[发明专利]一种多源空间数据的快速融合运算方法

说明书

技术领域

本发明属于多源空间数据融合技术领域，涉及一种多源空间数据的快速融合运算方法。

背景技术

自然与人文地理、生态和气象领域的研究工作中不同格式、不同要素、不同分辨率等多源空间数据的出现使人们对数据的处理和分析面临新的挑战。由于空间数据的复杂多样，在有关研究分析中，数据的处理往往严重滞后于数据的获取，即人们对遥感数据的分析和利用程度远远落后于数据源增加的速度，这直接影响大量具有高成本数据的使用效益。在全球变化不断加剧和科学技术迅猛发展的当下，亟需探索一种能够融合生态、环境、气候、地形、经济、人口等多要素数据，快速定量化分析相关领域复杂问题的技术。

生态敏感性反映生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反应程度，表明发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小，并能落实到具体的空间区域。敏感性高的区域，当受到人类不合理活动的影响时，容易产生生态环境问题，是生态环境保护和恢复建设的重点。生态敏感性的评价不仅能够用于识别生态环境的敏感性及其区域差异，同时也广泛用于生态功能区划、生态安全格局、生态规划、生态风险、土地资源承载力、用地适宜性、生态系统管理等的评价和分析，这对于实施区域间不同的生态系统管理措施，协调生态系统与土地利用间的冲突，恢复或维持区域生态系统稳定性与可持续性具有重要的现实意义。

近年来，生态敏感性分析已从针对一定范围内单一的生态环境问题，如水土流失、土壤侵蚀和土地沙漠化敏感性、土壤盐渍化敏感性等，逐渐向较大尺度的多因子综合敏感性评价方面发展。为了提高评价的真实性和科学性，大尺度、多因子的生态敏感性综合评价需要融合土壤、地形、植被分布、降水、水资源分布等多因子信息。然而，土壤、地形、植被分布等数据往往具有不同来源、格式或分辨率等，若分别对其进行处理，不仅耗时，且存在多次重复操作。因此，我们需要一种多源空间数据的融合方法，能够快速解决格式、分辨率不统一等问题，并可根据研究需要设置灵活的信息融合模型，得到融合后的综合信息，用于决策参考或开展相关领域的评价和分析。这种多源空间数据融合方法将会节省大量时间，同时避免信息冗余，帮助管理层制定准确、合理的生态保护政策和决策。

NetCDF数据格式介绍：NetCDF(Network Common Data Format)，即网络通用数据格式，提供一种可以通用的数据存取方式，数据的属性包括单点的观测值、时间序列、规则排列的网格以及数据说明。对NetCDF文件的操作主要有读和写两个方面，在了解这两个方面内容之前，首先需要了解NetCDF文件的结构，NetCDF以栅格方式存储数据及数据的空间位置和时间信息，NetCDF可以存储海量气象数据、生态数据、遥感数据以及任何具有空间属性的数据，以NetCDF格式存储的数据可以用R语言、NCL语言、CDO轻松对数据进行统计分析和可视化。国际著名的气象和环境组织如中国国家气象局、东英格利亚大学研究所(CRU)、美国大学大气研究会(UCAR)、美国国家大气科学研究中心(NCAR)、美国国家航空航天局(NASA)和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的气象、冰雪、遥感、土壤和植被的观测数据和再分析数据均采用NetCDF作为数据存储方式之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多源空间数据的快速融合运算方法，该方法基于栅格格点的多源空间数据融合和具有明确物理意义的数学模型，结合具有空间分析和空间数据处理功能的程序设计和工具软件实现多源空间数据融合方法，根据数学模型解决多源空间数据融合的需求，系统功能灵活，用户可以应用本发明结合自己设计的数学模型进行数据融合。该方法将为不同尺度气候、生态环境及人文等多源数据耦合分析计算提供技术保障，从而为人类活动影响下的气候变化、土地利用、植被动态变化和生态环境变化的定量研究提供新的途径。

其具体技术方案为：

一种多源空间数据的快速融合运算方法，包括以下步骤：

(1)确定研究区域并获得研究区的shp格式矢量边界文件，如果没有shp格式矢量边界文件，可以在已知坐标的情况下通过程序设计生成地理矢量文件或者通过地理信息系统工具如ArcGIS软件绘制研究区矢量地理文件。

(2)根据目标数据要求的分辨率，通过R语言程序设计生成与研究区域空间范围一致的栅格地理文件。