[發(fā)明專利]一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110291085.3
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112907113B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 鄒磊;陳婷;王飛宇;肖帥;董怡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06Q50/26;G06K9/62
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李瑾;李連生

1.一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一、數(shù)據(jù)收集：收集下載NDVI數(shù)據(jù)；收集下載影響植被變化的影響因子數(shù)據(jù)集，所述影響因子包括：自然因子、氣象因子、社會因子；

步驟二、數(shù)據(jù)前處理：包括缺失數(shù)據(jù)的插補延長、數(shù)據(jù)空間插值和重采樣、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中的一項或幾項；

步驟三、主控因子識別：

1)計算各影響因子和NDVI數(shù)據(jù)序列的相關系數(shù)，并利用t統(tǒng)計量檢驗相關關系是否顯著，剔除不顯著的因子，初步篩選影響NDVI變化的影響因子種類；

2)基于逐步回歸方法對影響NDVI變化的影響因子進行分析，進一步減少影響因子的個數(shù)；

3)根據(jù)影響因子在空間上的聚集和離散情況對研究區(qū)進行分區(qū)，根據(jù)空間相關分析理論分析各子區(qū)域內(nèi)影響因子的空間相關性，以確定不同區(qū)域適用的空間回歸模型，分析不同區(qū)域內(nèi)影響因子與NDVI的相關性，進一步識別影響植被生長的主控因子；所述的空間回歸模型表示方式如下：

其中，Y為因變量；X是自變量；ρ為空間回歸系數(shù)；β為自變量回歸系數(shù)；W₁和W₂分別是自變量、殘差的空間鄰接矩陣；ε為殘差項；δ為殘差項的空間回歸系數(shù)；μ為隨機誤差；步驟四、因子空間差異分析：

利用地理探測器對影響因子的空間分異性進行分析，確定影響因子的空間分異特征對植被空間變化的影響以及適宜植被生長的影響因子范圍；

步驟五、定量識別人類活動影響：

將植被變化分為未明顯受到人類活動影響及明顯受到人類活動影響兩個時期，以未明顯受到人類活動影響時期的NDVI數(shù)據(jù)及自然因子和氣象因子數(shù)據(jù)逐像元建立回歸模型，并用該模型計算明顯受到人類活動影響時期的NDVI預測值，計算NDVI真實值和預測值之間的殘差，以此量化人類活動對植被變化的貢獻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法，其特征在于，步驟一中所述自然因子包括高程、坡度、坡向、土壤屬性、植被類型；所述氣象因子包括氣溫、氣壓、相對濕度、降水、蒸發(fā)、風速風向、日照、輻射；所述社會因子包括城市建成區(qū)面積、土地利用變化、造林面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法，其特征在于，步驟三2)中所述的逐步回歸方法具體計算步驟為：

首先，建立回歸自變量X₁，...，X_n同因變量Y的一元回歸模型,其中n為自變量的個數(shù)：

Y＝β₀+β_iX_i+ε(i＝1，…，n)

其中β₀,...,β_n為回歸系數(shù)，ε為殘差，i表示第i個變量；計算各自變量回歸系數(shù)的F統(tǒng)計量，記為F_i⁽¹⁾，取其最大值記為

若超過顯著性水平臨界值，則將自變量X_i1引入回歸模型，記I₁為選入變量指標集合；建立因變量Y與自變量子集{X_i1，X₁}，{X_i1，X₂}，…{X_i1，X_n}的二元回歸模型；此時自變量回歸系數(shù)的F統(tǒng)計量記為F_i⁽²⁾，最大值記為

若超過顯著性水平臨界值，則將自變量X_i2引入回歸模型；否則，停止引入變量；重復以上步驟，直至無變量引入為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法，其特征在于，步驟四中利用地理探測器對影響因子的空間分異性進行分析包括因子影響力探測、因子交互作用探測、風險區(qū)探測、生態(tài)檢測。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮空間相關性的植被變化成因識別方法，其特征在于，步驟五的具體步驟為：A、利用MK突變分析檢測NDVI突變點，以突變點所在年份作為大規(guī)模人類活動的臨界年份，假設突變點以前研究區(qū)植被覆蓋僅受自然因子和氣象因子的影響；B、以突變點以前的NDVI數(shù)據(jù)及自然因子和氣象因子數(shù)據(jù)逐像元建立回歸方程，并用該方程計算突變點后的NDVI預測值，并計算NDVI真實值和預測值之間的殘差，該殘差大于0，則表明人類活動對植被變化產(chǎn)生積極影響，否則人類活動產(chǎn)生消極影響。