[發(fā)明專利]一種人類活動對植被覆蓋變化的定量分析方法

在審

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• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN114973018A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 夏南;趙鑫;李滿春;程亮;陳振杰;姜朋輝;王梓宇;高醒;莊蘇丹
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V20/10;G06V10/62;G06V10/80
• 代理公司: 南通博瑞達專利代理事務所(特殊普通合伙) 32530
• 代理人: 李賓

本發(fā)明公開了一種人類活動對植被覆蓋變化的定量分析方法，該方法包括以下步驟：S1、采用MODIS/NDVI遙感數(shù)據(jù)表征植被覆蓋、VIIRS/DNB遙感數(shù)據(jù)表征人類活動強度，通過時間序列預處理技術分別構建MTS和VTS兩個時間序列；S2、構建時間序列分割技術，實現(xiàn)時間序列的迭代分割；S3、構建時間序列合并與特征提取技術，通過排序角度法迭代實現(xiàn)時間序列的合并，并提取時間序列特征；S4、通過分析MTS和VTS的時間序列特征，進行MTS和VTS的計算與空間格局分析，實現(xiàn)MTS和VTS相關性的定量化分析。通過融合時間序列分割、時間序列合并、空間分析與統(tǒng)計等技術，實現(xiàn)人類活動對植被覆蓋影響的定量化分析。

技術領域

本發(fā)明涉及地學空間分析與應用技術領域，尤其涉及一種人類活動對植被覆蓋變化的定量分析方法。

背景技術

近年來，人類活動的加劇會極大地增加建設用地的需求，從而減少植被的覆蓋，例如耕地、林地、草地等。然而部分研究則表明植被覆蓋在逐漸增強，特別是在部分城市區(qū)域。主要是生態(tài)環(huán)境保護意識及其技術的提升，導致城市區(qū)域的植被覆蓋逐年增加。因此，人類活動對于植被覆蓋變化的定量分析，仍缺少相應的技術方法。

植被覆蓋變化與人類活動變化是個長期的動態(tài)過程，遙感數(shù)據(jù)可以提供大區(qū)域、長時間序列的相關監(jiān)測數(shù)據(jù)。夜間燈光(Nighttime Light，NTL)遙感影像反映了人類的夜間活動強度，可通過統(tǒng)一數(shù)值表征人類活動的變化信息。

時間序列分析方法在大區(qū)域的植被覆蓋中取得了較好成果，例如耕地拋荒和林地擾動。同時，該方法也在監(jiān)測與分析經(jīng)濟社會指標變化上取得了較好效果。對于NDVI和NTL數(shù)據(jù)的年際變化分析，已經(jīng)有多種成熟的時間序列分析方法，例如OLS模型、STMAP模型、TS模型等。然而，對于人類活動與植被覆蓋的變化，在一定的研究時間段內(nèi)，其開始變化的時間存在較大差異，也存在不同的變化方向。同時，時間序列中的變化不一定是逐漸和連續(xù)的，存在突變的情況。因此，時間序列分割是識別時間變化格局的必要工作。其次，人類活動對于地理與環(huán)境過程的影響往往存在滯后效應，特別是對于植被覆蓋變化的影響。因此，時間序列分割也是分析時間滯后效應、尋找核心變化時段的前提工作。

已有的時間序列分割算法包括LandTrendr(Landsat-based detection ofTrends in Disturbance and Recovery算法、MODTrendr(MODIS-based detection ofTrends in Disturbance and Recovery)算法、BFAST(Breaks For Additive andSeasonal Trend)算法、DBEST(Detecting Breakpoints and Esti-mating Segments inTrend)算法等。這些算法通過設定不同的規(guī)則和閾值，擬合時間序列曲線，尋找曲線變化的拐點，以達到將原始的時間序列初步分段的目的。接著，通過迭代的擬合與拐點尋找，時間序列曲線將被更加精準地分割。然而，這些時間序列分割與擬合方法需要大量預先設定的參數(shù)與閾值。對于大范圍的時間序列分析，仍然缺少簡化、高效、精準的時間序列分析方法，以實現(xiàn)人類活動對植被覆蓋變化的定量化分析。

因此，當前人類活動對植被覆蓋影響的定量分析仍有一定技術缺陷：

(1)高效且準確的遙感數(shù)據(jù)時間序列分析方法。

(2)大區(qū)域長時序的植被覆蓋與人類活動時間序列分析。

(3)人類活動對植被覆蓋變化影響的定量分析指標。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關技術中的問題，本發(fā)明提出一種人類活動對植被覆蓋變化的定量分析方法，以克服現(xiàn)有相關技術所存在的上述技術問題。

為此，本發(fā)明采用的具體技術方案如下：該方法包括以下步驟：