本發(fā)明涉及海岸帶海-陸地帶性格局提取,更具體的說(shuō)是涉及一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法。
背景技術(shù):
1、海岸帶是海洋和陸地交錯(cuò)過(guò)渡帶和響應(yīng)全球變化的生態(tài)脆弱區(qū),也是人類(lèi)活動(dòng)最為集中的區(qū)域之一。然而,由于人類(lèi)過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,導(dǎo)致海岸帶海-陸地帶性格局發(fā)生明顯變化,引發(fā)了各種生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。例如,過(guò)度的港口擴(kuò)張,使得海岸線(xiàn)發(fā)生不可逆變化,直接導(dǎo)致濱海濕地急劇萎縮;海岸帶生物也因棲息地?fù)p失而導(dǎo)致其多樣性減少;同時(shí),岸線(xiàn)變化引發(fā)的沿岸流異常,也會(huì)增加海岸侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。近岸人工養(yǎng)殖的過(guò)度擴(kuò)張,也會(huì)侵占濱海濕地,且其排放的廢水會(huì)加劇近海水域富營(yíng)養(yǎng)化。這些問(wèn)題的產(chǎn)生與區(qū)域過(guò)度土地利用開(kāi)發(fā)活動(dòng)和未能遵循土地利用海-陸地帶性分布及其變化規(guī)律密切相關(guān),嚴(yán)重威脅區(qū)域海岸帶的可持續(xù)發(fā)展。
2、然而,當(dāng)前常用的海岸帶條帶分割和分區(qū)方法,主觀的將海岸帶劃分為規(guī)則的條帶和小區(qū)域,可能會(huì)割裂各條帶或子區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)性;同時(shí),規(guī)則化的子條帶或子區(qū)域與海-陸地帶性格局的非勻質(zhì)性相悖,不易正確刻畫(huà)土地利用海-陸地帶性特征。因此,構(gòu)建一種準(zhǔn)確提取海岸帶土地利用海-陸地帶性格局的方法成為海-陸地帶性特征研究亟待解決的問(wèn)題。該問(wèn)題的解決,對(duì)于了解人為干擾下的海岸帶海-陸交互特征具有重要科學(xué)意義。
3、因此,提出一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)存在的困難,是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此,本發(fā)明提供了一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
2、一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,包括以下步驟:
3、利用海岸帶海岸線(xiàn)基線(xiàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建海岸帶剖面線(xiàn);
4、獲取海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù);
5、將海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行順序編號(hào)處理;
6、定義海岸帶土地利用海-陸梯度格局順序相似性指標(biāo);
7、構(gòu)建海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型;
8、通過(guò)海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型得到海岸帶土地利用海-陸地帶性格局。
9、上述的方法,可選的,構(gòu)建海岸帶剖面線(xiàn)的具體內(nèi)容為:
10、將條帶狀的海岸帶,按照垂直于海岸線(xiàn)方向,采樣為等距離間隔且垂直于海岸線(xiàn)的海岸帶剖面線(xiàn)。
11、上述的方法,可選的,獲取海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容為:
12、將海岸帶剖面線(xiàn)矢量數(shù)據(jù)與區(qū)域的遙感影像進(jìn)行疊加,通過(guò)目視解譯的方式獲取海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)。
13、上述的方法,可選的,將海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行順序編號(hào)處理的具體內(nèi)容為:
14、將海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)中每一條剖面線(xiàn)上的土地利用要素,按照由海域到陸域方向依次給每一個(gè)土地利用要素進(jìn)行1,2,3.....n的順序編號(hào),并將編號(hào)作為屬性信息賦予對(duì)應(yīng)的土地利用要素。
15、上述的方法,可選的,定義海岸帶土地利用海-陸梯度格局順序相似性指標(biāo)的具體內(nèi)容為:
16、海岸帶土地利用海-陸梯度格局順序相似性指標(biāo)的計(jì)算公式如下:
17、
18、其中,ssiij是剖面線(xiàn)i與剖面線(xiàn)j之間土地利用海-陸梯度格局相似性值;lcs(i,j)是剖面線(xiàn)i與剖面線(xiàn)j之間的最大相同子序列長(zhǎng)度;ci和cj分別是剖面線(xiàn)i與剖面線(xiàn)j土地利用要素個(gè)數(shù)。
19、上述的方法,可選的,構(gòu)建海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型的具體內(nèi)容為:
20、海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型的初始聚類(lèi)個(gè)數(shù)k和聚類(lèi)中心由樣本點(diǎn)密度ρ及與高密度點(diǎn)的最小距離δ構(gòu)建的決策圖來(lái)判別,其中,ρ計(jì)算所需的常數(shù)截?cái)嗑嚯xdc是被定義為所有樣本點(diǎn)間距離降序排列第3%位置。
21、上述的方法,可選的,樣本點(diǎn)密度ρ及與高密度點(diǎn)的最小距離δ的計(jì)算公式如下:
22、
23、其中,ρi是樣本點(diǎn)i的局部密度;dij是樣本點(diǎn)i與樣本點(diǎn)j之間的距離;dc是預(yù)定義的截?cái)嗑嚯x,當(dāng)x<0則χ(x)=1,否則χ(x)=0,δi是樣本點(diǎn)i到其他高密度樣本點(diǎn)的最小距離。
24、上述的方法,可選的,聚類(lèi)最優(yōu)結(jié)果判別指標(biāo)是由davies–bouldin即db指標(biāo)來(lái)表征,計(jì)算公式如下:
25、
26、db(k)是聚類(lèi)數(shù)k的驗(yàn)證值;wi或wj是類(lèi)簇i或j中所有樣本點(diǎn)到類(lèi)簇聚類(lèi)中心ci或cj的平均距離;cij是聚類(lèi)中心ci與cj之間的距離。
27、上述的方法,可選的,通過(guò)海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型得到海岸帶土地利用海-陸地帶性格局的具體內(nèi)容為:
28、海岸帶土地利用海-陸地帶性格局由聚類(lèi)結(jié)果中單類(lèi)簇土地利用覆蓋范圍占比及各土地利用在海-陸順序方向上的空間位置,確定類(lèi)簇土地利用海-陸梯度模式,從土地利用結(jié)構(gòu)及排列方式來(lái)得到區(qū)域海岸帶土地利用海-陸地帶性格局。
29、上述的方法,可選的,單一類(lèi)簇土地利用覆蓋范圍占比計(jì)算方式如下:
30、
31、其中,pt為某一類(lèi)簇中土地利用類(lèi)型t的覆蓋范圍占比;c為類(lèi)簇中土地利用類(lèi)型t的要素總數(shù);lt,n為類(lèi)簇中土地利用t第n要素的長(zhǎng)度;l為剖面線(xiàn)的長(zhǎng)度;m為類(lèi)簇所包含海岸帶剖面線(xiàn)總數(shù);
32、各土地利用在海-陸順序方向上的空間位置由土地利用到海域距離來(lái)表征,計(jì)算公式如下:
33、
34、其中,dt為某一類(lèi)簇中土地利用類(lèi)型t到海岸帶海域的平均距離;c為類(lèi)簇中土地利用類(lèi)型t的要素總數(shù);dt,n為類(lèi)簇中土地利用t第n要素到海域的距離;nt為類(lèi)簇中土地利用t的要素總數(shù)。
35、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知,與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明公開(kāi)提供了一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其有益效果為:
36、1)創(chuàng)新的將海岸帶簡(jiǎn)化為等距離間隔的海岸帶剖面線(xiàn),海岸帶剖面線(xiàn)既保留了海岸帶海-陸方向(垂直方向)上的地帶性特征,同時(shí)水平方向上海-陸地帶性特征的空間差異性也能由剖面線(xiàn)的差異性來(lái)表征,能夠有效揭示區(qū)域海岸帶的海-陸地帶性格局;
37、2)此外,針對(duì)土地利用海-陸梯度格局水平差異性,本發(fā)明構(gòu)建了海岸帶土地利用海-陸梯度格局順序相似性指標(biāo),為海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取提供了可能;
38、3)另外,基于聚類(lèi)的海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型主要利用數(shù)據(jù)自有特征來(lái)挖掘典型的海岸帶土地利用海-陸梯度格局,避免了人為主觀干擾,使得海岸帶的海-陸地帶性格局結(jié)果更加客觀;
39、4)基于海岸帶剖面線(xiàn)的處理方法和技術(shù)流程還能用于探究海-陸梯度上人為活動(dòng)的擴(kuò)張態(tài)勢(shì),也能提取海岸線(xiàn)的演變速度和過(guò)程,更是為海-陸統(tǒng)籌的海岸帶整體性研究提供了一種新途徑,對(duì)于了解人為干擾下的海岸帶海-陸交互特征具有重要現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)意義。
1.一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,構(gòu)建海岸帶剖面線(xiàn)的具體內(nèi)容為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,獲取海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,將海岸帶剖面線(xiàn)土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行順序編號(hào)處理的具體內(nèi)容為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,定義海岸帶土地利用海-陸梯度格局順序相似性指標(biāo)的具體內(nèi)容為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,構(gòu)建海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型的具體內(nèi)容為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,樣本點(diǎn)密度ρ及與高密度點(diǎn)的最小距離δ的計(jì)算公式如下:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,聚類(lèi)最優(yōu)結(jié)果判別指標(biāo)是由davies–bouldin即db指標(biāo)來(lái)表征,計(jì)算公式如下:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,通過(guò)海岸帶土地利用海-陸梯度格局聚類(lèi)模型得到海岸帶土地利用海-陸地帶性格局的具體內(nèi)容為:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種海岸帶土地利用海-陸地帶性格局提取方法,其特征在于,單一類(lèi)簇土地利用覆蓋范圍占比計(jì)算方式如下: