一种空间抽样目标定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空间抽样目标定位方法及系统。该方法包括：获取抽样对象的影响因子以及各所述影响因子的类别；以抽样对象的影响因子的个数作为正交试验的列数，以影响因子的类别的数量作为正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则，目标抽样规则由正交试验得到的正交表表示；根据抽样对象的像元的灰度值确定像元的各影响因子所属的类别，抽样对象包括多个像元；根据目标抽样规则以及像元的各影响因子所属的类别对各像元进行筛选，得到目标像元；根据目标像元的位置确定空间抽样目标的位置。本发明专利技术提供的空间抽样目标定位方法及系统能够在室内快速的确定待采样样点的空间位置，实现抽样规则复杂的空间快速抽样。

A method and system for target location in space sampling

The invention discloses a spatial sampling target positioning method and system. The method includes: obtaining the influence factor of the sampling object and the categories of the influencing factors; taking the number of the influence factors of the sampling object as the number of the orthogonal experiments, taking the number of the categories of the influencing factors as the horizontal number of the orthogonal test, conducting the orthogonal test, obtaining the target sampling rules, and the target sampling rules from the positive. According to the gray value of the pixel of the sampling object, the category of the influence factors of the pixel is determined. The sampling object includes multiple pixels; the pixel is selected according to the target sampling rules and the categories of the influence factors of the pixel, and the target pixel is obtained; according to the position of the target pixel. Locate the location of the space sampling target. The method and system of the space sampling target location provided by the invention and the system can quickly determine the space position of the sample points to be sampled, and realize the rapid sampling of the complex sampling rules.

【技术实现步骤摘要】
一种空间抽样目标定位方法及系统
本专利技术涉及抽样领域，特别是涉及一种空间抽样目标定位方法及系统。
技术介绍
空间抽样调查是地理学时空数据分析获取时空数据的重要手段，已在林业、农业、生态、渔业、海洋、环境、土壤、水资源及人口健康调查等方面得到了广泛的应用。空间数据分析，如空间插值、空间回归、空间过程建模等，目的是从空间数据中发现规律和异常、分析关联和探究机理，由样本推断总体或超总体的参数。通过空间抽样调查获取足够有代表性的空间样本数据是空间数据分析的第一步。内业设计一种好的空间抽样调查策略对降低大区域尺度的野外抽样调查成本，提高抽样效率，增加抽样样本代表性具有重要的意义。随着抽样技术与GIS、RS技术结合，以及数字生态数据库的建立和完善，一般空间因变量数据的分析可以使用数字化的影响因子进行分析和推测机理，即在室内计算机中，借用专业空间数据分析软件，加载数字化的生态因子场、地学因子场等，便可完成抽样、分析、建模、预测等工作。然而，当抽样总体的影响因子易受小环境影响或总体精度要求较高时，如复杂山地条件下气候、地理因子的微格局变化不能在已有的数字化时空数据上体现出来，这时我们必须到野外进行外业补充调查采样。对于大区域尺度的精细化研究来说，由于可抽样范围较广，当抽样规则较复杂时(例如，多因子、多类别组合时)，依靠人工现地去确定样点的调查位置，势必会花费非常大的人力、物力和财力，甚至导致抽样周期过长，样点布局不合理等后果。因此，必须预先在室内确定好样点的空间位置，以提高外业调查效率。综上，快速将样点的空间位置确定好，对于抽样规则复杂的空间抽样调查至关重要。常见的经典抽样调查方法有简单随机抽样，系统抽样和分层抽样，用于解决与地理位置无关的抽样工作。而空间抽样方法，抽样对象具有地理空间坐标，与属性值共同构成标识空间对象的特征属性，如“三明治”空间抽样模型，Kriging方法等。国内，李连发、牛文杰、王劲峰、赵雪慧等对空间抽样进行了一定的研究。然而，面对多个因素需要分析，每个因素又存在多个水平的复杂情况时，例如当样本需要与空间地理位置及海拔、坡度、坡向、坡位、坡形等地理因子有关时，抽样规则的复杂差异性导致我们很难直接使用上述抽样方法达到调查目的；另一方面，调查区域内往往有很多个不连续分布的子区域是满足某一种条件组合的，由于满足样本规则的组合数太多，比如，当空间抽样样本需要区分多个因素(例如，坡度、坡向、坡位、坡形、海拔)、多个水平(例如，坡度分平坡、缓坡、急坡、陡坡、险坡5个水平；坡向分东、南、西、北、东南、东西、东北、西北、西南、无坡向8个水平；坡位分上、中、下3个水平；……)时，样点选取的条件组合会达成百上千，这么大的组合总数致使抽样调查根本无法完成，从而无法使用经典的抽样方法和已有的空间抽样方法。从我国研究现状来看，空间抽样是我国抽样技术研究中较为薄弱的环节，对于空间抽样设计的基础理论研究尚处于起步阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种空间抽样目标定位方法及系统，能够在室内快速的确定样点的空间位置，实现抽样规则复杂的空间抽样。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种空间抽样目标定位方法，所述方法包括：获取抽样对象的影响因子以及各所述影响因子的类别；以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则，所述目标抽样规则由所述正交试验得到的正交表表示；根据所述抽样对象的像元的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别，所述抽样对象包括多个所述像元；根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元；根据所述目标像元的位置确定所述空间抽样目标的位置。可选的，在所述以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则之后，在所述根据像元的各所述影响因子的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别之前，还包括：将所述正交表中影响因子的组合保存到无格式的记事本文件中，所述正交表中影响因子的组合为多个，所述影响因子的组合形式为[i,j,…p]，其中，i为第一个影响因子的第i个类别，j为第二个影响因子的第j个类别，p为n个影响因子的第p个类别，n为所述影响因子的个数。可选的，所述根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元，具体包括：根据所述影响因子的组合[i,j,…p]筛选所述像元中，第一个影响因子的类别为第i类、第二个影响因子为第j类、…，第n个影响因子为第p类的像元，记为目标像元。可选的，在所述根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元之后，还包括：将所述目标像元的栅格存储形式转换为矢量点存储形式，得到所述目标像元的矢量文件V_sample，并利用地理信息系统软件ArcMAP软件中addxy工具在V_sample属性表中添加经纬度坐标信息。可选的，在所述根据所述目标像元的位置确定所述空间抽样目标的位置之前，还包括：在所述矢量文件V_sample所显示的图层中叠加基础地理信息数据。本专利技术还提供了一种空间抽样目标定位系统，所述系统包括：参数获取单元，用于获取抽样对象的影响因子以及各所述影响因子的类别；正交试验单元，用于以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则，所述目标抽样规则由所述正交试验得到的正交表表示；像元分类单元，用于根据所述抽样对象的像元的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别，所述抽样对象包括多个所述像元；像元筛选单元，用于根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元；抽样目标确定单元，用于根据所述目标像元的位置确定所述空间抽样目标的位置。可选的，所述系统还包括：目标抽样规则保存单元，用于将所述正交表中影响因子的组合保存到无格式的记事本文件中，所述正交表中影响因子的组合为多个，所述影响因子的组合形式为[i,j,…p]，其中，i为第一个影响因子的第i个类别，j为第二个影响因子的第j个类别，p为n个影响因子的第p个类别，n为所述影响因子的个数。可选的，所述像元筛选单元，具体包括：像元筛选子单元，用于根据所述影响因子的组合[i,j,…p]筛选所述像元中，第一个影响因子的类别为第i类、第二个影响因子为第j类、…，第n个影响因子为第p类的像元，记为目标像元。可选的，所述系统还包括：格式转换单元，用于将所述目标像元的栅格存储形式转换为矢量点存储形式，得到所述目标像元的矢量文件V_sample，并利用地理信息系统软件ArcMAP软件中addxy工具在V_sample属性表中添加经纬度坐标信息。可选的，所述系统还包括：地理信息完善单元，用于在所述矢量文件V_sample所显示的图层中叠加基础地理信息数据。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的空间抽样目标定位方法及系统，将经典统计学中研究多因素多水平的正交试验设计方法引入到空间抽样调查中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间抽样目标定位方法，其特征在于，所述方法包括：获取抽样对象的影响因子以及各所述影响因子的类别；以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则，所述目标抽样规则由所述正交试验得到的正交表表示；根据所述抽样对象的像元的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别，所述抽样对象包括多个所述像元；根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元；根据所述目标像元的位置确定所述空间抽样目标的位置。

【技术特征摘要】
1.一种空间抽样目标定位方法，其特征在于，所述方法包括：获取抽样对象的影响因子以及各所述影响因子的类别；以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则，所述目标抽样规则由所述正交试验得到的正交表表示；根据所述抽样对象的像元的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别，所述抽样对象包括多个所述像元；根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元；根据所述目标像元的位置确定所述空间抽样目标的位置。2.根据权利要求1所述的空间抽样目标定位方法，其特征在于，在所述以所述抽样对象的影响因子的个数作为所述正交试验的列数，以所述影响因子的类别的数量作为所述正交试验的水平数，进行正交试验，得到目标抽样规则之后，在所述根据所述抽样对象的像元的灰度值确定所述像元的各所述影响因子所属的类别之前，还包括：将所述正交表中影响因子的组合保存到无格式的记事本文件中，所述正交表中影响因子的组合为多个，所述影响因子的组合形式为[i,j,…p]，其中，i为第一个影响因子的第i个类别，j为第二个影响因子的第j个类别，p为n个影响因子的第p个类别，n为所述影响因子的个数。3.根据权利要求1所述的空间抽样目标定位方法，其特征在于，所述根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元，具体包括：根据所述影响因子的组合[i,j,…p]筛选所述像元中，第一个影响因子的类别为第i类、第二个影响因子为第j类、…，第n个影响因子为第p类的像元，记为目标像元。4.根据权利要求3所述的空间抽样目标定位方法，其特征在于，在所述根据所述目标抽样规则以及所述像元的各所述影响因子所属的类别对各所述像元进行筛选，得到目标像元之后，还包括：将所述目标像元的栅格存储形式转换为矢量点存储形式，得到所述目标像元的矢量文件V_sample，并利用地理信息系统软件ArcMAP软件中addxy工具在V_sample属性表中添加经纬度坐标信息。5.根据权利要求4所述的空间抽样目标定位方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳霞，周汝良，
申请(专利权)人：西南林业大学，
类型：发明
国别省市：云南,53