一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统技术方案

本发明专利技术涉及国土空间开发技术领域，具体地说，涉及一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统。其包括原始土地识别单元、空间格局模拟单元和动态仿真分析单元；动态仿真分析单元用于动态演示原始土地识别单元的原始图到空间格局模拟单元的模拟结果图的变化，将原始图与模拟结果图的数据汇总对比，生成各地类面积指标变化统计报表。本发明专利技术方便通过统计报表直观的确定土地变化的数据，提高土地生态效应预测分析准确性，实现对国土空间开发的生态效应进行预测，可以更直观的观察到国土空间开发前后土地的生态效应变化，方便动态显示原始图中变化的部分，提高实用性。提高实用性。提高实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统


[0001]本专利技术涉及国土空间开发
，具体地说，涉及一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统。

技术介绍

[0002]国土空间是指国家主权与主权权利管辖下的地域空间，是国民生存的场所和环境，包括陆地、陆上水域、内水、领海、领空等，其中在进行国土空间开发时，使土地利用变化从根本上改变生态系统结构和功能，对资源、环境和社会产生深远的影响，随着人口增长和经济的发展，人类对自然资源的开发和利用日益增加，促使土地利用变化愈加活跃，由此所引起的气候变化、生物多样性保持、食物供给能力、环境污染等问题成为社会和科学界共同关注的热点问题，因此对土地利用变化空间分布格局的模拟显得十分重要，对生态效应动态模拟预测是制定生态环境规划和研究土地利用可持续性的前提和基础；但是目前的生态效应动态模拟预测系统在进行模拟预测时，模拟生成的图形只是一种静态的结果图，无法动态显示原始图中变化的部分，不利于在一个大区域范围内通过这种动态变化显示快速获知土地变化的精确位置，而且在进行模拟后，无法将模拟结果图与原始图的数据进行对比，导致后续分析局限性较大，实用性欠缺，鉴于此，我们提出一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，包括原始土地识别单元、空间格局模拟单元和动态仿真分析单元；所述原始土地识别单元用于选取原始土地的影响因子分析土地利用需求数据，生成原始土地的原始图，方便后续进行对比，实现更直观的确定土地的当前状况；所述空间格局模拟单元用于接收所述原始土地识别单元的数据采用动态变化模型进行空间模拟分析，生成模拟结果图；所述动态仿真分析单元用于动态演示所述原始土地识别单元的原始图到所述空间格局模拟单元的模拟结果图的变化，可以更直观的观察到国土空间开发前后土地的生态效应变化，方便动态显示原始图中变化的部分，有利于在一个大区域范围内通过这种动态变化显示快速获知土地变化的精确位置，提高实用性，将原始图与模拟结果图的数据汇总对比，生成各地类面积指标变化统计报表，方便通过统计报表直观的确定土地变化的数据，进一步准确的诠释了国土空间开发后生态效应的改变，提高土地生态效应预测分析准确性，实现对国土空间开发的生态效应进行预测。
[0005]具体原理：首先准备一期国土空间开发的土地作为原始土地，采用原始土地识别单元识别原始土地的原始图，确定影响因子分析土地利用需求数据，然后将原始图通过空
间格局模拟单元进行动态变化模型进行空间模拟分析，生成模拟结果图，最后用过动态仿真分析单元将原始图和模拟结果图的数据汇总对比，一方面生成动态演示图，另一方面生成变化统计报表，可以更直观的确定土地变化的数据，提高土地生态效应预测准确性。
[0006]作为本技术方案的进一步改进，所述影响因子包括森林公园、地质灾害、水环境和土壤综合质量；森林公园是以大面积人工林或天然林为主体而建设的公园；地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产造成损失、对环境造成破坏的地质作用或地质现象；水环境是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境；土壤质量概念的内涵不仅包括作物生产力、土壤环境保护，还包括食物安全及人类和动物健康，土壤质量评价指标体系应该从土壤系统组分、状态、结构、理化及生物学性质、功能以及时空等方面，加以综合考虑；通过对国土空间的森林公园、地质灾害、水环境和土壤综合质量的土地利用需求数据进行分析，可以准确的得到待模拟土地的当前状况原始图，便于后续的分析对比。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述空间格局模拟单元包括土地分割模块和区域模拟模块；所述土地分割模块用于以原始土地的国土开发点为中心，向外扩散的分割原始土地作为模拟区域；所述土地分割模块采用点阵切割法进行原始土地分割，所述点阵切割法具体包括：将土地原始图根据土地材质构建不同颜色的三维模型；将不同颜色的区域三维模型分离，对分离的三维模型建立坐标系，并提取每个分离的三维模型的土地边缘线数据，对土地边缘线数据进行曲折率计算，并根据曲折率最小值确定点阵密集度，构建空间点阵；并将空间点阵按照相同颜色、相同坐标进行数据集组建；所述点阵密集度计算公式为：其中， 为最小曲率， 为平均曲率，分别为某一颜色的空间点阵在x、y、z轴的长度；所述区域模拟模块用于依次接收所述土地分割模块的模拟区域通过定量的方法总结各土地利用类型演变与相关要素之间的关系，模拟区域内土地利用变化过程。
[0008]作为本技术方案的进一步改进，所述区域模拟模块包括非空间模块、空间模块和地图管理模块；所述非空间模块用于对土地利用需求面积进行预测分析；所述空间模块用于对土地利用类型进行迭代运算，生成模拟结果图；所述地图管理模块用于对生成的模拟结果图进行管理。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述非空间模块采用马尔科夫模型，其模型表达式为：
其中，P为某一土地类型从当前时刻的空间分布格局到下一时刻分布格局的转移概率矩阵，m和n为原始土地的类型数，P
ij
为某一土地利用类型i转变为另外的土地类型j的转移概率，为m
‑
n的转移概率矩阵。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述空间模块采用回归模型，其模型表达式为：其中，P
i
为每个区域中土地利用类型i可能出现的概率，x
i
表示与土地利用类型i相关的驱动因素，y
i
为土地利用类型i与驱动因子之间的回归系数。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述动态仿真分析单元包括动态演示模块和数据统计分析模块；所述动态演示模块用于动态演示原始图到模拟结果图的变化三维模型图，方便更直观的观察土地的变化；所述数据统计分析模块用于将原始图与模拟结果图的数据汇总对比，生成各地类面积指标变化统计报表。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述动态演示模块采用三维建模演示算法，包括以下步骤：建立原始图到模拟结果图的仿真三维模型，将仿真三维模型存储在仿真成果库中；从仿真成果库中读取当前土地的数据生成模拟结果图的一系列仿真三维模型图；将一系列仿真三维模型图连续组合反应土地变化过程，形成动态播放画面。
[0013]作为本技术方案的进一步改进，所述数据统计分析模块采用统计报表自动生成算法，包括以下步骤：预设统计报表特征；将所述动态演示模块中的仿真三维模型输出成土地变化数据；根据统计报表特征提取土地变化数据，根据时间顺序生成统计报表，反应各地类面积指标变化；所述土地变化数据采用Z统计量进行单变量参数检验，计算公式为：其中，为样本均值， 分别代表总体土地变化数据的均值与标准差， 为抽检样本数。
[0014]作为本技术方案的进一步改进，所述根据时间顺序生成统计报表采用排列熵算法对时间序列进行优化：设一时间序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，其特征在于，包括原始土地识别单元（100）、空间格局模拟单元（200）和动态仿真分析单元（300）；所述原始土地识别单元（100）用于选取原始土地的影响因子分析土地利用需求数据，生成原始土地的原始图；所述空间格局模拟单元（200）用于接收所述原始土地识别单元（100）的数据采用动态变化模型进行空间模拟分析，生成模拟结果图；所述动态仿真分析单元（300）用于动态演示所述原始土地识别单元（100）的原始图到所述空间格局模拟单元（200）的模拟结果图的变化，将原始图与模拟结果图的数据汇总对比，生成各地类面积指标变化统计报表，实现对国土空间开发的生态效应进行预测。2.根据权利要求1所述的国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，其特征在于：所述影响因子包括森林公园、地质灾害、水环境和土壤综合质量。3.根据权利要求1所述的国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，其特征在于：所述空间格局模拟单元（200）包括土地分割模块和区域模拟模块；所述土地分割模块用于以原始土地的国土开发点为中心，向外扩散的分割原始土地作为模拟区域；所述土地分割模块采用点阵切割法进行原始土地分割，所述点阵切割法具体包括：将土地原始图根据土地材质构建不同颜色的三维模型；将不同颜色的区域三维模型分离，对分离的三维模型建立坐标系，并提取每个分离的三维模型的土地边缘线数据，对土地边缘线数据进行曲折率计算，并根据曲折率最小值确定点阵密集度，构建空间点阵；并将空间点阵按照相同颜色、相同坐标进行数据集组建；所述点阵密集度计算公式为：其中，为最小曲率， 为平均曲率，分别为某一颜色的空间点阵在x、y、z轴的长度；所述区域模拟模块用于依次接收所述土地分割模块的模拟区域通过定量的方法总结各土地利用类型演变与相关要素之间的关系，模拟区域内土地利用变化过程。4.根据权利要求3所述的国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，其特征在于：所述区域模拟模块包括非空间模块、空间模块和地图管理模块；所述非空间模块用于对土地利用需求面积进行预测分析；所述空间模块用于对土地利用类型进行迭代运算，生成模拟结果图；所述地图管理模块用于对生成的模拟结果图进行管理。5.根据权利要求4所述的国土空间开发利用生态效应动态模拟预测系统，其特征在于：所述非空间模块采用马尔科夫模型，其模型表达式为：
其中，P为某一土地类型从当前时刻的空间分布格局到下一时刻分布格局的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵虹，于少康，罗璇，
申请(专利权)人：江西省国土空间调查规划研究院，
类型：发明
国别省市：