[發(fā)明專利]基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910880661.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112527853A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉磊;王寧;房萌;劉樞;姜秋俚;金繼鑫;毛立爽;宋春梅;陳月;王興剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)計(jì)算技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號(hào): G06F16/2458
• 分類號(hào): G06F16/2458;G06F16/25;G06F16/27;G06F16/28;G06Q10/06;G06Q50/26;G06N3/08
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行預(yù)處理后保存至HDFS中；

(2)通過(guò)MapReduce對(duì)HDFS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成Hive數(shù)據(jù)表；

(3)通過(guò)Sqoop工具將Hive數(shù)據(jù)表加載到MySql數(shù)據(jù)庫(kù)中；

(4)利用MySql數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的數(shù)據(jù)以及Hive數(shù)據(jù)表中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行生態(tài)承載力足跡計(jì)算；

(5)將MySql數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的數(shù)據(jù)以及Hive數(shù)據(jù)表中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為生態(tài)承載力模型的輸入，將計(jì)算所得的生態(tài)承載力足跡的值作為水生態(tài)承載力模型的輸出，對(duì)水生態(tài)承載力模型進(jìn)行訓(xùn)練；

(6)將待測(cè)區(qū)域的數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的水生態(tài)承載力模型中，得到生態(tài)承載力足跡的值作為生態(tài)足跡評(píng)估值；

(7)將水生態(tài)承載力模型輸出的生態(tài)足跡評(píng)估值與總生態(tài)承載力值比較，得出生態(tài)赤字或盈余情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括環(huán)境污染數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于，所述已有數(shù)據(jù)包括人類活動(dòng)數(shù)據(jù)、生態(tài)數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于，步驟(2)包括以下步驟：將HDFS中的數(shù)據(jù)，通過(guò)Hive工具制定的規(guī)則編寫(xiě)SQL腳本，將SQL腳本翻譯成MapReduce任務(wù)，提交任務(wù)給JobTracce,執(zhí)行程序中的Map操作和Reduce操作映射至TaskTracer節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行MapRedece計(jì)算，計(jì)算后的結(jié)果生成Hive數(shù)據(jù)表。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于：所述水生態(tài)承載力模型的輸入數(shù)據(jù)分為三個(gè)部分，包括生態(tài)壓力層數(shù)據(jù)、生態(tài)承載力層數(shù)據(jù)、生態(tài)彈性力層數(shù)據(jù)；

所述生態(tài)壓力層數(shù)據(jù)包括人類活動(dòng)數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)、環(huán)境污染數(shù)據(jù)；

所述生態(tài)承載力層數(shù)據(jù)包括水資源自身、人類支持的數(shù)據(jù)；

所述生態(tài)彈性力層數(shù)據(jù)包括生態(tài)數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于：所述生態(tài)承載力足跡計(jì)算如下：

W_EFl＝Nγ_w(W_l/P_w)

W_EFp＝Nγ_w(W_p/P_w)

W_EFc＝Nγ_w(W_c/P_w)

W_EF＝W_EFl+W_EFp+W_EFc

W_EF為總生態(tài)足跡,由生活用水生態(tài)足跡W_EFl、生產(chǎn)用水生態(tài)足跡W_EFp、生態(tài)用水生態(tài)足跡W_EFc組成；生活用水生態(tài)足跡表示居民日常生活對(duì)水資源的占用,生產(chǎn)用水生態(tài)足跡表示農(nóng)業(yè)、林木業(yè)以及工業(yè)對(duì)水資源的占用,生態(tài)用水生態(tài)足跡是保證生態(tài)系統(tǒng)需要的水資源量,其中，生活用水、生產(chǎn)用水、生態(tài)用水的消耗量分別用含有l(wèi)、p、c的參數(shù)表示，為W_i(i＝l,p,c)，N為人口總數(shù)，γ_w為水資源均衡因子。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于大數(shù)據(jù)的水生態(tài)承載力分析方法，其特征在于，所述水生態(tài)承載力模型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為三層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；其中輸入層數(shù)據(jù)為三個(gè)節(jié)點(diǎn)，輸出層數(shù)據(jù)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中隱藏層的節(jié)點(diǎn)計(jì)算個(gè)數(shù)為：

其中n為輸入節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，m為輸出節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，a為1-10之間的整數(shù)；

將水生態(tài)壓力層數(shù)據(jù)、水生態(tài)承載力層數(shù)據(jù)、水生態(tài)彈性力層數(shù)據(jù)作為水生態(tài)承載力模型輸入層的三個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輸入，將生態(tài)承載力足跡值作為水生態(tài)承載力模型輸出層節(jié)點(diǎn)輸出，利用上述公式計(jì)算出隱藏層節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，進(jìn)行水生態(tài)承載力模型訓(xùn)練。