[发明专利]面向自然资源矢量地表覆盖变化统计处理方法

说明书

一种面向自然资源矢量地表覆盖变化统计处理方法及存储介质，所述方法为以行政区划为统计单位，将多个不同历史时期的数据进行匹配、精确拼接与裁剪，在地表覆盖层空间叠加后进行不同地类分类编码的统计分析，最终根据需要选取不同类型的统计数据报表输出。由于以行政区划为统计单位进行统计分析，降低了每个数据处理任务的体量，可以利用现有计算机的并行的处理资源，将大量的面向自然资源矢量地表覆盖的历史数据同时进行处理，提高了处理速度和处理效率，并且能够以行政区划代码和地类分配编码中的组合的方式进行查询，以实现不同行政区划的分级、地类分级和分类面积汇总和多维度的提取。

技术领域

本发明涉及国土资源统计领域，具体的，涉及一种面向自然资源矢量地表覆盖变化统计处理方法，能够以同一行政区划为单位对某地的历史土地资源进行统计分析，从而便于利用多核计算资源进行并行处理计算。

背景技术

地表覆盖是指地球表面各种物质类型及其自然属性与特征的综合体，其现状和变化是环境变化研究、地球系统模式模拟、地理国情监测和可持续发展规划等方面不可或缺的重要科学数据和关键参量。既有成果多采用遥感影像的形式进行存储和表达。近年来，随着高分辨率、短周期数据获取手段的进步和各类地表要素高精度提取方法的自动化、智能化发展，矢量形式存储的地表覆盖数据逐渐为一种可面向基础应用和生产服务的海量高精细数据产品。

地表覆盖变化的研究和应用属于土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change，LUCC)研究。随着第一次全国地理国情普查的成功实施和常态化监测生产工作在全国的正式铺开，每年数以亿计的反映地表覆盖现状和变化的矢量图斑快速累积，成为变化统计的主要数据源之一。目前，研究的侧重点在于地表变化驱动力因素分析、高精确变化检测方法设计和地表变化预测三个方面研究。根据中国知网最新搜索显示，仅有少量研究将高性能计算方法应用于高精度影像自动解译、大规模矢量地表覆盖数据的快速检索和分类统计计算、基于元胞自动机的地理模拟和预测等方面的研究和应用。

利用高性能计算手段解决大规模矢量地表覆盖变化统计的作业需求，涉及了数据界限匹配、地表覆盖拼接和裁切、数据分层叠加、变化面积计算和矩阵输出五个核心环节。其中，数据拼接和裁切、数据分层叠加、变化面积统计三个环节最高耗时，平均占到全部统计时间的98％以上。目前，主流的应用软件提供了较为基础的矢量图斑叠置分析和面积计算方法，但都采用串行模式进行运行，对小规模矢量数据支持较好，无法实现大规模数据的高效并行处理。通过分析主流商业软件和最新科研论文，认为大规模矢量地表覆盖变化统计主要存在以下方面问题：

(1)缺乏针对矢量地表进行变化统计的业务化技术流程

在自然资源和环境监测工作普遍受到重视的背景下，变化统计已成为信息获取的有效手段，既有的方法和软件尚不能对整个作业过程和技术细节提供专业指导。最新的研究论文提供了基于遥感影像的变化检测方法，但可操作性较差，且不能适用于大规模矢量数据。主流的商业和开源软件仅提供了基础的空间分析操作工具，但不能对复杂流程进行有效建模。

(2)无法有效衔接现有分析方法与高性能计算设施以提高处理效率

主流的计算机普遍提供了多核计算能力，总体性能远超过传统单核处理器性能。现有的方法或软件多侧重于算法精度的提升，没有按照并行思想进行设计。如果对既有的方法或算法完全重构开发，工作代价过高，不利于变化统计分析的快速开展。

因此，如何面对计算机处理能力的增长，以同一行政区划为单位对某地的历史土地资源进行统计分析，从而便于利用多核计算资源进行并行处理计算，以提高数据处理的效率和能力，进一步的，分析提取不同类型的土地类型变化情况，成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容