[发明专利]一种土地利用空间规划预测与模拟空间尺度转换方法

说明书

技术领域

本发明属于土地利用决策相关的地理信息技术领域，主要针对土地利用空间规划预测与模拟中的尺度问题，建立了高精度空间尺度转换方法，主要应用于国土资源管理规划、城市规划相关的土地利用决策以及全球气候变化国际间谈判土地利用变化影响评估领域。

背景技术

土地是人类生产与生活的场所，十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地是我国的基本国策。土地利用变化一定程度上也是影响全球气候、生态系统、经济利益和人类健康的一个重要因素。土地利用规划是指导土地合理开发利用，促进土地节约集约利用的重要手段。土地利用空间规划预测与模拟在指导土地利用科学规划以及评估带来的区域气候、生态环境影响具有决定性意义；当前发展了一系列代表性的模型包括：系统动力学模型(System Dynamics，SD模型)、CA(Cellular Automata)模型和Agent-based模型。随着多时相、多分辨率的遥感数据和模型在土地利用监测、评价与预测中的不断应用，土地利用空间预测与模拟的空间尺度问题解决越来越受到重视。

土地利用空间预测与模拟在2个方面具有广泛的应用，一方面是在土地利用、城市规划与优化决策中，一般以小尺度范围为主；另一方面是在全球气候变化国际决策谈判中土地利用变化对其影响的评估，主要以大尺度或国家范围为主。在国土资源管理部门土地利用规划以及城市规划部门城市优化布局中经常开展土地利用空间预测与模拟作为决策依据。中国科学院基于Landsat TM遥感影像开展了每隔5年中国土地利用/覆盖空间规划数据的数字化解译工作，并开展未来情景模拟，指导土地利用宏观决策。为了支持全球气候变化国际谈判与外交，国家科技部设立“973”项目，开展大尺度土地利用变化对区域气候影响评估，现有的区域气候模型以30-60km分辨率为主，而土地利用模型主要以更小的分辨率为主，在上述应用各种应用中均存在一个重要的问题-空间尺度转换问题。

土地利用空间信息一般来源于矢量数据与栅格数据2种类型，在土地利用空间预测与模拟中通过存在矢量到栅格数据的转化，或栅格不同空间分辨率之间的转换。土地利用空间预测与模拟模型空间尺度的选择通常是任意的、主观的，或是基于学科惯例的，一般直接进行转换，不论在面积精度上还是空间格局上存在很大的差别。而在当前的土地利用空间预测与模拟中经常使用规则的栅格表征所有的数据和过程，其分辨率是由测量或观测技术决定，受观测方法、数据分析能力和成本的限制，观测的范围和分辨率在大多数情况下是联系在一起的。而目前土地利用空间预测与模拟模型主要应用栅格数据结构，栅格的大小的选择一般由区域范围以及应用需求决定，栅格单元越小，相对模拟的精度越高。但是，模拟所需要机器的效率越低、花费时间越多，而且从矢量到栅格数据转换造成精度损失。

本发明的目的解决土地利用空间预测与模拟中的空间尺度转换问题，减少尺度转换中的精度损失，从而使土地利用空间预测与模拟更逼近于真实分布情况。

发明内容

一种土地利用空间规划预测与模拟空间尺度转换方法，包括以下步骤：

(1)土地利用类型现状数据或动态变化数据进行矢量到栅格成份比例数据的自动化转换；

(1.a)制作区域范围内的可变像元地理空间网格；

(1.b)将基于遥感数据获取的土地利用现状或变化信息逐类别进行空间叠置分析；

(1.c)统计每个地理网格单元内各土地利用类型的面积，并进行汇总求和；

(1.d)将各网格单元内各土地利用类型的面积，赋予该网格单元，并将土地利用空间数据对每一种土地利用类型在ArcGIS Workstation软件进行矢量到栅格数据的转换(2)各亚区(网格或行政单元)内不同土地利用现状或动态变化面积统计分析；

(2)各亚区内不同土地利用现状或动态变化面积统计分析；

(a)根据实际应用需求以及要求满足的精度，设定亚区网格单元或行政单元(如100m×100m栅格中的100×100窗口，或全国范围内的省域)的范围大小；

(b)统计各亚区内不同土地利用类型所占的面积，并折算成相应的栅格单元个数；

(3)土地利用现状或动态空间数据的空间尺度转换与空间配置；

(a)在GIS软件支持下，进行各类土地利用类型的尺度转换将(如可以将100m×100m升尺度到1km×1km)，获取空间网格上面积最大值；

(b)根据步骤2(a)亚区范围控制，计算各亚区各类土地利用面积的阈值范围，取其大于阈值范围进行各类土地利用类型的空间配置。