一种土地生态质量评价的自动化方法及装置与流程

文档序号：12124495阅读：425来源：国知局

本发明涉及一种土地生态质量评价的自动化方法及装置，属属于土地或者生态规划技术领域。

背景技术：

随着经济社会的快速发展以及新型城镇化、工业化和农业现代化的持续推进，人类对土地资源利用的强度不断增加，土地生态问题已成为社会各界所研究的热点问题[i][ii][iii]。目前已从市域尺度土地生态质量评价、空间分异特征分析及其分异主控因子识别、土地生态管护分区及调控等理论技术方法进行了研究。评价过程中，对于评价单元的选取、评价指标体系的选择和标准化处理以及评价模型的计算通常是通过人工汇总输入，利用excel表格等工具，多次通过人机交互进行计算统计，不仅过程复杂而且工作量大，因此，为了提高土地生态质量评价的工作效率，土地生态质量评价与空间分异信息化研究势在必行。

评价单元选取主要针对地理实体反映的敏感性、实际应用要求及对各类数据的空间叠置分析和计算，通常是采取通过Arcgis进行叠置分析后再利用excel表格多次通过人工汇总后再计算。评价单元应有适宜的空间尺度，一方面评价尺度过大可能会掩盖小尺度上详细的数据信息，而应用局部信息则有代替不了区域整体信息；另一方面，评价单元过大将会导致对细部数据的忽略，二单元过小则又会造成结果破碎，可读性降低，甚至导致数据量太大，无法处理。而现有的技术缺少了对评价单元的统一提取，人工操作，加大了工作量和难度。

从土地生态本底、胁迫、结构、效益四方面构建了多种尺度下的土地生态质量状况评价指标体系。对于正向指标、逆向指标和区间型指标分别采用极差标准化、极值标准化和区间标准化方法进行相应指标的标准化处理。目前的处理方法通常是通过excel表格，人工针对不同指标的标准化方式，对应输入相应的标准化公式，计算汇总。现有技术往往采用人工手动匹配输入计算，不仅人机交互频繁、效率低，而且随着实体数量的增加，作业处理时间及作业工作量将成倍增加；与此同时，人工处理质量常常受到作业员熟练程度、劳动强度等不确定因素的影响与干扰，容易产生错误，且不利于检查核对。对于不同指标体系的标准化通常也都采用不同的方式计算处理，花费大量人力时间，且容易出错。

理想点模型，是一种多目标决策的分析方法，即通过设计各评价指标的正理想解和负理想解，构建评价指标与正理想解、负理想解间距离的二维空间数据，计算每个评价单元对理想解的相对接近度指数，评价单元相对接近度指数越大则该评价单元的土地生态质量越优；聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组为由类似的对象组成的多个类的分析过程,通过样品间的相似、相近或者相互关系的密切程度等较为模糊的概念将他们加以适当的归类。目前对于模型的计算通常是通过专用软件或者excel表格人工进行计算。现有技术实现所需要的计算步骤相对繁琐，多次人机交互计算，容易出现纰漏且不易检查，花费较多的人力、时间，可操作性有所欠缺；使用专业软件计算对于土地生态评价的针对性较弱。

本发明提出一种基于Arcengine二次开发和.net语言的交互开发来实现土地生态质量评价的自动化方法主要解决评价单元的自动化提取、评价指标体系的批量导入和标准化处理、评价模型的自动化计算等问题。减少了多次繁复的人机交互，便于操作使用。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种土地生态质量评价的自动化方法及装置。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种土地生态质量评价的自动化方法，包括如下步骤：

第一步，构建优化评测系统，首先在计算机系统中构建出土地生态质量评价的自动化数据运算系统并待机备用，该土地生态质量评价的自动化数据运算系统为基于Arcengine二次开发和.net语言的交互开发而成，并构建基于SQL平台的系统后台数据库；

第二步，原始数据采集，首先确定待评价生态质量的土地区域范围，然后从原始数据主要通过查阅基础地理数据、遥感影像数据、土地基础业务数据、土壤理化性质及污染数据和气象及统计数据五个渠道获取待评价生态质量的土地区域的相关评测用参数数据；

第三步，计算生成土地生态质量评价结果，根据第二步录入到系统中的待评价生态质量的土地区域参数数据，利用第一步构建的土地生态质量评价的自动化数据运算系统对待评价生态质量的土地区域的相关评价参数数据进行运算处理，并对待评价生态质量的土地区域范围进行适应性评价和稳定性评价两方面评价；

第四步，土地生态质量评价结果入库完成评价，将第三步中经过计算得到的土地生态质量评价结果按照待评价生态质量的土地区域范围对应进行独立存储，并分别保存到第一步构建的土地生态质量评价的自动化数据运算系统的系统后台数据库内即可

进一步的，所述的第二步中基础地理数据包括DEM数据，村级、乡级、县级行政区边界等；遥感影像数据指研究区研究年份遥感影像及SPOT5影像数据；土地基础业务数据包括研究去研究年份土地利用变更数据，研究区农用地分等定级成果，研究区土地利用总体规划数据库及城市总体规划；土壤理化性质及污染数据来源于多目标地球化学调查数据、辅助野外调查土壤采样数据、农业部门基础地力调查数据；气象及统计数据多来源于研究区气象站点降水观测数据，研究区统计年鉴等数据内容。

进一步的，所述的第一步中构建出土地生态质量评价的自动化数据运算系统中另设至少一个数据管理模块和至少一个地图管理模块。

进一步的，所述的数据管理模块包括：读取评价指标集单元、归一化处理单元、指标综合评价单元，其中：

读取评价指标集单元：与系统后台数据库连接，并判断系统后台数据库数据源是否为空，并确定读取指标集，然后通过读取指标集读取每个评价单元的评价指标实测值；

归一化处理单元：与系统后台数据库连接，并判断系统后台数据库数据源是否为空，若为空则重新与系统后台数据库连接并读取数据，若不为空，则通过C#、.NET语言将评价指标根据评价标准数据要求进行编辑运算，并给评价指标赋权，同时选择确定评价模型，根据每个模型的算法实行评价质量分级，最后将归一化处理后的结果替换先前系统后台数据库中的数据并保存；

综合评价单元：定义数组及结果数组，将定义的数组赋值，通过C#、.NET语言将评价模型算法实现后计算数组，将计算出的结果数组新建入库即为指标综合评价结果。

进一步的，所述的综合评价单元中，根据土地生态质量各个评价指标标准化后的数据建立加权的规范化决策矩阵R：

rij为第i个评价单元的j项经过指标加权计算获得的准则层值。i＝1,2，…，m；j＝1,2,3,4；

根据构建的规范化决策矩阵R以及确定的各指标权重建立加权的规范化决策矩阵V：

vij为第i个评价单元的j项准则层值与准则层权相乘后得到的加权值。i＝1,2，…，m；j＝1,2,3,4；

并确定正理想解(Z+)、负理想解(Z-)、虚拟最劣解(Z*)，其中：

正理想解(Z+)函数模型为：

负理想解(Z-)函数模型为：

虚拟最劣解(Z*)函数模型为：

并根据正理想解(Z+)、负理想解(Z-)、虚拟最劣解(Z*)分别计算土地生态质量不同单元的评价向量到正理想解的距离(Z+)和虚拟最劣解的距离(Z*)，其中：

到正理想解(Z+)的距离为：

到虚拟最劣解(Z*)的距离为：

并最总计算土地生态质量各评价单元对理想解的相对接近度指数Ci

其中，土地生态质量各评价单元对理想解的相对接近度指数Ci介于0到1之间，Ci值越大，说明第i个土地生态质量评价单元的土地生态质量水平越高，越接近最优水平。

进一步的，所述的第三步中，地类单元划分和行政单元划分具体步骤为：

(1)首先载入各待评价生态质量的土地区域地图，并讲各待评价生态质量的土地区域地图在土地生态质量评价的自动化数据运算系统中分图层进行临时保存，然后由土地生态质量评价的自动化数据运算系统判断当前地图内容是否为空，若为空，返回土地生态质量评价的自动化数据运算系统主页，否则进行下一步；

(2)关联第二步采集的原始数据源选择评价当前待评价生态质量的土地区域地图所在图层内容；

(3)通过土地生态质量评价的自动化数据运算系统对当前图层各相关数据进行运算筛选，并根据图层数据字段获取唯一值；

(4)导出该当前图层所对应的待评价生态质量的土地区域地图评价值，然后回复到(1)步骤中，进行另外的待评价生态质量的土地区域地图数据处理，并直至土地生态质量评价的自动化数据运算系统中录入的所有待评价生态质量的土地区域地图数据处理完成后终止该操作；

(5)将(4)获得的各待评价生态质量的土地区域地图评价值分别划分为相互独立评价单元，并讲评价单元内容输出并备用。

进一步的，所述的第三步中，利用第一步构建的土地生态质量评价的自动化数据运算系统对待评价生态质量的土地区域的相关评价参数数据进行运算处理时，评价指标计土地生态评价指标类型主要包括呈现正向关系、负向关系的指标与区间型关系三种类型，其中：

正向关系的指标采用极值法进行标准化，其数据运算函数模型为：

或

负向关系的指标标准化处理采用极差标准化和极值标准化，其数据运算函数模型为：

或

其中，yij为标准化值，xij为评价因子的实际值，max(xj)、min(xj)为第j项评价因子的最大值与最小值。

本发明数据运算处理效率高，数据处理过程可观公正，受人为因素影响小，从而可有效的提高土地生态质量评价结果的准确性和可靠性，同时另可有效的降低土地生态质量评测工作的劳动强度、工作成本，同时达到提高工作效率的目的，除此之外，也有利于土地生态质量评测结果数据实现数字化转换、保存及传输，达到提高农田评测结果数据交流及存储的便捷性、稳定性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明

图1：土地生态质量评价的自动化数据运算系统结构图；

图2：数据管理模块工作流程图；

图3：地图管理模块工作流程图；

图4：本发明土地生态质量评价方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—4所示，一种土地生态质量评价的自动化方法，包括如下步骤：

第一步，构建优化评测系统，首先在计算机系统中构建出土地生态质量评价的自动化数据运算系统并待机备用，该土地生态质量评价的自动化数据运算系统为基于Arcengine二次开发和.net语言的交互开发而成，并构建基于SQL平台的系统后台数据库和至少一个数据管理模块及至少一个地图管理模块；

第二步，原始数据采集，首先确定待评价生态质量的土地区域范围，然后从原始数据主要通过查阅基础地理数据、遥感影像数据、土地基础业务数据、土壤理化性质及污染数据和气象及统计数据五个渠道获取待评价生态质量的土地区域的相关评测用参数数据，其中基础地理数据包括DEM数据，村级、乡级、县级行政区边界等；遥感影像数据指研究区研究年份遥感影像及SPOT5影像数据；土地基础业务数据包括研究去研究年份土地利用变更数据，研究区农用地分等定级成果，研究区土地利用总体规划数据库及城市总体规划；土壤理化性质及污染数据来源于多目标地球化学调查数据、辅助野外调查土壤采样数据、农业部门基础地力调查数据；气象及统计数据多来源于研究区气象站点降水观测数据，研究区统计年鉴等数据内容；

本实施例中，所述的数据管理模块包括：读取评价指标集单元、归一化处理单元、指标综合评价单元，其中：

本实施例中，所述的综合评价单元中，根据土地生态质量各个评价指标标准化后的数据建立加权的规范化决策矩阵R：