本發(fā)明涉及遙感，尤其是涉及一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、草地是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。草原不僅對(duì)支持生態(tài)系統(tǒng)功能、服務(wù)和數(shù)百萬(wàn)人的生計(jì)至關(guān)重要，而且在保護(hù)生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)和全球生物地球化學(xué)循環(huán)方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

2、然而，幾十年來(lái)，由于頻繁的人類(lèi)活動(dòng)和環(huán)境變化，草原已經(jīng)嚴(yán)重退化。草原退化不僅造成巨大的環(huán)境問(wèn)題，如土壤侵蝕和土地荒漠化，而且對(duì)人類(lèi)賴(lài)以生存的食物、飼料、燃料和藥品構(gòu)成巨大威脅。因此，草原退化已逐漸成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。由于不同的土地利用數(shù)據(jù)之間數(shù)據(jù)的不一致性，以及不同的植被指數(shù)之間存在差異，導(dǎo)致了難以獲取準(zhǔn)確的草地退化分布及面積信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明第一個(gè)目的在于，提供一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法。

2、為此，本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，主要步驟包括：

4、s1、選取mcd12q1、cci-lc、globeland30、cnlucc和clcd五種土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

5、s2、將五種土地利用數(shù)據(jù)疊加獲取草地分布及面積時(shí)間序列數(shù)據(jù)；

6、對(duì)比草地分布時(shí)間序列數(shù)據(jù)，將在這一時(shí)間序列內(nèi)都為草地的區(qū)域選出作為恒定草地；

7、s3、采用theil-sen?median方法結(jié)合mann-kendall檢驗(yàn)，分析ndvi、evi、lai、sif、npp和gpp六種植被指數(shù)在時(shí)間序列內(nèi)變化趨勢(shì)；

8、s4、根據(jù)六種植被指數(shù)變化趨勢(shì)，確定時(shí)間序列內(nèi)草地退化區(qū)域及面積。

9、在采用上述技術(shù)方案的同時(shí)，本發(fā)明還可以采用或者組合采用如下技術(shù)方案：

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s1中，預(yù)處理過(guò)程包括：將分辨率統(tǒng)一為1km，合并五種土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)中的草地類(lèi)型。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s2中，將五種土地利用數(shù)據(jù)疊加在arcgis中運(yùn)用疊置分析實(shí)現(xiàn)。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s2中，選定為草地土地利用類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)為：五種土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)中至少有三種顯示該區(qū)域?yàn)椴莸亍?/p>

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s3中，ndvi、evi、lai、sif、npp和gpp六種植被指數(shù)的theil-sen?median方法和mann-kendall檢驗(yàn)的計(jì)算方法如下：

14、theil-sen?median方法計(jì)算公式如下：

15、

16、其中，β代表植被指數(shù)的變化趨勢(shì)，median()代表中值函數(shù)，i和j代表時(shí)間序列，xi和xj代表在i和j時(shí)刻的植被指數(shù)的像素值；當(dāng)β>0時(shí)，表示該像素的植被指數(shù)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)β<0時(shí)，表示該像素的植被指數(shù)呈下降趨勢(shì)；

17、mann-kendall(mk)檢驗(yàn)是一種非參數(shù)檢驗(yàn)，用于檢驗(yàn)時(shí)間序列的趨勢(shì)性，不受缺失值和異常值的影響；這種方法的測(cè)量結(jié)果不需要服從正態(tài)分布，適用于長(zhǎng)時(shí)間序列的顯著性檢驗(yàn)；檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量s是用以下公式計(jì)算的：

18、

19、其中，n是系列中的數(shù)據(jù)數(shù)，(xj-xi)是相鄰年份的植被指數(shù)之差，sgn()是符號(hào)函數(shù)，可計(jì)算為：

20、

21、趨勢(shì)檢驗(yàn)使用檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量z進(jìn)行，z值計(jì)算為：

22、

23、其中，var由以下公式計(jì)算：

24、

25、z服從于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布；在給定的顯著性水平(α＝0.05)下，當(dāng)|z|>1.96時(shí)，意味著該趨勢(shì)已經(jīng)通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，其可靠性為95％。

26、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s4中，選取各個(gè)植被指數(shù)的mann-kendall檢驗(yàn)結(jié)果中β<0是區(qū)域，并判定為草地呈退化趨勢(shì)。

27、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s4中，可以根據(jù)下表1中β和z值來(lái)判定草地退化區(qū)域和綠化區(qū)域：

28、表1mann-kendall(mk)檢驗(yàn)參數(shù)分類(lèi)

29、

30、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s4中，六種植被指數(shù)中有一種植被指數(shù)呈退化趨勢(shì)即判定該區(qū)域草地為退化。

31、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：步驟s4中，將六種植被指數(shù)中顯示草地退化的區(qū)域疊加得到草地退化分布和面積。

32、本發(fā)明第二個(gè)目的在于，提供基于前文所述的方法的電子設(shè)備。

33、為此，本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

34、一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器、通信接口、存儲(chǔ)器和通信總線，所述處理器、通信接口、存儲(chǔ)器之間通過(guò)通信總線完成相互間的通信，

35、存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，

36、處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲(chǔ)器上所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)前文所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法步驟。

37、本發(fā)明還有一個(gè)目的在于，提供基于前文所述方法的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

38、為此，本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

39、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前文所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法步驟。

40、本發(fā)明提供一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法、設(shè)備及介質(zhì)，通過(guò)選取mcd12q1、cci-lc、globeland30、cnlucc和clcd五種土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將五種土地利用數(shù)據(jù)疊加獲取草地分布及面積時(shí)間序列數(shù)據(jù)；對(duì)比草地分布時(shí)間序列數(shù)據(jù)，將在這一時(shí)間序列內(nèi)都為草地的區(qū)域選出作為恒定草地；選取ndvi、evi、lai、sif、npp和gpp六種植被指數(shù)，采用theil-sen?median方法結(jié)合mann-kendall檢驗(yàn)，分析六種植被指數(shù)在時(shí)間序列內(nèi)變化趨勢(shì)，最終確定草地退化區(qū)域及面積。本發(fā)明解決了單一土地利用數(shù)據(jù)以及遙感數(shù)據(jù)的不確定性以及多種數(shù)據(jù)之間不一致性的問(wèn)題，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)定草地退化精度高的特點(diǎn)。本發(fā)明主要解決草地退化測(cè)定的問(wèn)題，為草地退化治理以及退化草地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s1中，預(yù)處理過(guò)程包括：將分辨率統(tǒng)一為1km，合并五種土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)中的草地類(lèi)型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s2中，將五種土地利用數(shù)據(jù)疊加在arcgis中運(yùn)用疊置分析實(shí)現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s2中，選定為草地土地利用類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)為：五種土地利用類(lèi)型數(shù)據(jù)中至少有三種顯示該區(qū)域?yàn)椴莸亍?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s3中，ndvi、evi、lai、sif、npp和gpp六種植被指數(shù)的theil-sen?median方法和mann-kendall檢驗(yàn)的計(jì)算方法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s4中，選取各個(gè)植被指數(shù)的mann-kendall檢驗(yàn)結(jié)果中β<0是區(qū)域，并判定為草地呈退化趨勢(shì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s4中，六種植被指數(shù)中有一種植被指數(shù)呈退化趨勢(shì)即判定該區(qū)域草地為退化。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法，其特征在于：步驟s4中，將六種植被指數(shù)中顯示草地退化的區(qū)域疊加得到草地退化分布和面積。

9.一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器、通信接口、存儲(chǔ)器和通信總線，所述處理器、通信接口、存儲(chǔ)器之間通過(guò)通信總線完成相互間的通信，其特征在于：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種融合多源遙感數(shù)據(jù)測(cè)定草地退化的方法、設(shè)備及介質(zhì)，通過(guò)選取MCD12Q1、CCI?LC、Globeland30、CNLUCC和CLCD五種土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將五種土地利用數(shù)據(jù)疊加獲取草地分布及面積時(shí)間序列數(shù)據(jù)；對(duì)比草地分布時(shí)間序列數(shù)據(jù)，將在這一時(shí)間序列內(nèi)都為草地的區(qū)域選出作為恒定草地；選取NDVI、EVI、LAI、SIF、NPP和GPP六種植被指數(shù)，采用Theil?Sen?Median方法結(jié)合Mann?Kendall檢驗(yàn)，分析六種植被指數(shù)在時(shí)間序列內(nèi)變化趨勢(shì)，最終確定草地退化區(qū)域及面積。本發(fā)明解決了單一土地利用數(shù)據(jù)以及遙感數(shù)據(jù)的不確定性以及多種數(shù)據(jù)之間不一致性的問(wèn)題，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)定草地退化精度高的特點(diǎn)。本發(fā)明主要解決草地退化測(cè)定的問(wèn)題，為草地退化治理以及退化草地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：郭子豪,包建國(guó),吳偉勇,王蕾,張曉璐,于海蘭,張黎慶,魏俊,黃澤,郭聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9