[發明專利]環境變量時空分布的綜合分析方法

有效

• 申請號: 201710602832.4
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107610021B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 楊勇;郭明武;黃巍;傅佩紅;林承達;李浩
• 申請（專利權）人: 華中農業大學;武漢市測繪研究院
• 主分類號: G16Z99/00
• 分類號: G16Z99/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎;李滿

1.一種環境變量時空分布的綜合分析方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟S1：基于環境變量時空樣點，計算各個時空滯后距上的試驗變異函數值，并擬合得到理論時空變異函數模型；

步驟S2：根據理論時空變異函數模型并采用環境變量時空樣點數據，進行時空克里格插值，并根據時空克里格插值的結果來估算未測時空位置的環境變量值，所述時空克里格插值的結果為研究范圍內的環境變量時空立方體數據；

步驟S2的實現方式為：

構建時空插值網格，即確定時空克里格插值的空間和時間范圍，以及時空粒度，遍歷每個時空插值網格，以時空插值網格中心為待估時空位置，搜索周圍若干已知時空樣點作為插值鄰近點，構建克里格矩陣：

矩陣中，γ表示變異函數值，p₀為待估時空位置，p_i(i＝1,2…n)為p₀周圍n個已測時空樣點的位置，λ_i為第i個樣點所分配的權重系數，解此方程，求得λ_i(i＝1,2…n)，則p₀處地理屬性的克里格估計值為：

式中，z(p_i)為在p_i處的樣點屬性值，在克里格估值中，需找到待估點附近的若干各鄰近點構成克里格矩陣，這就要計算各采樣點與待估點的距離，在空間克里格中，此距離等于歐式距離；

如果理論時空變異函數模型中包含了時空幾何異向比率，則將此參數直接使用，按照理論時空變異函數模型中的方式計算時空距離；

如果理論時空變異函數模型中沒有相應參數，則定義時空距離計算公式為：

h_ST＝h_S+αh_T，其中

式中，h_S，h_T和h_ST分別表示時間距離、空間距離和時空距離，S_range為區域內空間跨度，即區域內最遠兩點的空間距離，T_range為數據的時間跨度，即所使用數據時間上的最長間隔，k為可調節參數，α稱為時空異向比例系數；

步驟S3：依據環境變量與時空位置的關系，以時空位置為自變量，環境變量為因變量，建立環境變量值與時空位置的定量關系，形成環境變量值時空分布趨勢體，再對環境變量時空樣點剝離趨勢后的殘差進行時空克里格插值，插值結果與環境變量值時空分布趨勢體的趨勢值相加，得到基于時空趨勢克里格估值的預測結果；

步驟S4：采用時空序貫指示模擬方法對環境變量進行模擬得到時空序貫指示模擬結果，并根據時空不確定性評估方法，對環境變量時空分布進行不確定性評估，得到地理屬性超過或不超過某閾值的概率分布；

步驟S5：基于時空克里格插值獲得的研究范圍內的環境變量時空立方體數據，采用信息挖掘方法對環境變量的時空分布狀況進行評價，獲取時空分布規律。

2.根據權利要求1所述的環境變量時空分布的綜合分析方法，其特征在于：所述步驟S1中的理論時空變異函數模型采用理論時空變異函數的模型庫中的函數模型。

3.根據權利要求2所述的環境變量時空分布的綜合分析方法，其特征在于：所述理論時空變異函數的模型庫中的函數模型是根據試驗變異函數散點圖形狀特征進行選擇。

4.根據權利要求3所述的環境變量時空分布的綜合分析方法，其特征在于：函數模型參數采用最小二乘法或遺傳算法估計進行確定。

5.根據權利要求1所述的環境變量時空分布的綜合分析方法，其特征在于：所述步驟S2中，估算未測時空位置的環境變量值的具體方法為：

S21：構建時空插值網格，即確定時空克里格插值的空間和時間范圍，以及時空克里格插值的時空粒度，所述時空克里格插值的時空力度包括時空插值網格的空間邊長及時間間隔；

S22：遍歷每個時空插值網格，以時空插值網格中心為待估時空位置，搜索周圍若干已知時空樣點作為插值鄰近點，構建克里格矩陣，解克里格矩陣，得到未測時空位置的環境變量值。