空间现状,利用情景分析法,确定预测复杂网络;

S52:按照完全随机条件和/或优先条件选择目标节点;

S53:根据所述目标节点确定与所述目标节点相连的边;

S54:根据所述景观生态空间现状仿真模块、所有所述目标节点和所有与所述目标节点相连的边,得到新的复杂网络;

S55:判断所述新的复杂网络是否与所述预测复杂网络匹配,若是,进入步骤S56,否则返回步骤S52;

S56:计算所述新的复杂网络的相关指标,并根据所述相关指标,得到动态变化仿真模型。

8.根据权利要求1或7所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述动态变化仿真模型为:G’=(E’,F’,S’E,S’F)

其中,E’表示当前生态空间中节点的集合且E’={e’i},i=1,2,…,N’,e’i表示新的复杂网络中第i个节点,N’表示新的复杂网络中节点的数量;F表示当前生态空间中边的集合且F’={e’ij},i,j=1,2,…,N’,i≠j,若节点i与节点j相连,则e’ij=1,反之,则e’ij=0;

S’E与S’F分别代表新的复杂网络中节点的属性和边的属性。

9.根据权利要求1所述的小流域景观生态空间数据处理方法,其特征在于,所述第二评估结果包括:动态独立性、动态协作性、动态连通性、动态相互依赖性、动态稳定性和动态功能性;

所述动态独立性通过平均节点度 体现,所述平均节点度 为:其中,EKi表示新的复杂网络中全部节点度之和,n为新的复杂网络中的节点数。

所述动态协作性通过新的复杂网络中节点结构洞占比率体现,所述新的复杂网络中节点结构洞占比率为ECi为:ECi=NEC/n

其中,NEC表示大于Ci的结构洞数,Ci表示新的复杂网络中节点结构洞且Ci=∑jCij,Cij表2

示新的复杂网络的约束系数且Cij=(Pij+∑qPiqPqj) ,节点q是节点i与节点j的共同邻接点;

Pij表示在节点i的所有邻接点中节点j所占权重比例,Piq和Pqj分别表示节点q在节点i和节点j的邻接节点中所占的权重比例;

所述动态连通性通过平均节点介数 体现,所述平均节点介数 为:其中,EBi表示新的复杂网络中全部节点介数之和,n为新的复杂网络中的节点数;

所述动态相互依赖性通过所述当前的新的复杂网络中的网络聚类系数ECC’i体现,所述当前的新的复杂网络中的网络聚类系数ECC’i为:ECC'i=∑i∈E(ECci)/n,0≤ECCi≤1其中,ECCi表示新的复杂网络的网络聚类系数且ECci表示新的复杂网络的节点聚类系数且ECci=Ei/Ei_2,Ei表示节点ei的一级邻居数,Ei_2为节点ei的邻近一级节点实际存在连接的边数;

所述动态稳定性通过所述新的复杂网络中的k‑核所占比例体现,所述k‑核所占比例EK为:EK=NK/n

其中,NK表示大于阈值的k‑核节点数,n为新的复杂网络的节点数;

所述动态功能性通过所述当前新的复杂网络中的平均测地长度E'(G)体现,所述平均测地长度E'(G)为:其中,n为新的复杂网络的节点数,dij为网络中节点ei与ej之间的最短路径。