基于多源卫星遥感技术的自适应区域绿色发展评价方法

摘要

本发明公开了一种基于多源卫星遥感技术的自适应区域绿色发展评价方法。它包括如下步骤，步骤一：采用多源卫星遥感技术，构建绿色发展遥感调查指标体系，并规范各指标的定义，确定各指标计算方法；步骤二：根据各指标的定义，获取目标区域的多源遥感卫星影像；步骤三：根据各个指标的定义和多源卫星遥感影像，开展各个指标的反演及解译，获得各指标值；步骤四：将各指标值根据最小均方差法进行自适应区域的指标筛选；步骤五：将筛选出的各指标值进行极差标准化处理；步骤六：利用CRITIC法确定参与目标区域绿色发展评价的指标权重；步骤七：计算绿色发展指数值，并完成对区域绿色发展状况的评价。本发明具有适用性广泛、快速、准确的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多源卫星遥感技术的绿色发展调查方法。更 具体地说它是一种基于多源卫星遥感技术的自适应区域绿色发展评 价方法。

背景技术

绿色发展是强调人与自然平等、人与自然和谐发展的新可持续发 展观，是建立在生态环境容量和资源承载力的约束条件下，将环境保 护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式。目前，绿色发 展已成为解决资源环境问题，促进区域协同发展，贯彻落实热点研究 问题。绿色发展综合评价又是绿色发展研究的重要研究方向。然而传 统的绿色发展评价方法往往存在着以下几个方面的问题：1)资料收 集困难。2)数据的有效性。目前绿色发展评价方法中所采用的资料 种类繁多，来源复杂，数据的有效性难以得到保证。3)数据的空间 局限性。统计数据很难直观反映一些指标的空间属性，例如新增建设 用地规模等，统计数据仅能反映整体的增加情况，而很难落实到具体 是哪个空间位置的建设用地规模增加，使得评价结果很难对政府的绿 色发展决策做出有力支持。因此，发展新的绿色发展评价方法迫在眉 睫。

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、 红外线等，对目标进行探测和识别的技术。将遥感技术应用在绿色发 展调查中，不仅可以减少人力、物力的投入，遥感影像“所见即所得” 的特点，可以看得很清楚，问题暴露的也很明确，所得数据的真实性 可以得到有效保证。而且所获数据在时间和空间上有很强的连续性， 可以为绿色发展评价提供更加直观、定量化的支持。但是，遥感技术 在绿色发展调查和评价过程中仍存在以下不足：1)在绿色发展指标 的选取和定义方面，尚未形成统一、完整的体系；2)已经提出的评 价指标体系局限性较大，适用性不广泛。

因此，开发一种适用性广泛、快速、准确的绿色发展评价方法很 有必要。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种基于多源卫星遥感技术的自适应 区域绿色发展评价方法，基于多源卫星遥感技术，构建了绿色发展遥 感调查指标体系；本发明具有区域自适应性、适用性广泛，并能够快 速、准确、客观地评价区域绿色发展状况，从而为当地政府的绿色发 展决策提供支撑，具有很强的实用性、示范性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于多源卫星遥 感技术的自适应区域绿色发展评价方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：采用多源卫星遥感技术，构建绿色发展遥感调查指标体 系，并规范各指标的定义，确定各指标计算方法；

步骤二：根据步骤一中对各指标的定义，获取目标区域的多源遥 感卫星影像；

步骤三：根据步骤一中所确定的各个指标的定义和步骤二得到的 多源卫星遥感影像，开展各个指标的反演及解译，获得各指标值；

步骤四：将步骤三中得到的各指标值根据最小均方差法进行自适 应区域的指标筛选；

步骤五：将步骤四中筛选出的各指标值进行极差标准化处理；

步骤六：根据步骤五，利用CRITIC法确定参与目标区域绿色发 展评价的指标权重；

步骤七：根据步骤六计算绿色发展指数值，并完成对区域绿色发 展状况的评价。

在上述技术方案中，在步骤一中，绿色发展遥感调查指标体系包 括人口指标、水质指标、大气指标、耕地指标、建设用地指标、森林 指标、自然岸线指标、水土保持指标、矿山指标和城市绿地指标。

在上述技术方案中，在步骤二中，多源遥感卫星影像包括夜光遥 感影像、多光谱遥感影像、高光谱遥感影像和高分辨率遥感影像；

其中，高分辨率遥感影像的分辨率优于2m。

在上述技术方案中，在步骤四中，各指标值根据最小均方差法进 行自适应区域的指标筛选，具体方法如下：

S41：对于目标区域中m个区县，n个指标(或者是某一个区县 m个参评年份，n个指标)，各个指标的观测值x

式(2)和式(3)中：i表示第i个区县(或者是某一区县第i 个参评年份)，i＝1，2，…，m；j表示第j项指标，j＝1，2，…，n； n＝10,其中，

S42：求出最小均方差：

式(4)中：

S43：当

S44：筛选出目标区域最终参评的绿色发展遥感调查指标，确定 参评指标总数。

在上述技术方案中，在步骤五中，各指标值进行极差标准化处理 时，

由于水质指标、森林指标、自然岸线指标、城市绿地指标本身无 量纲，故无需标准化处理；

耕地指标、水土保持指标、矿山治理指标的极差标准化公式为：

人口指标、大气指标和建设用地指标的极差标准化公式为：

式(5)和式(6)中：i为目标区域内第i个区县(或某一区县 第i个参评年份)，i＝1，2，...，m；j为目标区域内第j个指标，j＝1， 2，...，k；Y

在上述技术方案中，在步骤六中，利用CRITIC法确定参与目标 区域绿色发展评价的指标权重，具体计算方法如下：

S61：根据评价矩阵Y，计算各指标的标准差S″

式(8)中：Y

S62：计算指标t和指标j之间的相关系数r

式(9)、式(10)中：r

S63：计算第j项指标的信息量C

式(11)中：S′

S64：计算指标的权重W

式(12)中：W

在上述技术方案中，在步骤七中，绿色发展指数值的具体计算方 法如下，

式(13)中：G

本发明具有如下优点：

(1)本发明具有区域自适应性，并且能够快速、准确、客观的评 价区域的绿色发展状况，且本方法数据可获得性强，适用性高，可为 政府决策提供有力支持；本发明利用客观计算的方法筛选出适应于参 评区域的绿色发展指标，具有区域自适应、适用性广泛；相较于现有 技术，本发明利用遥感手段获取数据、处理数据、分析数据的速度更 为快速；本发明根据遥感所见即所得的特点，指标数据更为准确；本 发明所采用的指标计算和筛选的方法均为基于客观的计算方法，评价 更客观；

(2)本发明结合多源卫星遥感技术的特点，构建绿色发展遥感调 查指标体系，主要包括人口指标、水质指标、大气指标、耕地指标、 建设用地指标、森林指标、自然岸线指标、水土保持指标、矿山指标 和城市绿地指标10项绿色发展指标，并规范各指标的定义，确定各 指标的计算方法；在此基础上，根据最小均方差方法进行自适应区域 的指标筛选，并结合CRITIC方法进行指标定权，从而实现对区域绿 色发展状况的快速、准确、客观的评价，为当地政府的决策提供支撑， 具有很强的实用性。

本发明基于多源卫星遥感技术的特点，选取并定义了绿色发展遥 感调查指标、并据此构建了绿色发展遥感调查指标体系，提出了基于 多源卫星遥感技术的自适应区域绿色发展评价方法，可对目标区域内 的绿色发展状态进行快速、准确、客观的评价。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本 发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚 和容易理解。

本发明利用多源卫星遥感技术手段，构建绿色发展遥感调查指标 体系，计算绿色发展指标值，对目标区域内的绿色发展状态进行快速、 准确、客观的评价。

参阅附图可知：一种基于多源卫星遥感技术的自适应区域绿色发 展评价方法，包括如下步骤，

步骤一：采用多源卫星遥感技术，构建绿色发展遥感调查指标体 系，并规范各指标的定义，确定各指标计算方法，如下表1所示：

表1指标的定义和计算方法

步骤二：根据步骤一中对各指标的定义，获取目标区域的多源遥 感卫星影像；

步骤三：根据步骤一中所确定的各个指标的定义和步骤二得到的 多源卫星遥感影像，开展各个指标的反演及解译，采用反演及人机交 互式解译获得各指标值；

步骤四：将步骤三中得到的各指标值根据最小均方差法进行自适 应区域的指标筛选；中国幅员辽阔，在进行不同区域的绿色发展评价 时，可能有些指标在当前区域是不适用或者可以不予考虑的，通过这 种自适应筛选的方式，不依托于人的主观意志，使得本方法可以自适 应的应用于全国各条件背景下的绿色发展评价；

步骤五：将步骤四中筛选出的各指标值进行极差标准化处理，消 去各指标的量纲，并使各参评指标的值统一在[0,1]，使得各指标间有 可比性；

步骤六：根据步骤五，利用CRITIC法确定参与目标区域绿色发 展评价的指标权重；确定该指标在此区域绿色发展中所占的重要性；

步骤七：根据步骤六计算绿色发展指数值，并完成对区域绿色发 展状况的评价；绿色发展指数是区域绿色发展状况的定量化表达，是 区域绿色发展状况评价的基础。

进一步地，在步骤一中，绿色发展遥感调查指标体系包括人口指 标、水质指标、大气指标、耕地指标、建设用地指标、森林指标、自 然岸线指标、水土保持指标、矿山指标和城市绿地指标。

进一步地，在步骤二中，多源遥感卫星影像包括夜光遥感影像、 多光谱遥感影像、高光谱遥感影像和高分辨率遥感影像等；

其中，高分辨率遥感影像的分辨率优于2m；优于2m的分辨率， 可以使得人工交互式解译的建设用地、耕地、自然岸线、矿山指标成 果更加准确。

进一步地，在步骤四中，各指标值根据最小均方差法进行自适应 区域的指标筛选，具体方法如下：

S41：对于目标区域中m个区县(或者某一区县m个年份)，n 个指标，各个指标的观测值x

式(1)、(2)和式(3)中：i表示第i个区县(或者是某一区县第 i个年份)，i＝1，2，...，m；j表示第j项指标，j＝1，2，...，n；n＝10， 其中，

S42：求出最小均方差：

式(4)中：

S43：当

S44：筛选出目标区域最终参评的绿色发展遥感调查指标，确定 参评指标总数。

进一步地，在步骤五中，各指标值进行极差标准化处理时，由于 水质指标、森林指标、自然岸线指标、城市绿地指标本身无量纲，故 无需标准化处理；

耕地指标、水土保持指标、矿山治理指标的极差标准化公式为：

水质指标、森林指标、自然岸线指标、城市绿地指标、人口指标、 大气指标和建设用地指标的极差标准化公式为：

式(5)和式(6)中：i为目标区域内第i个区县(或某一区县 m个年份)，i＝1，2，...，m；j为目标区域内第j个指标，j＝1，2，...， k；k为S44步骤中确定的参评指标总数；m为参评区县总数(或参 评年份总数)；Y

式(7)中：k为S44步骤中确定的参评指标总数；m为参评区 县总数(或参评年份总数)。

进一步地，在步骤六中，利用CRITIC法确定参与目标区域绿色 发展评价的指标权重，具体计算方法如下：

S61：根据评价矩阵Y，计算各指标的标准差S′

式(8)中：Y

S62：计算指标t和指标j之间的相关系数r

式(9)、式(10)中：r

S63：计算第j项指标的信息量C

式(11)中：S′

S64：计算指标的权重W

式(12)中：W

进一步地，在步骤七中，绿色发展指数值的具体计算方法如下，

式(13)中：G

根据如下评分表2对目标区域各区县的绿色发展状况进行评分， 并将绿色发展指标指数值的大小进行排序，对目标区域各区县绿色发 展状况进行评价。

表2绿色发展指数评价评分表

为了能够更加清楚的说明本发明所述的基于多源卫星遥感技术 的自适应区域绿色发展评价方法与现有技术相比所具有的优点，工作 人员将这两种技术方案进行了对比，其对比结果如下表3所示：

表3本方法与现有技术对比结果表

由上表可知，本发明所述的基于多源卫星遥感技术的自适应区域 绿色发展评价方法与现有技术相比，适用性强，资料收集快速且有效， 评价速度快、准确性较高。

其它未说明的部分均属于现有技术。