申请/专利权人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

申请日：2024-03-22

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN117933731B

主分类号：G06Q10/0635

分类号：G06Q10/0635;G06F16/29;G06F18/23213;G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种城乡生活圈空间划定管理系统，涉及城乡生活圈空间划定管理技术领域，包括非线性响应预测模块和非线性响应风险优化模块；非线性响应预测模块，对农田转变为城市用地后的非线性响应进行预测，评估农田转变为城市用地的潜在非线性响应风险。本发明通过综合分析地下水位异常波动和土壤呼吸速率减缓因素，建立了一个综合的非线性响应风险指标，用于评估农田转变为城市用地后的潜在非线性响应风险，这一指标的计算和分析，提供了一种客观而综合的方法，用于量化和评估生态系统对城市化过程，可在农田转变为城市用地时出现的潜在非线性响应风险进行及时预测响应。

主权项：1.一种城乡生活圈空间划定管理系统，其特征在于，包括非线性响应预测模块和非线性响应风险优化模块；非线性响应预测模块，对农田转变为城市用地后的非线性响应进行预测，评估农田转变为城市用地的潜在非线性响应风险；获取农田转变为城市用地后的地下水位数据和土壤呼吸速率数据，获取后，将地下水位数据和土壤呼吸速率数据分析处理后，生成地下水位异常波动程度和土壤呼吸速率减缓程度；地下水位异常波动程度获取的逻辑如下：选择Haar小波作为小波基函数；在固定时长窗口内，将地下水位时间序列信号xt分解为不同尺度的子信号Wjt，其中j表示尺度，通过连续小波变换完成，公式如下：Wjt＝其中，是小波基函数的复共轭；对每个子信号Wjt，计算每个子信号Wjt的能量Ej，能量Ej通过对子信号的平方求和得到，计算的表达式为：Ej＝∑t[Wjt]2；计算地下水位异常波动程度，其中，N为尺度的总数，为所有Ej的平均能量，Gwaterl为地下水位异常波动程度；土壤呼吸速率减缓程度获取的逻辑如下：获取农田转变为城市用地时的土壤呼吸速率的时间序列数据，确保数据具有一定的时序性，并将其分为固定时长窗口内的若干子序列；对每个固定时长窗口内的时间序列数据进行特征提取，获取相邻固定时长窗口按照时间序列提取的第一特征向量X＝{x1，x2，…，xr，…，xn}，第二特征向量Y＝{y1，y2，…，yr，…，yn}，其中，xr为第一特征向量中的第r个特征，yr为第二特征向量中的第r个特征，n是特征数量；使用动态时间规整距离作为距离度量方法捕捉时间序列之间的相似性计算公式如下：选择k-means算法进行聚类分析，随机初始化k个聚类中心，设初始聚类中心为C＝{c1，c2，…，ck}；对聚类结果进行分析，计算每个簇内土壤呼吸速率的土壤呼吸速率减缓量化值，具体计算公式如下：其中，RCIi表示第i个簇的土壤呼吸速率减缓量化值，RJ表示第i个簇内第J个样本的土壤呼吸速率，m表示第i个簇内样本的数量；将固定时长窗口内生成的若干个土壤呼吸速率减缓量化值与土壤呼吸速率减缓参考值进行比对分析，计算土壤呼吸速率减缓程度，计算的表达式为：式中，RCIω表示土壤呼吸速率减缓程度，RCIu表示大于土壤呼吸速率减缓参考值RCI参考的土壤呼吸速率减缓量化值，u为正整数，p表示大于土壤呼吸速率减缓参考值RCI参考的土壤呼吸速率减缓量化值的总数；通过迭代优化过程，更新聚类中心，直至达到收敛条件，具体步骤如下：S1、计算每个窗口内的特征向量与各个聚类中心之间的动态时间规整距离，将每个特征向量分配到距离最近的聚类中心所对应的簇中；S2、根据分配的特征向量重新计算每个簇的中心位置，即将每个簇中所有特征向量的均值作为新的聚类中心；重复S1和S2直至聚类中心稳定或达到最大迭代次数；获取到农田转变为城市用地后在固定时长窗口内生成的地下水位异常波动程度Gwaterl和土壤呼吸速率减缓程度RCIω后，将地下水位异常波动程度Gwaterl和土壤呼吸速率减缓程度RCIω进行综合分析，将两者加权求和生成非线性响应风险指标NonliR，通过非线性响应风险指标NonliR对农田转变为城市用地的潜在非线性响应风险情况进行评估；非线性响应风险优化模块，当农田转变为城市用地的潜在非线性响应风险时，根据监测评估的结果持续优化城乡生活圈空间划定管理措施，并对优化的结果进行分析，消除潜在非线性响应风险。

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权利要求：

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