森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，包括：獲取樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)，以及樣地的健康等級；根據(jù)樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)和健康等級訓(xùn)練分類器模型；獲取區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)；使用訓(xùn)練得到的分類器模型對森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級分布圖。通過本發(fā)明，分類器模型的特點在于需要樣本數(shù)據(jù)少但適用范圍大，在應(yīng)用到區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析時，依賴小數(shù)據(jù)量的樣地數(shù)據(jù)即可建立可靠度較高的模型，應(yīng)用到區(qū)域森林范圍的環(huán)境數(shù)據(jù)時，可以快速分析出森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。
【專利說明】森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002]由于森林覆蓋區(qū)域較大，地形復(fù)雜，收集到的數(shù)據(jù)有限，因此，很難對區(qū)域范圍的森林健康進(jìn)行全面評價。已有的研究方法都是在對一定范圍內(nèi)的樣地進(jìn)行全面調(diào)查，在此基礎(chǔ)上，對所調(diào)查的樣地進(jìn)行健康評價，如果想搞清楚較大區(qū)域的森林健康狀況，需要耗費大量的人力、物力、財力和很長的時間，進(jìn)行樣地調(diào)查，所以，隨著區(qū)域面積的增大，森林生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)查將很難實現(xiàn)。
[0003]如何實現(xiàn)在有限的人力、物力、財力和時間內(nèi)，通過對有效數(shù)量的樣地的調(diào)查，實現(xiàn)對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康的快速評價，是目前要解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，通過對有效數(shù)量的樣地的調(diào)查，實現(xiàn)對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康的快速評價。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，包括:獲取樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)，以及所述樣地的健康等級；根據(jù)所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)和健康等級，訓(xùn)練分類器模型；獲取區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)；使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級分布圖。
[0006]可選地，前述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括:根據(jù)對所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間與對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間之間的差別，對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0007]可選地，前述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括:根據(jù)所述樣地的地理位置與所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的地理位置之間的差別，對于所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0008]可選地，前述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在訓(xùn)練分類器模型之前，還包括:將所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)；在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括:將所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為所述預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)。
[0009]可選地，前述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，所述分類器模型為SVM (支持向量機(jī))模型。
[0010]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法至少具有下列優(yōu)點: 分類器模型的特點在于需要樣本數(shù)據(jù)少但適用范圍大，在應(yīng)用到區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析時，依賴小數(shù)據(jù)量的樣地數(shù)據(jù)即可建立可靠度較高的模型，應(yīng)用到森林范圍的環(huán)境數(shù)據(jù)時，可以快速分析出區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。
[0011]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0013]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特點可由任何合適形式組合。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例提出的一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，包括: 步驟110，獲取樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)，以及樣地的健康等級。本實施例中對樣地不做限制，例如，已知的較典型的生態(tài)系統(tǒng)(可以準(zhǔn)確判斷其健康等級)；對環(huán)境數(shù)據(jù)的類型不做限制，可以是每個樹木的胸徑(用胸圍尺實測)，樹高(用望遠(yuǎn)測樹儀實測)，草本和灌木的種類、數(shù)量(灌木是5米X 5米樣方，草本是I米X I米樣方，然后實測)，生物量(喬木生物量采用挖全株，烘干，實測，(也可以采用他人經(jīng)驗公式);草本和灌木生物量是挖全株，烘干，實測)，土壤水分物理性質(zhì)(采用環(huán)刀法)，土壤氮磷鉀含量(樣地取土樣，帶回實驗室，用常規(guī)土化分析方法測定)，等等。
[0015]步驟120，根據(jù)樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)和健康等級，訓(xùn)練分類器模型?，F(xiàn)有的分類器模型訓(xùn)練方法較成熟，多種類型方法均適用于本實施例的技術(shù)方案。
[0016]步驟130，獲取區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0017]步驟140，使用訓(xùn)練得到的分類器模型對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級分布圖。
[0018]在本實施例的技術(shù)方案中，分類器模型的特點在于需要樣本數(shù)據(jù)少但適用范圍大，在應(yīng)用到區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析時，依賴小數(shù)據(jù)量的樣地數(shù)據(jù)即可建立可靠度較高的模型，應(yīng)用到大范圍森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)時，可以快速分析出區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在步驟140之前，還包括:
根據(jù)對樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間與對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間之間的差別，對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0020]在本實施例的技術(shù)方案中，因為獲取時間的不同往往對獲取的數(shù)據(jù)造成影響，例如，在不同季節(jié)對同一區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)會有所不同，但該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級不變；本實施例的技術(shù)方案中考慮到了獲取時間的差別，保證樣地環(huán)境數(shù)據(jù)與區(qū)域森林環(huán)境數(shù)據(jù)之間的一致性，從而使得對健康等級的分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在步驟130之前，還包括:
根據(jù)樣地的地理位置與區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的地理位置之間的差別，對于區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
[0022]在本實施例的技術(shù)方案中，因為所在地地理位置的不同帶來的溫度、氣候等問題往往對獲取的數(shù)據(jù)造成影響，相同健康等級的區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)由于其地理位置不同，造成采集到的數(shù)據(jù)也有所不同；本實施例的技術(shù)方案中考慮到了地理位置的差別，保證樣地環(huán)境數(shù)據(jù)與區(qū)域森林環(huán)境數(shù)據(jù)之間的一致性，從而使得對健康等級的分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，在步驟120之前，還包括:將樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)；在步驟140之前，還包括:將區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)。
[0024]在本實施例的技術(shù)方案中，將樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)與區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使得部分不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化，這會使應(yīng)用到分類器的數(shù)據(jù)更加規(guī)范，有利于準(zhǔn)確地對區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級進(jìn)行分類。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，分類器模型為SVM模型。在本實施例中，建立基于支持向量機(jī)(SVM)的區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康快速評價模型，以林業(yè)二類調(diào)查數(shù)據(jù)或林場的三類數(shù)據(jù)為預(yù)測集，對整個研究區(qū)的區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行全面評價。支持向量機(jī)(Support Vector Machine, SVM)的優(yōu)點:(I) SVM是一種有堅實理論基礎(chǔ)的新穎的小樣本學(xué)習(xí)方法。它基本上不涉及概率測度及大數(shù)定律等，不需要先驗概率問題，其不同于現(xiàn)有的統(tǒng)計方法。(2)SVM的最終決策函數(shù)只由少數(shù)的支持向量所確定，計算的復(fù)雜性取決于支持向量的數(shù)目，而不是樣本空間的維數(shù)，這在某種意義上避免了“維數(shù)災(zāi)難”。(3) SVM克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和樣本容量的影響大，容易出現(xiàn)過學(xué)習(xí)或低泛化能力的不足，SVM對于小樣本數(shù)據(jù)分析具有出色的學(xué)習(xí)能力和推廣能力。
[0026]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，其特征在于，包括: 獲取樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)，以及所述樣地的健康等級； 根據(jù)所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)和健康等級訓(xùn)練分類器模型； 獲取區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)； 使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的健康等級分布圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，其特征在于，在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括: 根據(jù)對所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間與對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取時間之間的差別，對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，其特征在于，在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括: 根據(jù)所述樣地的地理位置與所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的地理位置之間的差別，對于所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，其特征在于，在訓(xùn)練分類器模型之前，還包括: 將所述樣地的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)； 在使用訓(xùn)練得到的分類器模型對所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之前，還包括: 將所述區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)處理為所述預(yù)設(shè)形式的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的森林生態(tài)系統(tǒng)健康分析方法，其特征在于，所述分類器模型為SVM (支持向量機(jī))模型。
【文檔編號】G06Q50/00GK104200386SQ201410469089
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】楊新兵, 魯紹偉, 曹云生, 盧振啟 申請人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)