[發明專利]一種并行的土地資源質量評價因子空間量化方法

有效

• 申請號: 201210151158.X
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102693161A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 劉耀林;趙翔;劉殿鋒;何建華;焦利民;唐旭
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明屬于土地資源質量評價技術領域，特別是涉及一種并行的土地資源質量評價因子空間量化方法。

背景技術

（1）土地資源質量評價技術

隨著21世紀的到來，人類面臨的人口問題、糧食安全問題等諸多全球性問題日益嚴峻。我國作為人口大國，土地資源相對稀缺，如何合理利用土地，實現土地資源的可持續利用是當前迫切需要解決的問題。因此，采用科學的技術手段和方法對土地資源的質量進行評價，是促進土地資源合理利用的必要手段。

根據聯合國糧農組織FAO的定義，土地資源質量評價（簡稱為“土地評價”）是指對土地針對特定的利用方式所表現出來的效果進行評估的過程，包括對土地的形態、土壤、植被、氣候等方面屬性進行質量綜合鑒定，從而區分并比較不同土地利用方式對評價目標所表現出的適宜性程度。有關文獻：[1]FAO.Land?Evaluation.Towards?a?revised?framework.2007.。在借鑒國外先進技術的基礎上，我國已形成了包括針對農用地與建設用地的土地分等、定級、估價、土地適宜性評價、土地集約利用評價、土地退化評價等在內的符合當前國情需求的土地評價體系。

(2)土地資源質量評價因子及其空間量化技術

在進行評價土地資源質量時，對土地資源質量有著顯著影響的各種因素實體如商服中心、集貿市場、灌溉水源、道路網絡等對象，被定義為“土地資源評價因子”（簡稱為“評價因子”）或“土地資源評價指標”。

評價因子的規模（或大?。ν恋刭|量影響的空間范圍、評價因子和土地之間的距離等不同，造成了評價因子在空間上的影響強度不同。因此，在進行土地評價時，需要根據評價因子的規模、空間影響范圍，計算出因子在評價區域內各處土地的影響強度，這一過程稱之為評價因子的空間量化。有關文獻:[2]國家質量監督檢驗檢疫總局.城鎮土地分等定級規程（GB/T?18507-2001）［S］.2001;有關文獻:[3]國土資源部.農用地定級規程（TD/T1005-2004）［S］.2003。

在進行評價因子空間量化時，通常需要將評價區域按照一定大小的柵格象元或矢量網格進行離散，在此基礎上計算評價因子在各網格處的影響強度。由于土地資源質量評價范圍通?？蛇_數十平方公里，為了獲得較高的計算精度，評價區域通常按照50-100米的間距進行離散，因而涉及數十萬網格的數據處理，計算量巨大。按照目前的評價因子量化方法，在當前主流配置的個人計算機上對一個對于1個中等城市的單個評價因子空間進行量化計算，其過程通常需要1-2個小時。而土地資源評價過程通常涉及10-20個評價因子，可見其計算過程非常耗時。因此，必須充分發揮計算機軟硬件發展的最新成果，提高計算效率。

(3)并行計算技術

并行計算（也稱為高性能計算、超級計算）是在并行計算平臺下執行的計算。采用并行計算的主要目的在于提高計算機解決問題的速度和規模。有關文獻[4]:龍柏.并行計算平臺上的數據索引技術研究[D].中國科學技術大學.2011.隨著計算機軟硬件技術的快速發展，網格、多核處理器、集群、桌面超級計算機、云計算等先進計算設施先后出現，為提高大規模計算問題的求解速度和效率提供了重要的技術支撐。此外，個人計算機上的CPU也日益朝著多核化的方向發展（從雙核、四核、八核向更多核數發展），使得并行計算的硬件成本更加低廉。另一方面，OpenMP、MPICH、OpenMPI、MapReduce等并行編程規范的出現，也大大降低了并行軟件開發的門檻。因此，如何充分利用多核CPU的計算能力，提高大規模計算問題的求解速度和效率，是未來程序開發和科學計算中面臨的主要問題。

發明內容

針對現有的串行土地資源質量評價因子空間量化方法中存在的低效、耗時等問題，本發明將根據評價因子量化所涉及的空間數據的特點，結合計算機硬件特點，設計空間數據分解并行策略，充分挖掘多核計算機的計算潛力，提高評價因子空間量化的效率，縮短工作時間。

本發明的技術方案為一種并行的土地資源質量評價因子空間量化方法，包括以下步驟：

步驟1，對評價空間區域進行并行離散化，包括以下子步驟，

步驟1.1，根據計算機CPU的數量N，采用數據橫向分解的方式，將評價空間區域劃分為N個子區域；

步驟1.2，將N個子區域分配給N個CPU進程，每個CPU進程將一個子區域離散成固定大小的網格，并各自輸出子區域內的離散結果，離散結果采用shp格式的矢量文件進行存儲，得到N個離散網格矢量文件；

步驟2，土地資源質量評價因子分層，包括以下子步驟，