基于土地利用数据的湿地变化分析方法及系统、存储介质与流程

1.本技术涉及湿地变化分析技术领域，具体而言，涉及一种基于土地利用数据的湿地变化分析方法及系统、存储介质。


背景技术：

2.太湖流域是我国人口和经济活动最为密集的地区之一，工业化发达，城市化水平高，但洪涝灾害多发，区域内由自然变异与人类活动等因子导致的湿地环境问题早已引起高度关注，全面掌握流域内湿地分布状况、动态变化和驱动因素尤为重要。但目前有关太湖流域的湿地研究主要聚焦于生态系统服务功能、生态健康评价和生物多样性，对太湖流域湿地时空变化研究较少，难以满足流域湿地保护需要。


技术实现要素：

3.根据本技术的实施例旨在至少改善太湖流域湿地时空变化研究较少，难以满足流域湿地保护需要的问题。
4.为此，本技术的第一目的在于提供一种基于土地利用数据的湿地变化分析方法。
5.本技术的第二目的在于提供一种基于土地利用数据的湿地变化分析系统。
6.本技术的第三目的在于提供一种基于土地利用数据的湿地变化分析系统。
7.本技术的第四目的在于提供一种可读存储介质。
8.为实现本技术的第一目的，本发明第一方面的技术方案提供了一种基于土地利用数据的湿地变化分析方法，包括：获取太湖流域湿地的土地利用数据；根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果；通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果；其中，土地利用数据包括湿地数据和非湿地数据，湿地数据包括水田数据、河渠数据、湖泊数据、水库坑塘数据、滩涂数据、滩地数据和沼泽地数据，非湿地数据包括林地数据、草地数据、建设用地数据、旱地数据和未利用地数据。
9.根据本技术提供的基于土地利用数据的湿地变化分析方法，首先获取太湖流域湿地的土地利用数据，土地利用数据包括湿地数据和非湿地数据，湿地数据包括水田数据、河渠数据、湖泊数据、水库坑塘数据、滩涂数据、滩地数据和沼泽地数据，非湿地数据包括林地数据、草地数据、建设用地数据、旱地数据和未利用地数据。然后根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。基于土地利用数据，提取太湖流域的湿地类型分布数据，利用土地利用转移矩阵和景观格局指数，分析太湖流域湿地的面积动态和景观格局演变特征，从而能够为太湖流域湿地的保护和恢复提供参考依据。
10.另外，本技术提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：上述技术方案中，根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面
积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，具体包括：根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵；根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的面积变化进行分析，得出面积变化分析结果；根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的类型变化进行分析，得出类型变化分析结果。
11.在该技术方案中，根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，具体为首先根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵。然后根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的面积变化进行分析，得出面积变化分析结果，根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的类型变化进行分析，得出类型变化分析结果。基于土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵，从湿地的面积变化、类型变化两方面开展太湖流域湿地的变化时空特征分析，能够为湿地保护和恢复提供参考依据。
12.上述技术方案中，湿地变化转换矩阵为：；其中，s表示面积，n为土地利用类型数量，i、j（i, j=1,2,
…
,n）分别为转移前和转移后的土地利用类型，为转移前i地类转变为j地类的面积。
13.在该技术方案中，湿地变化转换矩阵为根据土地利用转移矩阵制作的，土地利用转移矩阵是马尔可夫模型在地理学上的应用，可全面和具体地反映土地利用变化的结构特征和变化方向。矩阵中各行元素代表i地类在转移后的面积流向，各列元素表示转移后生成j地类的面积来源。通过湿地变化转换矩阵，能够得出太湖流域湿地面积变化特征和类型变化特征，计算出湿地与非湿地的相互转换的面积。
14.上述技术方案中，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果，具体包括：通过景观格局指数对太湖流域湿地的类型水平的时空变化特征进行分析，得出类型水平变化分析结果；通过景观格局指数对太湖流域湿地的景观水平的时空变化特征进行分析，得出景观水平变化分析结果。
15.在该技术方案中，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果，具体为首先通过景观格局指数对太湖流域湿地的类型水平的时空变化特征进行分析，得出类型水平变化分析结果。然后通过景观格局指数对太湖流域湿地的景观水平的时空变化特征进行分析，得出景观水平变化分析结果。景观格局指数指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标，基于景观格局指数，从类型水平和景观水平两方面开展太湖流域景观湿地景观变化特征，能够为湿地保护和恢复提供参考依据。
16.上述技术方案中，景观格局指数包括斑块水平指数、斑块类型水平指数和景观水平指数。
17.在该技术方案中，景观格局指数可分为斑块水平指数、斑块类型水平指数和景观水平指数。其中,斑块类型水平指数是针对不同类型斑块进行分析,景观水平指数则用于描
述研究区的整体特征。
18.上述技术方案中，类型水平包括斑块密度、最大斑块指数、面积加权平均分维数、聚集度指数。
19.在该技术方案中，类型水平包括斑块密度、最大斑块指数、面积加权平均分维数、聚集度指数。其中，斑块密度用于描述景观破碎程度，值越大，单位面积上的斑块数越多，景观破碎程度越高。最大斑块指数用于描述景观被最大斑块占据的程度，表达景观类型优势度。面积加权平均分维数用于描述景观斑块形状的复杂程度，值接近1说明接近于正方形,越接近2说明形状越复杂。聚集度指数用于描述类型在空间上的聚集程度，值越大，表示同类型斑块相距越近，分布集聚。
20.上述技术方案中，景观水平包括斑块数量、景观形状指数、香农多样性指数和蔓延度指数。
21.在该技术方案中，景观水平包括斑块数量、景观形状指数、香农多样性指数和蔓延度指数。其中，斑块数量用于描述景观破碎程度，值越大，景观破碎程度越高。景观形状指数用于描述景观的形状变化，值越大，形状越复杂。香农多样性指数用于描述景观系统结构组成的丰富度、复杂性和异质性，值越大，表明景观结构组成丰富和复杂、破碎化程度高，各斑块类型面积比例更均衡。蔓延度指数用于反映景观中不同斑块类型的团聚程度或延展趋势，值越大，表明景观连通性越好。
22.为实现本技术的第二目的，本技术第二方面的技术方案提供了一种基于土地利用数据的湿地变化分析系统，包括：获取模块，用于获取太湖流域湿地的土地利用数据；面积变化分析模块，用于根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出分析结果；景观变化分析模块，用于通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。
23.根据本技术提供的基于土地利用数据的湿地变化分析系统，包括获取模块、面积变化分析模块和景观变化分析模块。其中，获取模块用于获取太湖流域湿地的土地利用数据。面积变化分析模块用于根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出分析结果。景观变化分析模块用于通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。基于土地利用数据，提取太湖流域的湿地类型分布数据，利用土地利用转移矩阵和景观格局指数，分析太湖流域湿地的面积动态和景观格局演变特征，从而能够为太湖流域湿地的保护和恢复提供参考依据。
24.为实现本技术的第三目的，本技术第三方面的技术方案提供了一种基于土地利用数据的湿地变化分析系统，包括：存储器和处理器，其中，存储器上存储有可在处理器上运行的程序或指令，处理器执行程序或指令时实现第一方面技术方案中任一项的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤，故而具有上述第一方面任一技术方案的技术效果，在此不再赘述。
25.为实现本技术的第四目的，本技术第四方面的技术方案提供了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现第一方面技术方案中任一项的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤，故而具有上述第一方面任一技术方案的技术效果，在此不再赘述。
26.本技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
27.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本技术一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤流程图；图2为本技术一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤流程图；图3为本技术一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤流程图；图4为本技术另一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析系统的结构示意框图；图5为本技术又一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析系统的结构示意框图。
28.其中，图4和图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：10：基于土地利用数据的湿地变化分析系统；110：获取模块；120：面积变化分析模块；130；景观变化分析模块；300：存储器；400：处理器。
具体实施方式
29.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
31.下面参照图1至图5描述本技术一些实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法及系统、存储介质。
32.如图1所示，根据本技术提出的一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法，包括以下步骤：步骤s102：获取太湖流域湿地的土地利用数据；步骤s104：根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果；步骤s106：通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果；其中，土地利用数据包括湿地数据和非湿地数据，湿地数据包括水田数据、河渠数据、湖泊数据、水库坑塘数据、滩涂数据、滩地数据和沼泽地数据，非湿地数据包括林地数据、草地数据、建设用地数据、旱地数据和未利用地数据。
33.根据本实施例提供的基于土地利用数据的湿地变化分析方法，首先获取太湖流域湿地的土地利用数据，土地利用数据包括湿地数据和非湿地数据，湿地数据包括水田数据、河渠数据、湖泊数据、水库坑塘数据、滩涂数据、滩地数据和沼泽地数据，非湿地数据包括林地数据、草地数据、建设用地数据、旱地数据和未利用地数据。然后根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。基于土地利用数据，提取太湖流域的湿地类型分布数据，利用土地利用转移矩阵和景观格局指数，分析太湖流域湿地的面积动态和景观格局演变特征，从而能够为太湖流域湿地的保护和恢复提供参考依据。
34.如图2所示，根据本技术提出的一个实施例的基于土地利用数据的湿地变化分析方法，根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，具体包括以下步骤：步骤s202：根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵；步骤s204：根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的面积变化进行分析，得出面积变化分析结果；步骤s206：根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的类型变化进行分析，得出类型变化分析结果。
35.在该实施例中，根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出面积变化分析结果，具体为首先根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵。然后根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的面积变化进行分析，得出面积变化分析结果，根据湿地变化转换矩阵对太湖流域湿地的类型变化进行分析，得出类型变化分析结果。基于土地利用转移矩阵制作湿地变化转换矩阵，从湿地的面积变化、类型变化两方面开展太湖流域湿地的变化时空特征分析，能够为湿地保护和恢复提供参考依据。
36.进一步地，湿地变化转换矩阵为：；其中，s表示面积，n为土地利用类型数量，i、j（i, j=1,2,
…
,n）分别为转移前和转移后的土地利用类型，为转移前i地类转变为j地类的面积。湿地变化转换矩阵为根据土地利用转移矩阵制作的，土地利用转移矩阵是马尔可夫模型在地理学上的应用，可全面和具体地反映土地利用变化的结构特征和变化方向。矩阵中各行元素代表i地类在转移后的面积流向，各列元素表示转移后生成j地类的面积来源。通过湿地变化转换矩阵，能够得出太湖流域湿地面积变化特征和类型变化特征，计算出湿地与非湿地的相互转换的面积。
37.如图3所示，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果，具体包括以下步骤：步骤s302：通过景观格局指数对太湖流域湿地的类型水平的时空变化特征进行分
析，得出类型水平变化分析结果；步骤s304：通过景观格局指数对太湖流域湿地的景观水平的时空变化特征进行分析，得出景观水平变化分析结果。
38.在该实施例中，通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果，具体为首先通过景观格局指数对太湖流域湿地的类型水平的时空变化特征进行分析，得出类型水平变化分析结果。然后通过景观格局指数对太湖流域湿地的景观水平的时空变化特征进行分析，得出景观水平变化分析结果。景观格局指数指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标，基于景观格局指数，从类型水平和景观水平两方面开展太湖流域景观湿地景观变化特征，能够为湿地保护和恢复提供参考依据。
39.在上述实施例中，景观格局指数可分为斑块水平指数、斑块类型水平指数和景观水平指数。其中,斑块类型水平指数是针对不同类型斑块进行分析,景观水平指数则用于描述研究区的整体特征。
40.在一些实施例中，类型水平包括斑块密度、最大斑块指数、面积加权平均分维数、聚集度指数。其中，斑块密度用于描述景观破碎程度，值越大，单位面积上的斑块数越多，景观破碎程度越高。最大斑块指数用于描述景观被最大斑块占据的程度，表达景观类型优势度。面积加权平均分维数用于描述景观斑块形状的复杂程度，值接近1说明接近于正方形,越接近2说明形状越复杂。聚集度指数用于描述类型在空间上的聚集程度，值越大，表示同类型斑块相距越近，分布集聚。
41.在一些实施例中，景观水平包括斑块数量、景观形状指数、香农多样性指数和蔓延度指数。其中，斑块数量用于描述景观破碎程度，值越大，景观破碎程度越高。景观形状指数用于描述景观的形状变化，值越大，形状越复杂。香农多样性指数用于描述景观系统结构组成的丰富度、复杂性和异质性，值越大，表明景观结构组成丰富和复杂、破碎化程度高，各斑块类型面积比例更均衡。蔓延度指数用于反映景观中不同斑块类型的团聚程度或延展趋势，值越大，表明景观连通性越好。
42.如图4所示，本技术第二方面的实施例提供了一种基于土地利用数据的湿地变化分析系统10，包括：获取模块110，用于获取太湖流域湿地的土地利用数据；面积变化分析模块120，用于根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出分析结果；景观变化分析模块130，用于通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。
43.在该实施例中，基于土地利用数据的湿地变化分析系统10包括获取模块110、面积变化分析模块120和景观变化分析模块130。其中，获取模块110用于获取太湖流域湿地的土地利用数据。面积变化分析模块120用于根据土地利用数据通过土地利用转移矩阵对太湖流域湿地的面积变化、类型变化进行分析，得出分析结果。景观变化分析模块130用于通过景观格局指数对太湖流域湿地景观的时空变化特征进行分析，得出景观变化分析结果。基于土地利用数据，提取太湖流域的湿地类型分布数据，利用土地利用转移矩阵和景观格局指数，分析太湖流域湿地的面积动态和景观格局演变特征，从而能够为太湖流域湿地的保护和恢复提供参考依据。
44.如图5所示，本技术第三方面的实施例提供了一种基于土地利用数据的湿地变化
分析系统10，包括：存储器300和处理器400，其中，存储器300上存储有可在处理器400上运行的程序或指令，处理器400执行程序或指令时实现第一方面的实施例中任一项的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤，故而具有上述第一方面任一实施例的技术效果，在此不再赘述。
45.本技术第四方面的实施例提供了一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现第一方面的实施例中任一项的基于土地利用数据的湿地变化分析方法的步骤，故而具有上述第一方面任一实施例的技术效果，在此不再赘述。
46.在本技术中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
47.本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本技术的限制。
48.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。