CN114694475A - 一种基于gis的碳排放地图制作方法、系统、介质及设备 - Google Patents

一种基于gis的碳排放地图制作方法、系统、介质及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于GIS的碳排放地图制作方法、系统、介质及设备，所述碳排放地图制作方法包括如下步骤：获取城市土地数据及城市碳排放数据，所述城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；对所述城市土地数据进行分类；将分类后的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行对应；计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积；计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重；根据所述权重及所述城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量；根据所述各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量绘制碳排放地图。本发明能够构建城市各产业类型不同的碳排放地图，了解城市的碳排放情况。

Description

一种基于GIS的碳排放地图制作方法、系统、介质及设备
技术领域
本发明属于碳排放分析技术领域，具体涉及一种基于GIS的碳排放地图制作方法、系统、介质及设备。
背景技术
因传统碳排放表现方法不具备空间分析能力，仅为单调的统计数据，传统的碳排放数据通常以年鉴上的数值形式呈现，难以体现碳排放现象客观存在的空间性，因此针对城市的碳排放现状构建碳排放地图十分必要。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明第一方面提供了一种基于GIS的碳排放地图制作方法，所述方法包括以下步骤：
获取城市土地数据及城市碳排放数据，所述城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；
对所述城市土地数据进行分类；
将分类后的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行对应；
计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积；
计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重；
根据所述权重及所述城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量；
根据各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量绘制碳排放地图。
进一步的，所述城市土地数据为GIS城市土地利用现状矢量数据，所述城市碳排放数据为城市年鉴碳排放数据。
进一步的，所述步骤对所述城市土地数据进行分类，包括如下步骤：
读取所述城市土地数据中的土地利用属性表；
根据所述城市碳排放数据中的产业结构类型对所述土地利用属性表中的土地利用类型进行分类。
进一步的，所述步骤将分类后的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行对应，包括如下步骤：
根据所述城市土地数据中分类后的土地利用类型以及所述城市碳排放数据中的产业结构类型，将类型对应的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行匹配。
进一步的，所述步骤计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积，包括如下步骤：
使用GIS软件中计算几何的功能，计算每个土地斑块的面积；
根据所述城市土地数据中分类后的土地利用类型以及每个土地斑块的面积，分别对每一类土地利用类型的总面积进行求和。
进一步的，所述步骤计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重，包括如下步骤：
将每个土地斑块面积除以对应的土地利用类型的总面积，得到每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重。
进一步的，所述步骤根据所述权重及所述城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量，包括如下步骤：
根据每个土地斑块对应的权重及所述城市碳排放数据中对应的土地利用类型中的碳排放量，计算该土地斑块个体的碳排放量；
重复上述步骤，计算得到所有土地斑块个体的碳排放量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于GIS的碳排放地图制作方法，通过处理城市土地数据与城市碳排放数据，快速构建城市各产业类型不同土地利用类型斑块对应的碳排放地图，从而能够直观便捷地了解城市的碳排放情况及碳排放现象的客观空间性；便于决策者与研究人员对不同地点上的不同产业类型的对应碳排放情况展开分析，或根据区域资源配置与行业发展因地制宜对碳排放源进行全过程追踪和量化，为区域环境治理协同机制分析与政策建议提供支撑。
本发明的第二方面，提供了一种基于GIS的碳排放地图制作系统，包括；
获取数据模块，用于获取城市土地数据及城市碳排放数据，所述城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；
数据分类模块，用于对获取的数据进行分类和对应；
数据计算模块，用于对分类和对应后的数据进行计算；
绘制模块，用于根据计算结果绘制碳排放地图。
本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的碳排放地图制作方法。
本发明的第四方面，提供了一种计算机设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现上述的碳排放地图制作方法。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明所述的碳排放地图制作方法的流程图；
图2为本发明所述的碳排放地图制作方法的土地利用类型分类示意图；
图3为本发明所述的碳排放地图制作系统的结构示意图；
图4为本发明所述计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行说明，应当理解，此处的描述仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1，本发明公开了一种基于GIS的碳排放地图制作方法，包括以下步骤：
S1、获取城市土地数据及城市碳排放数据，城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；
S2、对城市土地数据进行分类；
S3、将分类后的城市土地数据与城市碳排放数据进行对应；
S4、计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积；
S5、计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重；
S6、根据权重及城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量；
S7、根据各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量绘制城市的碳排放地图。
具体的，城市土地数据为GIS城市土地利用现状矢量数据，城市碳排放数据为城市年鉴能源平衡表（标准量）。
具体的，在步骤S2中，包括如下步骤：
S21、将GIS城市土地利用现状矢量数据中的土地利用属性表导出成.csv格式，并通过excel的文本导入工具读取该土地利用属性表；
S22、如图2，根据城市年鉴数据中的能源平衡表（标准量）的产业结构类型对GIS城市土地利用现状矢量数据中土地利用属性表的土地利用类型进行分类，可通过在excel中新建一列字段进行命名归类。
具体的，在步骤S3中，包括如下步骤：
S31、根据城市土地数据中分类后的土地利用类型以及城市碳排放数据中的产业结构类型，将类型对应的城市土地数据与城市碳排放数据进行匹配；
S32、将包含分类后产业结构类型字段的土地利用属性表通过字段链接与原GIS城市土地利用现状矢量数据相匹配，并导出分类后的GIS城市土地利用现状矢量数据。
具体的，在步骤S4中，包括如下步骤：
S41、在分类后的GIS城市土地利用现状矢量数据的土地利用属性表中新建一列字段，字段类型为双精度；
S42、使用GIS软件中计算几何的功能，计算每个土地斑块的面积；
S43、根据城市土地数据中分类后的土地利用类型和每个土地斑块的面积，分别对每一类土地利用类型的总面积进行求和，得到各类土地利用类型的总面积。
具体的，在步骤S5中，包括如下步骤：
S51、将每个土地斑块面积除以对应的土地利用类型的总面积，得到每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重。
具体的，在步骤S6中，包括如下步骤：
S61、根据每个土地斑块对应的权重及城市碳排放数据中对应的土地利用类型中的碳排放量，计算该土地斑块个体的碳排放量；
S62、重复上述步骤，计算得到所有土地斑块个体的碳排放量。
具体的，步骤S7包括步骤：
S71、根据计算得到的所有土地斑块个体的碳排放量，在GIS软件上制图得到城市碳排放地图。
具体的，通过互联网获取GIS城市土地利用现状矢量数据及城市年鉴数据中的能源平衡表（标准量），GIS城市土地利用现状矢量数据中的土地利用类型数量设为m，设有集合SET1=={a1,a2,a3,…,am}，ai为m类土地利用类型中的一种，i∈[1,m]；城市年鉴数据中能源平衡表数据中的产业类别数量设为k，设有集合SET2=={b1,b2,b3,…,bk}，bj为k类产业类别中的一种，j∈[1,k]。
定义有映射函数F(X)，使得集合SET2中每个元素bj能与集合SET1中一个以上的元素ai相对应，使得GIS城市土地利用现状矢量数据中的土地利用类型能够通过函数F(X)与城市年鉴数据中能源平衡表数据中的产业类别对应匹配，使得SET2=F(SET1)式子成立。
具体的，集合SET1中的土地斑块个体数量设为Q，通过函数F(X)处理后，在集合SET2中的土地斑块个体数量仍为Q。
对于Q个土地斑块，计算每个土地斑块的面积Si，其中i∈[1,Q]，每个土地斑块对 应的土地利用类型的总面积为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中c∈[1,d]，d<Q，Sc为Q个土地斑块中每类 产业类别下的土地斑块个体，d为Q个土地斑块中每类产业类别下的总土地斑块数量。
在城市年鉴数据中的能源平衡表（标准量）中，碳排放数据（终端消费量）的单位为 万吨标准煤，转化为以吨标准煤作单位后的数据设为Ej，其中j∈[1,k]；设权重为P，将每个 土地斑块的面积除以每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积，即
Figure 627423DEST_PATH_IMAGE002
，其中i∈[1, Q]，j∈[1,k]。
根据权重P以及城市碳排放数据，得到各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳 排放量（单位：吨标准煤）：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，i∈[1,Q]，j∈[1,k] ，根据获得的个体碳 排放量通过GIS软件进行碳排放图绘制。
本发明在获取城市土地数据与城市碳排放数据的前提下，通过较为简便的处理过程，快速构建出对应地级市的细分产业类型不同土地利用类型斑块的碳排放地图，从而解决不同土地利用类型的碳排放数据落实到土地利用斑块上的具体问题，对于指示对应区域不同细分土地利用类型碳排放情况具有重要意义。
将碳排放数据展绘到二维平面地图上，能够使得工作人员对不同地点上的不同产业类型的对应碳排放情况展开分析；基于碳排放地图，决策者和研究人员可根据区域资源配置与行业发展，因地制宜对碳排放源进行全过程追踪和量化，为区域环境治理协同机制分析与政策建议提供基础数据支撑。
如图3，本发明公开了一种基于GIS的碳排放地图制作系统，可以用于执行上述的碳排放地图制作方法，对于下述中未披露的细节，请参照上述内容。
如图所示，基于GIS的碳排放地图制作系统包括：获取数据模块1、数据分类模块2、数据计算模块3和绘制模块4；其中，获取数据模1用于获取城市土地数据及城市碳排放数据，城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；数据分类模块2用于对获取的数据进行分类和对应；数据计算模块3用于对分类和对应后的数据进行计算；绘制模块4用于根据计算结果绘制碳排放地图。
具体的，数据分类模块2采用如下步骤实现功能：
对城市土地数据进行分类；
将分类后的城市土地数据与城市碳排放数据进行对应。
具体的，数据计算模块采用如下步骤实现功能：
计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积；
计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重；
根据权重及城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量。
具体的，绘制模块采用如下步骤实现功能：
根据各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量绘制城市的碳排放地图。
在本申请中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其他的方式实现。例如，以上所述的系统仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本方案的目的。
本发明公开了一种计算机可读存储介质，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现上述的碳排放地图制作方法。
可选地，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(ROM,Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM,Random Access Memory)、固态硬盘(SSD,Solid State Drives)或光盘等。其中，随机存取记忆体可以包括电阻式随机存取记忆体(ReRAM,ResistanceRandomAccess Memory)和动态随机存取存储器(DRAM,Dynamic Random Access Memory)。
如图4，本发明公开了一种计算机设备，包括：处理器及用于存储所述处理器可执行指令的存储器；处理器被配置为执行指令，以实现上述的碳排放地图制作方法。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请中所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于GIS的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取城市土地数据及城市碳排放数据，所述城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；
对所述城市土地数据进行分类；
将分类后的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行对应；
计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积；
计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重；
根据所述权重及所述城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量；
根据所述各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量绘制碳排放地图。
2.根据权利要求1所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述城市土地数据为GIS城市土地利用现状矢量数据，所述城市碳排放数据为城市年鉴碳排放数据。
3.根据权利要求1所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述步骤对所述城市土地数据进行分类，包括如下步骤：
读取所述城市土地数据中的土地利用属性表；
根据所述城市碳排放数据中的产业结构类型对所述土地利用属性表中的土地利用类型进行分类。
4.根据权利要求3所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述步骤将分类后的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行对应，包括如下步骤：
根据所述城市土地数据中分类后的土地利用类型以及所述城市碳排放数据中的产业结构类型，将类型对应的所述城市土地数据与所述城市碳排放数据进行匹配。
5.根据权利要求4所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述步骤计算每个土地斑块面积以及每个土地斑块对应的土地利用类型的总面积，包括如下步骤：
使用GIS软件中计算几何的功能，计算每个土地斑块的面积；
根据所述城市土地数据中分类后的土地利用类型以及每个土地斑块的面积，分别对每一类土地利用类型的总面积进行求和。
6.根据权利要求1所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述步骤计算每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重，包括如下步骤：
将每个土地斑块面积除以对应的土地利用类型的总面积，得到每个土地斑块在对应的土地利用类型中的权重。
7.根据权利要求6所述的碳排放地图制作方法，其特征在于，所述步骤根据所述权重及所述城市碳排放数据，计算各土地利用类型中每个土地斑块的个体碳排放量，包括如下步骤：
根据每个土地斑块对应的权重及所述城市碳排放数据中对应的土地利用类型中的碳排放量，计算该土地斑块个体的碳排放量；
重复上述步骤，计算得到所有土地斑块个体的碳排放量。
8.一种基于GIS的碳排放地图制作系统，其特征在于，包括：
获取数据模块，用于获取城市土地数据及城市碳排放数据，所述城市土地数据包括土地斑块对应的土地利用类型；
数据分类模块，用于对获取的数据进行分类和对应；
数据计算模块，用于对分类和对应后的数据进行计算；
绘制模块，用于根据计算结果绘制碳排放地图。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其为计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的碳排放地图制作方法。
10.一种计算机设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1-7中任一项所述的碳排放地图制作方法。
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