CN114969646A - 利用土地利用转移矩阵计算土地利用净变化量和双向等量变化量的方法 - Google Patents
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Abstract
利用土地利用转移矩阵计算土地利用净变化量和双向等量变化量的方法，涉及一种计算土地利用净变化量和双向等量变化量的方法。本发明是为了解决土地利用转移矩阵无法直接表征土地利用变化过程中净变化与双向等量变化两种参量的技术问题，是对土地利用变化转移矩阵进一步拓展。方法如下：一、土地利用类型转移矩阵、土地利用净变化量转移矩阵构建；二、双向等量变化量计算。本发明提出一种土地利用类型转移矩阵拓展法，它主要是针对土地利用转移矩阵繁琐复杂，将土地利用转移矩阵进一步拓展，清晰表达土地利用类型的净变化量以及任意两种类型之间的等量变化数量(面积)。本发明属于土地利用转化量的领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种计净变化量和算双向等量变化量的方法。
背景技术
土地利用转移矩阵通过提供始期每种土地利用类型转换为末期各种土地利用类型的面积，从而定量反映区域土地利用类型之间相互转化关系。对不同土地利用类型之间的相互转化关系又可分为净变化与双向等量变化两种情况，前者反映了净变化的来源与去处，后者则反映了土地利用类型之间存在空间的相互转化，但其面积不变。上述信息无法从转移矩阵中直接获得，但它们又是区域土地利用变化中重点关注的信息，对土地系统领域的研究与应用具有重要作用。
发明内容
本发明的目的是为了解决土地利用转移矩阵无法直接表征净变化与双向等量变化两种参量的技术问题，提供了一种利用土地利用转移矩阵计算土地利用净变化量和双向等量变化量的方法。
利用土地利用转移矩阵计算双向等量变化量的方法如下：
一、土地利用类型转移矩阵、构建：
利用研究区始期和末期土地利用类型面积构建土地利用类型转移矩阵；
二、土地利用净变化量转移矩阵计算：
针对土地利用转移矩阵，剔除土地利用转移矩阵中没有变化量，对应的土地利用类型转移矩阵然后对土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其转置位置差值处理，即为任意两种土地利用净变化量转移矩阵，即i≠j时，土地利用净变化量转移矩阵计算公式为：
Sij *＝Sij-Sji
Sij *为净转移矩阵第i行j列对应数据，Sij与Sji表示土地利用类型转移矩阵对应位置的数值；
三、双向等量变化量计算：
基于研究区始期和末期土地利用数据构建的土地利用类型转移矩阵，剔除土地利用类型转移矩阵中没有变化量，即i＝j时，对应的土地利用类型转移矩阵数值；比较土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其对应的转置位置数值大小，即土地利用类型转移矩阵列表数值与其对应转置位置数据为两种土地利用类型相互转化的面积，较小的数值为双向等量变化量，公式为：
Sij #＝min(Sij，Sji)
Sij #为双向等量变化量，表示Li土地利用类型与Lj土地类型相互转换量，即Li土地利用类型有Sij #转化为Lj土地类型，同时，Lj土地类型有Sij #转化为Li土地利用类型，其2倍表示Li土地利用类型与Lj土地类型双向等量变化量。
本发明提出一种土地利用类型转移矩阵拓展法，它主要是针对土地利用转移矩阵繁琐复杂，将土地利用转移矩阵在实际应用中进一步拓展，清晰表达土地利用类型的净变化量以及任意两种类型之间的等量变化数量(面积)。
附图说明
图1是本发明土地利用类型转移矩阵；
图2是本发明土地利用净变化量转移矩阵。
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：本实施方式利用土地利用转移矩阵计算双向等量变化量的方法如下：
一、土地利用类型转移矩阵构建：
利用研究区始期和末期土地利用类型面积构建土地利用类型转移矩阵；
二、土地利用净变化量转移矩阵计算：
针对土地利用转移矩阵，剔除土地利用转移矩阵中没有变化量，即i＝j时土地利用转移矩阵中对应数值(，然后对土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其转置位置差值处理，即为任意两种土地利用净变化量转移矩阵，即i≠j时，土地利用净变化量转移矩阵(土地利用净变量转移矩阵，表示为从始期到末期，土地利用类型相互转换的净变化量)计算公式为：
Sij *＝Sij-Sji
Sij *为净转移矩阵第i行j列对应数据，Sij与Sji表示土地利用类型转移矩阵对应位置的数值；
净变化量排除两种土地利用类型之间互相转化面积相等部分的干扰，直观反映不同土地利用类型相互转换最终变化量，在土地利用净变化量转移矩阵中Sij*和Sij*互为相反数。
二、双向等量变化量计算：
双向等量变化量表示土地利用类型若发生相互转化，两种土地类型转化面积相等的部分，即土地利用类型转移矩阵表格Sij与Sji较小的数值为双向等量变化量，基于研究区始期和末期土地利用数据构建的土地利用类型转移矩阵，剔除土地利用类型转移矩阵中没有变化量，即i＝j时，对应的土地利用类型转移矩阵数值；对比土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其对应的转置位置数值大小，即土地利用类型转移矩阵列表数值与其对应转置位置数据为两种土地利用类型相互转化的面积，较小的数值为双向等量变化量，公式为：
Sij #＝min(Sij，Sji)
Sij #为双向等量变化量，表示Li土地利用类型与Lj土地类型相互转换量，(Li和Lj分别表示研究区始期和末期土地利用类型)，即Li土地利用类型有Sij #转化为Lj土地类型，同时，Lj土地类型有Sij #转化为Li土地利用类型，其2倍表示Li土地利用类型与Lj土地类型双向等量变化量，表1为土地利用双向等量变化量表。
表1土地利用双向等量变化量表
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
利用土地利用转移矩阵计算双向等量变化量的方法如下：
一、土地利用类型转移矩阵的构建：
本实验发明以吉林省西部大安市土地利用上世纪90年代土地利用数据和2010年数据土地利用构建土地利用类型转移矩阵，数据来基于Landsat遥感影像解译获得到，土地利用类型包括耕地、林地、草地、湿地、建设用地和其它地类。
表2大安市上世纪90年代到2010年土地利用转移矩阵(单位：公顷)
表2中，第一列类型表示为上世纪90年代大安市土地利用类型，第一行表示为2010年大安市土地里利用类型，然后基于ArcGIS软件Intersect工具构建土地利用转移矩阵。该矩阵数值表示为任意两种土地利用类型转换数量，S13表示从上世纪90年代到2010年耕地变为草地面积为4997.45公顷，S31表示从上世纪90年代到2010年草地变为耕地面积为5752.56公顷。
二、土地利用净变化量转移矩阵：
依据土地利用净变化量转移矩阵计算公式：
Sij *＝Sij-Sji
Sij *为净转移矩阵第i行j列对应数据，Sij与Sji表示土地利用类型转移矩阵对应位置的数值；
基于大安市土地利用类型转移矩阵，计算大安市上世纪90年代到2010年土地利用净变化量转移矩阵。
表3：大安市上世纪90年代到2010年土地利用净变化量转移矩阵(单位：公顷)
土地利用净变化量转移矩阵只是表征两种土地利用类型之间的相互转化量，但是两种土地利用类型彼此相互转化，从土地利用转移矩阵中无法直接获得到两种土地利用类型的净变化量，也就无法得知该土地利用类型相对于另一种土地利用类型是增加还是减少，土地利用净变化量转移矩阵可有效的解决了该问题。表3为安市上世纪90年代到2010年土地利用净变化量转移矩阵，其净变转移矩阵为两种土地利用类型剔除掉相互转化后的面积，例如：S13*表示为上世纪90年代到2010年耕地变为草地净面积为-755.1公顷，S31*上世纪90年代到2010年草地变为耕地净面积为755.1公顷，即S13*与S31*互为相反数。
三、双向等量变化量
依据双向等量变化量计算公式：
Sij #＝min(Sij，Sji)
Sij #为双向等量变化量，表示Li土地利用类型与Lj土地类型相互转换量，(Li和Lj分别表示研究区始期和末期土地利用类型)，即Li土地利用类型有Sij #转化为Lj土地类型，同时，Lj土地类型有Sij #转化为Li土地利用类型，其2倍表示Li土地利用类型与Lj土地类型双向等量变化量，表1为土地利用双向等量变化量表。
基于大安市土地利用类型转移矩阵，计算大安市上世纪90年代到2010年任意两种土地利用类型双向等量变化量，表4为土地利用双向等量变化量表。
表4：大安市上世纪90年代到2010年土地利用双向等量变化量(单位：公顷)
双向等量变化量表征的任意两种土地利用类型从始期到末期存在的相互转化面积。表4中，L1—L3表示耕地和草地相互转化面积为9994.9公顷，即耕地转为草地面积为4997.45公顷，同时，草地转为耕地面积为4997.45公顷，但是这一变化量无法直接从土地利用转移矩阵和净变化量转移矩阵获取到，构建土地利用双向等量变化量表可知直接获取任意两种土地利用类型的相互转换量。
Claims (1)
1.利用土地利用转移矩阵计算土地利用转换净变化量和双向等量变化量的方法，其特征在于利用土地利用转移矩阵计算土地利用转换净变化量和双向等量变化量的方法如下：
一、土地利用类型转移矩阵构建：
利用研究区始期和末期土地利用类型面积构建土地利用类型转移矩阵；
二、土地利用类型净变化量计算：
针对土地利用转移矩阵，剔除土地利用转移矩阵中没有变化量，即i＝j时，对应的土地利用类型转移矩阵；然后对土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其转置位置差值处理，即为任意两种土地利用类型净变化量，即i≠j时，土地利用类型净变化量计算公式为：
Sij *＝Sij-Sji
Sij *为净转移矩阵第i行j列对应数据，Sij与Sji表示土地利用类型转移矩阵对应位置的数值；
三、双向等量变化量计算：
基于研究区始期和末期土地利用数据构建的土地利用类型转移矩阵，剔除土地利用类型转移矩阵中没有变化量，对应的土地利用类型转移矩阵比较土地利用类型转移矩阵列表中任意数值与其对应的转置位置数值大小，即土地利用类型转移矩阵列表数值与其对应转置位置数据为两种土地利用类型相互转化的面积，较小的数值为双向等量变化量，公式为：
Sij #＝min(Sij，Sji)
Sij #为双向等量变化量，表示Li土地利用类型与Lj土地类型相互转换量，即Li土地利用类型有Sij #转化为Lj土地类型，同时，Lj土地类型有Sij #转化为Li土地利用类型，其2倍表示Li土地利用类型与Lj土地类型双向等量变化量。
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