CN112465361B - 生态系统属性组分组成结构变化量化方法 - Google Patents

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Abstract

生态系统属性组分组成结构变化量化方法，涉及一种生态系统组成结构变化量化方法。本发明为了解决现有方法缺乏两个时期之间属性组分组成结构变化的定量表达方法的技术问题。本方法如下：一、属性组分频数变化分布获取；二、属性变化面积占比指标计算；三、属性变化平均幅度指标计算。本发明引入属性变化面积占比与属性变化平均幅度两个指标，以定量描述生态系统变化前后两个时期的属性组分频数差值分布的变动状况，实现了对生态系统属性组分组成结构演化状况进行量化表征。本发明属于生态系统属性组分组成结构变化量化技术领域。

Description

生态系统属性组分组成结构变化量化方法
技术领域
本发明涉及一种生态系统组成结构变化量化方法。
背景技术
专利“一种生态系统属性组分组成结构变化描述方法”通过构建生态系统属性组分频率差值分布图，以揭示生态系统属性组分组成结构变化特征，但是上述方法只能直观表达生态系统属性组分组成结构变化情况，而缺乏两个时期之间属性组分组成结构变化的定量表达方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有方法缺乏两个时期之间属性组分组成结构变化的定量表达方法的技术问题，提供了一种生态系统属性组分组成结构变化量化方法。
生态系统属性组分组成结构变化量化方法如下：
一、属性组分频数变化分布获取：
由两个时期生态系统属性栅格数据，获得属性组分频率分布数据；
对两个时期之间各属性分组对应的频数进行差值计算，得到属性组分频率差值分布数据；
根据差值，将频率差值分布数据划分为频数增加、频数减少与频数不变三种类型；
二、属性变化面积占比指标计算：
将频数增加或者频数减少类型的频率差值数据代入到公式(1)，计算得到生态系统的属性变化面积占比(RACA)；
属性变化面积占比(Ratio of attribute change area):
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中：m为属性组分频数增加的分组数量，n为属性组分频数减少的分组数量，N为研究区属性栅格数据的网格数量，
Figure BDA0002810421470000013
为属性组分频数增加的第i个属性分组的网格数量，
Figure BDA0002810421470000012
为属性组分频数减少的第j个属性分组的网格数量；
该指标表征网格属性发生变化(即两期网格属性值差异超过属性分组宽度)的网格面积之和占研究区整体面积的比例，反映的是生态系统属性组分组成结构的总体频数变动方面。
三、属性变化平均幅度指标计算：
将频数增加与频数减少类型的频率差值及其相应的分组属性数据代入到公式(2)，分别计算生态系统前期变化网格属性平均值
Figure BDA0002810421470000021
与后期变化网格属性平均值
Figure BDA0002810421470000022
进而得到属性变化平均幅度(AAAC)；
属性变化平均幅度(Average amplitude of attribute change):
Figure 503791DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure BDA0002810421470000024
为变化前期属性平均值，
Figure BDA0002810421470000025
为变化后期属性平均值，
Figure BDA0002810421470000027
为频数增加的第i个属性分组的中间值，
Figure BDA0002810421470000026
为频数减少的第j个属性分组的中间值。
该指标表征网格属性发生变化(即两期网格属性值差异超过属性分组宽度)的网格面积之和占研究区整体面积的比例，反映的是生态系统属性组分组成结构的总体频数变动方面。
本发明引入属性变化面积占比与属性变化平均幅度两个指标，以定量描述生态系统变化前后两个时期的属性组分频数差值分布的变动状况，实现了对生态系统属性组分组成结构演化状况进行量化表征。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式生态系统属性组分组成结构变化量化方法如下：
一、属性组分频数变化分布获取：
由两个时期生态系统属性栅格数据，获得属性组分频率分布数据；
对两个时期之间各属性分组对应的频数进行差值计算，得到属性组分频率差值分布数据；
根据差值，将频率差值分布数据划分为频数增加、频数减少与频数不变三种类型；
二、属性变化面积占比指标计算：
将频数增加或者频数减少类型的频率差值数据代入到公式(1)，计算得到生态系统的属性变化面积占比；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中：m为属性组分频数增加的分组数量，n为属性组分频数减少的分组数量，N为研究区属性栅格数据的网格数量，
Figure BDA00028104214700000310
为属性组分频数增加的第i个属性分组的网格数量，
Figure BDA0002810421470000032
为属性组分频数减少的第j个属性分组的网格数量；
三、属性变化平均幅度指标计算：
将频数增加与频数减少类型的频率差值及其相应的分组属性数据代入到公式(2)，分别计算生态系统前期变化网格属性平均值
Figure BDA0002810421470000033
与后期变化网格属性平均值
Figure BDA0002810421470000034
进而得到属性变化平均幅度(AAAC)；
Figure 326254DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure BDA0002810421470000036
为变化前期属性平均值，
Figure BDA0002810421470000037
为变化后期属性平均值，
Figure BDA00028104214700000311
为频数增加的第i个属性分组的中间值，
Figure BDA0002810421470000038
为频数减少的第j个属性分组的中间值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述生态系统属性栅格数据为植被指数或生态参量栅格数据。其他与具体实施方式一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
生态系统属性组分组成结构变化量化方法如下：
一、属性组分频数变化分布数据获取:
由2010年和2011年黑龙江省森林生态系统植被指数NDVI栅格数据获得两期的频率分布数据，植被指数NDVI分组宽度设置为0.02；对两个年份各植被指数NDVI分组对应的频数进行差值计算；将频率差值分布数据归为增加与减少两类(见表1和表2)。
表1：黑龙江省森林生态系统频数增加的植被指数NDVI频数差值分布数据
Figure BDA0002810421470000039
Figure BDA0002810421470000041
表2：黑龙江省森林生态系统频数减少的植被指数NDVI频数差值分布数据
Figure BDA0002810421470000042
二、属性变化面积占比指标计算:
将表1或表2中植被指数NDVI分组频数加和汇总，代入公式(1)，得到森林生态系统植被指数NDVI变化面积占比ADCAR＝18.64％，它是指两期植被指数NDVI网格数值变化幅度大于0.02的面积比例。
三、属性变化平均幅度指标计算:
将表1和表2增加与减少类型的属性分组频数差值数据代入公式(2)，计算生态系统变化前期与后期的NDVI平均值，它们分别为0.773与0.859，进而得到植被指数NDVI 变化平均幅度AAADC＝0.086。

Claims (2)

1.生态系统属性组分组成结构变化量化方法，其特征在于所述生态系统属性组分组成结构变化量化方法如下：
一、属性组分频数变化分布获取：
由两个时期生态系统属性栅格数据，获得属性组分频率分布数据；
对两个时期之间各属性分组对应的频数进行差值计算，得到属性组分频率差值分布数据；
根据差值，将频率差值分布数据划分为频数增加、频数减少与频数不变三种类型；
二、属性变化面积占比指标计算：
将频数增加或者频数减少类型的频率差值数据代入到公式(1)，计算得到生态系统的属性变化面积占比；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：m为属性组分频数增加的分组数量，n为属性组分频数减少的分组数量，N为研究区属性栅格数据的网格数量，fi +为属性组分频数增加的第i个属性分组的网格数量，
Figure FDA0002810421460000012
为属性组分频数减少的第j个属性分组的网格数量；
三、属性变化平均幅度指标计算：
将频数增加与频数减少类型的频率差值及其相应的分组属性数据代入到公式(2)，分别计算生态系统前期变化网格属性平均值
Figure FDA0002810421460000013
与后期变化网格属性平均值
Figure FDA0002810421460000014
进而得到属性变化平均幅度；
Figure 395962DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure FDA0002810421460000016
为变化前期属性平均值，
Figure FDA0002810421460000017
为变化后期属性平均值，AVi +为频数增加的第i个属性分组的中间值，
Figure FDA0002810421460000018
为频数减少的第j个属性分组的中间值。
2.根据权利要求1所述生态系统属性组分组成结构变化量化方法，其特征在于步骤一中所述生态系统属性栅格数据为植被指数或生态参量栅格数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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基于MODIS时序植被指数的延安北部丘陵沟壑区植被变化分析;雷延鹏等;《沙漠与绿洲气象》;20110815(第04期);第53-57页 *

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