[发明专利]一种草地产草量空间数据格网化重建方法

摘要

本发明公开了一种草地产草量空间数据格网化重建方法，包括以下步骤：步骤1.草地资源调查数据整理；步骤2.地理要素空间数据准备与数据处理；步骤3.地理要素数据与产草量数据采集；步骤4.草地产草量梯度变化回归分析；步骤5.产草量模型构建与空间格网的产草量计算；步骤6.产草量空间格局分析；步骤7.数据质量验证；本发明的优点在于：空间格网化，数据获取简单，对于缺失的历史数据进行恢复和重建。还原和重建80年代我国北方草原区产草量空间分布数据。补全了产草量空间分布数据的缺失，不仅为历史缺失空间数据的还原和重建提供了一种方法，也为畜牧生产、草地退化和环境生态安全评估研究提供有效的数据基础和技术支持。

主权项

1.一种草地产草量空间数据格网化重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.草地资源调查数据整理；根据上世纪80年代草地调查统计结果，按产草量将中国草地划分8个级，8级草地的产草量分级标准见表1；以各级草地产草量的上限值为产草量空间插值的基本数据；表1二十世纪80年不同草地等级产草量草地等级产草量(kg/ha)产草量赋值(g/m²)1级草地>40006002级草地3000～40004003级草地2000～30003004级草地1500～20002005级草地1000～15001506级草地500～10001007级草地250～500508级草地<2502580年代草地调查将我国草地划分为18个草地类型，18个草地类型平均产草量见表2，以各类草地平均产草量的2倍作为产草量空间插值的基本数据；表2 80年代不同草地类型平均产草量步骤2.地理要素空间数据准备与数据处理1)气候数据：2015年北方地区年平均的年均气温、年均降雨量、湿润度，根据气象站点实测数据，运用ANUSPLIN专业气象插值软件，空间插值得到，空间分辨率1km；2)MODIS产品数据：主要是指归一化植被指数(NDVI)，数据采集的时间为2015年8月11日，用MRT拼接转投影，空间分辨率1km；3)北方草地类型空间分布数据为上世纪80年全国草地调查：100万草地类型图矢量数据；4)2015年草地退化调查产草量空间栅格数据为根据野外样方调查数据基础上进行空间格网化插值的地上生物量空间栅格数据，空间分辨率1km；步骤3.地理要素数据与产草量数据采集；以ArcGis为平台，通过模型构建器模块化流程，按不同草地等级和不同草地类型，在每个等级或每个草地类型范围内，随机采样30‑50个点，并提取每个样点相应的地理要素和产草量数据，生成并创建产草量模型构建的基础数据库；步骤4.草地产草量梯度变化回归分析根据步骤3获得的年均气温、年均降雨量、湿润度、NDVI栅格数据和产草量数据，以不同等级和草地类型地上生物量最大值为除数，分别计算各个样点的地上生物量百分比；分别做气温、降水、湿润度和NDVI与地上生物量百分比的线性回归分析，计算线性回归方程y＝a*x+b的各项系数；分别进行草地等级和草地类型内的产草量梯度变化回归分析，包括草地等级内产草量梯度变化回归分析和草地类型内产草量的梯度变化回归分析；步骤5.产草量模型构建与空间格网的产草量计算产草量模型建立如下公式：其中，yi为气温，降水，湿润度和NDVI与地上生物量的线性回归方程，a草地等级为1‑8级草地的产草量值，a草地类型为各草地类型的产草量值，wi为不同回归方程的权重值；空间格网的产草量计算是通过ArcGis中“Spatial Analyst”的分析工具来实现；ArcGis中，首先加载步骤2处理准备好的地理要素空间数据，在“空间分析”工具模块中，根据构建的公式(1)、公式(2)的产草量模型，完整输入步骤4分析结果所提出的气温、降水、湿润度、NDVI与产草量的线性回归方程系数与权重值，分别插值出不同草地等级的草地产草量和不同类型草地的产草量；通过ArcGis的拼接功能，拼接完成以草地等级为基础计算的产草量空间栅格数据和以草地类型为基础计算的产草量空间栅格数据，并将两个栅格数据取平均计算，获得校正后的80年代产草量栅格数据；步骤6.产草量空间格局分析；根据步骤5获得的80年代产草量栅格数据，利用ArcGis中的制图工具，可以输出我国北方草地80年代产草量的空间分布图，进而可以分析北方草地的分布格局；步骤7.数据质量验证；利用二十世纪80年代草地调查产草量统计数据来进行验证；在ArcGis中加载80年代草地类型空间分布矢量数据和行政区划的矢量数据，提取并统计各省不同草地类型的重建数据的平均产草量，并与80年代各省产草量地面调查数据进行对比，利用卡方检验分析模拟产草量结果。