[发明专利]一种土地利用面积估算方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境领域，特别涉及一种土地利用面积估算技术。

背景技术

当今社会，农业生产在经济利益驱动下对区域生态环境产生了明显胁迫，包括过量施用农药和化肥导致严重的农业面源污染；改变土地利用结构，破坏生态系统的生态平衡，生态系统自净能力降低。此外，人为的田间管理模式也会影响流域尺度生态环境质量。

农业面源污染控制一直是我国生态环境领域研究热点。不同田间管理模式、土地利用方式等人类活动对流域尺度下的面源污染控制的影响，是当前研究的热点之一。地理信息系统技术与面源污染模型相结合，一方面将新开发的模型用于农业面源污染预测，以及各种农业管理措施对流域水质及负荷的影响；另一方面应用现有模型对流域的面源污染进行评估，开展了一系列研究并被引入到实际应用中，取得了一定成果。

面源污染模型通过对整个流域系统及其内部发生的复杂过程进行定量描述，识别其污染物主要来源、传输和迁移路径，分析面源污染产生的时间和空间特征，计算和预报污染产生的消减和负荷及其对水体的影响，评估土地利用变化以及不同管理与技术措施对面源污染负荷和水质的影响，为开展农业生态系统的生态调控提供依据。国外面源污染模型的发展过程大致经历了4个阶段，即经验统计模型、机理模型、功能模型，以及引入3S技术和不确定性的改进版模型。美国国家环保局网站2013年列出93模型。其中，SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是一种比较常用的功能模型。

由于在土地选择模型中选择出的土地一般均面积过大，如果将整块土地改为某分类的土地，将会造成土地资源的极大浪费，必然不适用现有土地资源不足的国情。但现有技术中，还无法进行基于面源污染进行各分类土地的面积估算，同时由于地形地貌的多变，各分类土地的分布较广，采用人工经验进行估算的话其可信度也将不尽人意。例如，在流行的SWAT等环境模拟模型中，土地利用变化仅是输入因素，并不是输出成果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土地利用面积估算方法及其装置，使得实现基于面源污染进行各分类土地的面积估算。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种土地利用面积估算方法，包含以下步骤：

A.获取各待估算土地的空间数据、种植园空间数据和超密地表径流矢量数据；

B.利用所述空间数据、所述种植园空间数据和所述超密地表径流矢量数据，对各待估算土地进行空间形态分析，得到各待估算土地的上游种植园及上游土地间的树型结构，所述树型结构为种植园-土地对应结构；

C.利用递归算法估算该树型结构中待估算土地的累积污染值；

其中，一土地的累积污染值利用其所有直联土地的累积污染值之和与其所有直联土地改造为湿地水塘后对污染的消减计算；顶层土地的累积污染值与其上游各种植园的污染产生之和有关，与其至其上游种植园的距离有关；所述直联土地为一土地上一层的土地，且两个土地间无其他土地；

D.估算并导出各所述待估算土地的利用面积。

本发明的实施方式还提供了一种土地利用面积估算装置，包含以下模块：

获取模块，用于获取各待估算土地的空间数据、种植园空间数据和超密地表径流矢量数据；

分析模块，用于利用所述空间数据、所述种植园空间数据和所述超密地表径流矢量数据，对各待估算土地进行空间形态分析，得到各待估算土地的上游种植园及上游土地间的树型结构，所述树型结构为种植园-土地对应结构；

污染值估算模块，利用递归算法估算该树型结构中待估算土地的累积污染值；

其中，一土地的累积污染值利用其所有直联土地的累积污染值之和与其所有直联土地改造为湿地水塘后对污染的消减计算；顶层土地的累积污染值与其上游各种植园的污染产生之和有关，与其至其上游种植园的距离有关；所述直联土地为一土地上一层的土地，且两个土地间无其他土地；

估算模块，用于估算并导出各所述待估算土地的利用面积。

本发明实施方式相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：首先利用各类地理数据对待估算土地进行空间形态分析，将复杂的地表形态，抽象为种植园-土地对应结构，也就是共流的种植园与土地间的对应结构，也就是抽象为一个树型结构；再在该树型结构中，根据递归算法和反距离加权算法对待估算土地的累积污染值进行估算并导出。利用“源-流-汇”系统控制理论，使得土地利用面积的估算形成一个数学模型，在进行估算时，只需获得各类地理数据，即可对各土地利用面积进行全面并准确的估算，弥补了现有技术中基于面源污染进行各分类土地面积估算的空白。