[發(fā)明專利]一種土地利用變化驅(qū)動力的識別方法、系統(tǒng)和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810120621.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108428007A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琦;李芳柏;劉建鋒;于煥云;孫蔚旻;郝冬梅
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發(fā)明公開了一種土地利用變化驅(qū)動力的識別方法、系統(tǒng)和裝置，該方法包括以下步驟：獲取研究區(qū)域內(nèi)的驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)；根據(jù)獲取的驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)，使用隨機(jī)梯度提升法對預(yù)測模型進(jìn)行M次迭代優(yōu)化，得到驅(qū)動力識別模型；根據(jù)驅(qū)動力識別模型計(jì)算不同土地利用變化的驅(qū)動因子的貢獻(xiàn)率，該系統(tǒng)和裝置用于執(zhí)行土地利用變化驅(qū)動力的識別方法。本發(fā)明采用隨機(jī)梯度提升法來對預(yù)測模型進(jìn)行迭代優(yōu)化，而隨機(jī)梯度提升法集成分類樹和提升法，其能夠通過迭代不斷地減小預(yù)測模型的偏差，從而獲得高精度的驅(qū)動力識別模型。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境建模技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種土地利用變化驅(qū)動力的識別方法、系統(tǒng)和裝 置。

背景技術(shù)

土地利用變化建模是土地科學(xué)研究的重點(diǎn)，針對土地利用變化機(jī)制的研究是土地利用變 化模型的基礎(chǔ)，是土地變化問題的研究核心。因而土地利用變化歸因極為重要，是探討土地 利用驅(qū)動機(jī)制、支持城市規(guī)劃與政策制定以及評估土地利用對生態(tài)環(huán)境影響的重要工具。

土地利用變化歸因模型是通過分析土地利用時(shí)間和空間格局的變化，以及各種影響土地 利用變化的因素及其作用方式，揭示土地利用變化的特征并闡明土地利用變化的過程。目前 土地利用變化歸因模型主要采用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型，該模型利用線性相關(guān)表明變量之間關(guān)系的數(shù) 學(xué)方程式，以土地利用變化類別值作為因變量，驅(qū)動力因子組成自變量，通過回歸方程系數(shù) 值來反映土地利用變化的關(guān)系，該方法簡單實(shí)用，擴(kuò)展性強(qiáng)，可進(jìn)行單一模擬。然而在復(fù)雜 的人地關(guān)系地域系統(tǒng)中,眾多的社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與自然環(huán)境條件之間的相互作用并非是一 種簡單的線性關(guān)系。線性模型得到的因果范式難以表達(dá)區(qū)域土地屬性受臨界值域、突變或隨 機(jī)因素影響的非線性變化現(xiàn)象，因此模型的模擬精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種模擬精度高的土地利用變化驅(qū)動力 的識別方法、系統(tǒng)和裝置。

本發(fā)明所采取的第一種技術(shù)方案是：

一種土地利用變化驅(qū)動力的識別方法，包括以下步驟：

獲取研究區(qū)域內(nèi)的驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)；

根據(jù)獲取的驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)，使用隨機(jī)梯度提升法對預(yù)測模型進(jìn)行M次迭代優(yōu)化，得到 驅(qū)動力識別模型；

根據(jù)驅(qū)動力識別模型計(jì)算不同土地利用變化的驅(qū)動因子的貢獻(xiàn)率。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動力識別模型的表達(dá)式為：

其中，F(xiàn)_M(x)代表經(jīng)過M次迭代優(yōu)化后的預(yù)測模型，即驅(qū)動力識別模型，M代表迭代的 次數(shù)，J代表葉節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，R_jm代表第m棵樹的葉節(jié)點(diǎn)區(qū)域，C_jm代表使預(yù)測模型的損失函數(shù)最小化的葉節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的輸出值，I代表樣本。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

對獲取到的驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)進(jìn)行分辨率均一化處理。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

利用偏相關(guān)分析土地利用變化與單一驅(qū)動因子間的相關(guān)關(guān)系。

進(jìn)一步，還包括以下步驟：

驗(yàn)證驅(qū)動力識別模型的擬合度，以及使用十折交叉檢驗(yàn)法驗(yàn)證驅(qū)動力識別模型的精度。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動因子的數(shù)據(jù)包括自然地理數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，其中：

所述自然地理數(shù)據(jù)包括地形、水文和氣象數(shù)據(jù)中的至少一種；