一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法和装置

技术领域

本发明涉及土地资源勘测技术领域，尤其涉及一种基于土地利用图斑的土地资源可视 化计算方法和装置。

背景技术

土地是由多项要素组成的复杂的系统，因此，在有关土地资源的研究中要综合考虑土 地利用的所有要素，这就要求通过将定性分析与定量计算相结合的角度出发，综合的研究 有关土地资源监测指标的计算方法。

从支撑地理复杂问题研究分析的角度出发，地理计算应包括四项“能动技术(enabling  technologies，ETs)”：计算器体系与设计(ET1)；搜索、分类、预测与建模(ET2)； 知识发现(ET3)；可视化(ET4)。其中，ET2涵盖了当代计算机科学中有关智能计算与 分析的核心技术；而ET3则强调了地理计算与传统计算方法的根本不同在于，地理计算不 但强调对于面向数值计算方法的研究，如空间统计、数据挖掘等，而且强调对于基于知识 的计算过程与方法的研究，强调基于知识与面向数值两种计算方法的紧密集成；而将ET3 与ET4相结合,将能够研究出具有可视化引导能力的知识发现方法，以满足基于现代计算机 环境与技术条件下解决复杂且具有不确定性的地理或地球科学问题过程中，地理学者能够 最大程度地实现与地理计算技术之间的互动与交流，通过提升基于知识的智能计算水平， 提高地理计算解决复杂地理问题的能力。

显然，经验是人类知识的一种重要形式，它在解决复杂地球科学领域问题中具有不容 忽视的重要作用。土地作为自然与社会经济相结合的综合体，对它的研究在重视数量方法 的同时，还要重视经验之类的方法。如前所述，具有可视化引导能力的知识发现方法，将 使地理学者能够最大程度地实现与地理计算技术之间的互动与交流，从而提高地理计算解 决复杂地理问题的能力。而这种具有可视化引导能力的知识发现方法在有关土地资源的研 究中实质上就是一种土地资源可视化经验建模计算方法。

地理计算的主动性理论表明，地理能动意象思维方法是以地理空间意象图式为核心， 集数据的组织、图形/图象的表达、模型方法的应用为一体的统一过程，是基于意象图式 (“象”)之上的数据(“数”)、图形/形象(“形”)、模型方法(“理”)的有机结 合；在地理计算研究中，如果以地理空间意象图式为核心，实现与地理数据组织、地理模 型分析、地图可视化工具相结合的计算、分析与应用，就能够实现针对地理复杂问题的、 以经验知识驱动为主的、面向任务解决方案的、人可调控的可视化计算；该计算将使得地 理计算融地理的直觉思维、形象思维、经验知识、科学计算为一体，具有基于地理经验知 识的有效控制与积极引导下的主动计算特点。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术的土地资 源可视化计算方案并不理想，不能为土地监测与评价提供动态与更加准确的解决方法和决 策支持。

发明内容

本发明实施例提供一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法和装置，其土地 资源可视化计算结果更加精准，能为土地监测与评价提供动态与更加准确的解决方法和决 策支持，并提高解决土地生态系统复杂问题的能力。

一方面，本发明实施例提供了一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法，所 述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法包括：获取研究区域图斑数据；对所述研 究区域图斑数据中的每一个图斑分别对应赋予一要素指标值，生成图斑和要素指标值分别 对应的研究任务业务表单；根据所述研究任务业务表单，利用土地业务经验模型计算公式， 获取所述研究区域图斑的计算结果。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算装置， 所述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算装置包括：数据采集接口，用于获取研究区 域图斑数据；处理器，与所述数据采集接口耦接，用于对所述研究区域图斑数据中的每一 个图斑分别对应赋予一要素指标值，生成图斑和要素指标值分别对应的研究任务业务表 单，并根据所述研究任务业务表单，利用土地业务经验模型计算公式，获取所述研究区域 图斑的计算结果；存储器，分别与所述处理器和所述数据采集接口相耦接，用于存储通过 所述数据采集接口获取的研究区域图斑数据和通过所述处理器获取的所述研究区域图斑 的计算结果。

上述技术方案具有如下有益效果：该方案能为土地监测与评价提供动态与更加准确的 解决方法和决策支持，将使土地业务工作者能够最大程度地通过与有关土地资源的监测要 素指标数据、经验模型之间的互动，提高了解决土地生态系统复杂问题的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法流程图；

图2为本发明实施例一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算装置结构示意图；

图3为本发明应用实例一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法流程 图，所述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法包括：

101、获取研究区域图斑数据；

102、对所述研究区域图斑数据中的每一个图斑分别对应赋予一要素指标值，生成图 斑和要素指标值分别对应的研究任务业务表单；

103、根据所述研究任务业务表单，利用土地业务经验模型计算公式，获取所述研究 区域图斑的计算结果。

优选的，所述获取研究区域图斑数据，包括：根据土地资源研究任务行政区划及所在 区域，获取研究区域图斑数据。

优选的，所述土地业务经验模型计算公式为预设要素指标权重和预设要素指标计算关 系的土地业务经验模型计算公式。

优选的，所述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算方法还包括：利用所述研究区 域图斑的已有计算结果，对计算获取的所述研究区域图斑的计算结果进行多次反馈调节， 获取反馈调节后的所述研究区域图斑的计算结果。

优选的，所述对计算获取的所述研究区域图斑的计算结果进行多次反馈调节的，包括： 通过如下一种或多种反馈调节方式：调整要素指标、调整要素指标权重、调整重设要素指 标计算关系，对计算获取的所述研究区域图斑的计算结果进行多次反馈调节。

对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种基于土地利用图斑的土地 资源可视化计算装置结构示意图，所述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算装置包 括：

数据采集接口21，用于获取研究区域图斑数据；

处理器22，与所述数据采集接口21耦接，用于对所述研究区域图斑数据中的每一个 图斑分别对应赋予一要素指标值，生成图斑和要素指标值分别对应的研究任务业务表单， 并根据所述研究任务业务表单，利用土地业务经验模型计算公式，获取所述研究区域图斑 的计算结果；

存储器23，分别与所述处理器22和所述数据采集接口21相耦接，用于存储通过所述 数据采集接口21获取的研究区域图斑数据和通过所述处理器22获取的所述研究区域图斑 的计算结果。

优选的，所述数据采集接口21，具体用于根据土地资源研究任务行政区划及所在区域， 获取研究区域图斑数据；所述数据采集接口为如下之一：通用串行总线USB接口、外设部 件互连标准PCI接口。

优选的，所述土地业务经验模型计算公式为预设要素指标权重和预设要素指标计算关 系的土地业务经验模型计算公式。

优选的，所述基于土地利用图斑的土地资源可视化计算装置还包括：反馈调节器24， 分别与所述处理器22和所述存储器23相耦接，用于利用所述研究区域图斑的已有计算结 果，对计算获取的所述研究区域图斑的计算结果进行多次反馈调节，获取反馈调节后的所 述研究区域图斑的计算结果，并存储于所述存储器中。

优选的，所述反馈调节器24，进一步具体用于通过如下一种或多种反馈调节方式： 调整要素指标、调整要素指标权重、调整重设要素指标计算关系，对计算获取的所述研究 区域图斑的计算结果进行多次反馈调节。

以下通过具体应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明：

本发明应用实例提供一种土地资源可视化经验建模计算方法和系统，针对有关土地资 源的复杂问题研究，基于人机交互环境，实现一种以土地利用图斑为基本计算单元的、以 经验知识驱动为主的、面向业务监测要素的、人可调控的可视化计算方法，为土地监测与 评价提供动态与更加准确的解决方法和决策支持，提高解决土地生态系统复杂问题的能 力。

如图3所示，为本发明应用实例一种基于土地利用图斑的土地资源可视化计算流程示 意图，具体包括：

1、获取研究区域图斑数据

基于第二次全国土地调查图斑数据，根据土地资源研究任务行政区划及所在区域，获 取研究区域图斑数据。

2、生成研究任务业务表单

研究人员通过对研究任务的分析，明确有关任务研究所需要的要素指标，通过指标赋 值方法，将研究区域不同要素指标值赋予每一个对应图斑，以形成有关研究任务的业务表 单数据。

研究任务业务表单是一个动态表单，它会随着有关任务研究对于要素指标的调整而不 断发生变化，直至所有要素指标能够满足有关任务研究的需要。

3、建立经验模型(利用土地业务经验模型计算公式)

基于人机交互环境，以土地利用图斑为基本计算单元，针对研究问题，应用经验知识， 基于“土地业务经验模型计算公式”，对要素指标赋予权重，并设定要素指标之间的计算 关系，从而建立经验模型。

(1)要素指标权重设置

有关土地资源研究必然涉及多个要素指标，由于不同要素指标对土地资源变化的影响 力不同，而各个指标之间的影响力差异性可通过权重来量度。因此，科学合理地分配指标 权重，对有关土地资源要素指标的计算具有重要意义。

研究人员可通过“土地业务经验模型计算公式”自主选择指标并对其进行权重设置， 以确定每个指标对计算结果的贡献值。

(2)要素指标计算关系设定

要素指标间的计算关系包括加、减、乘、除，也包括高等数学计算函数，研究人员可 通过“土地业务经验模型计算公式”自主选择设定各个指标间的数学计算组合方式，以实 现对于土地资源综合监测数据的经验建模计算。

4、研究区域图斑计算结果分析

要素指标间的计算关系一经确定，即可通过“土地业务经验模型计算公式”得到区域 图斑计算结果。通过对计算结果进行分级渲染，可生成有关任务研究的结果图。通过野外 实地调查或与已有相关研究成果的比较研究，对计算结果图进行误差分析，寻找并发现结 果图中计算不正确或误差较大的地方，然后通过对于计算结果的多次反馈调节、计算，直 至获得满意计算结果为止。

5、计算结果反馈调节

经过实地调查或与已有研究成果进行对比分析后，若发现计算结果并不能很好的满足 研究任务的目的，可通过对计算结果进行多次反馈调节、计算，以得到更加准确、清晰的 计算结果。如图1所示，计算结果的反馈调节方式包括调整要素指标、调整权重、重设计 算关系。

(1)调整要素指标

有关土地资源研究涉及气候状况、水文状况、地质地貌、植被覆盖状况、生物状况、 环境污染状况等多方面因素，而且，由于不同的研究区域所具有的自然、经济、社会条件 不尽相同，其所面临的研究问题又不一样，因此对这些问题有影响的指标也不尽相同。针 对某一具体区域的研究任务，通过经验选择和取舍的要素指标，可能需要通过多次反复调 整，或增加或减少要素指标，直至形成代表性最强的指标体系，以满足有关区域的问题研 究。

(2)调整权重

要素指标的权重直接关系到最终分析结果的正确程度。某项要素指标对有关土地资源 的研究分析影响大或重要，则该项指标的权重就大。在实际工作中，针对有关要素指标权 重的确定主要根据作业人员的主观经验加以确定。若在要素指标权重确定情况下所完成的 分析成果不够准确，可尝试通过调整各项指标权重，以获得更加准确的分析结果。

(3)重设计算关系

各个指标间的数学计算关系对最终的综合分析结果有着十分重要的影响。确定了权重 的指标之间如何通过准确建立数学计算关系以实现对于有关研究任务准确分析，由于土地 问题的复杂性，常常需要不断重复尝试建立各项指标间的数学计算关系，以得到较为理想 的有关研究问题的经验表达模型。

通过上述三种反馈调节方式，将使土地业务工作者能够最大程度地通过与有关土地资 源的监测要素指标数据、经验模型之间的互动，提高解决土地生态系统复杂问题的能力。

从上面所述内容可以看出，本发明应用实例是一种基于人机交互环境、以土地利用图 斑为基本计算单元、以经验知识驱动为主、面向业务监测要素、人可调控的可视化计算； 该方案将使土地业务工作者能够最大程度地通过与有关土地资源的监测要素指标数据、经 验模型之间的互动，提高了解决土地生态系统复杂问题的能力。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative  logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为 清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative  components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软 件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的 应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保 护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字 信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门 或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用 处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微 控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处 理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似 的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模 块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM 存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意 形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒 介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。 处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和 存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、 固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒 介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑 存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是 任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不 限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置， 或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或 特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读 媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光 纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被 包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射 盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光 学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细 说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的 保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。