專利名稱：土地利用格局演替仿真裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及資源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于土地資源開發(fā)、土地 規(guī)劃的土地利用格局變化仿真裝置。
背景技術(shù)：
土地利用反映了一定地域范圍內(nèi)地形、地貌、土壤、基礎(chǔ)地質(zhì)、水文、氣候和植被等 所有自然因素的賦存狀態(tài)及過去和目前人類在這一地域范圍內(nèi)對土地資源開發(fā)利用的活 動及其影響結(jié)果。土地利用格局演替仿真旨在回答土地利用結(jié)構(gòu)在何時、何地、為何以及發(fā) 生怎樣的變化與轉(zhuǎn)換，并導(dǎo)致何種突出的環(huán)境效應(yīng)。土地利用格局演替仿真裝置的開發(fā)與 應(yīng)用能夠加深人們對土地利用系統(tǒng)動態(tài)變化機制的理解，并為預(yù)測區(qū)域未來土地利用動態(tài) 變化趨勢提供分析工具。目前，多數(shù)可以實現(xiàn)土地利用格局演替仿真的裝置往往只涉及一種或幾種用地類 型，缺乏對區(qū)域土地利用格局演替格局的整體把握；同時，往往無法根據(jù)用戶的需求對指定 用地區(qū)域進行土地利用變化的預(yù)測及演替格局的深入分析從而獲得實時的模擬結(jié)果，導(dǎo)致 無法實時指導(dǎo)土地利用規(guī)劃以及模擬演替格局并進行比對分析，不利于廣大野外基層土地 工作者使用和推廣。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的土地利用格局演替仿真裝置在系統(tǒng)分析和機理 表達方面存在的諸多不足，在滿足廣大野外工作者實際需求的基礎(chǔ)之上，提供一種集成PDA 技術(shù)、GPRS通信、全球定位系統(tǒng)、并行計算、專家系統(tǒng)等技術(shù)的土地利用格局演替仿真裝置， 實時指導(dǎo)土地利用規(guī)劃以及模擬演替格局并進行比對分析。為實現(xiàn)本實用新型的上述目的，本實用新型提供一種土地利用格局演替仿真裝 置，包括智能客戶終端，響應(yīng)用戶指令，向土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器、區(qū)域用地結(jié) 構(gòu)變化情景分析服務(wù)器以及土地利用面積空間分配服務(wù)器發(fā)送自動采樣參數(shù)和用戶設(shè)定 參數(shù)，并接收來自土地利用面積空間分配服務(wù)器的模擬計算結(jié)果；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，存儲有影響土地利用格局變化的驅(qū)動因子的量化數(shù)據(jù)；土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器，提取所述存儲服務(wù)器中與所述自動采樣參數(shù) 和用戶設(shè)定參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過重要驅(qū)動因子辨識方法和計量分析方法計算并向區(qū) 域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器輸出表征了驅(qū)動因子作用方向與強度的回歸系數(shù)；區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器，接收所述回歸系數(shù)作為輸入?yún)?shù)，通過區(qū)域 宏觀計量分析、農(nóng)業(yè)用地政策影響分析和林業(yè)政策情景分析方法進行運算并向土地利用面 積空間分配服務(wù)器輸出表征采樣區(qū)域在用戶設(shè)定參數(shù)下各種土地利用類型的需求量的面 積數(shù)據(jù)；土地利用面積空間分配服務(wù)器，接收所述面積需求量數(shù)據(jù)，調(diào)用所述相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的土地利用類型分布概率，根據(jù)土地利用類型轉(zhuǎn)換規(guī)則計算不同土地利用類型的分 配概率，獲得與所述用戶設(shè)定參數(shù)相對應(yīng)的模擬計算結(jié)果，并將所述計算結(jié)果反饋給所述 智能客戶終端。其中，所述自動采樣參數(shù)包括由所述客戶智能終端自動采集的采樣點地理坐標； 所述用戶設(shè)定參數(shù)包括由用戶通過所述客戶智能終端輸入的采樣點用地類型、指定模擬時 段以及情景設(shè)定。其中，所述驅(qū)動因子包括自然環(huán)境、條件、氣候變化、人口總量、結(jié)構(gòu)與遷移、貿(mào)易 環(huán)境、管理政策、制度安排。其中，所述客戶智能終端和所述各服務(wù)器之間通過由無線通信的GPRS方式的胖 客戶端Socket程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸進行連接。其中，所述各服務(wù)器之間通過由局域網(wǎng)的事件驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸進行連接。其中，所述客戶智能終端為一 PDA用戶端。其中，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器為包括數(shù)據(jù)庫的計算機。其中，所述土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器、區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù) 器、土地利用面積空間分配服務(wù)器分別為包括相應(yīng)運算程序的計算機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)勢在于本實用新型的裝置集成了 PDA技術(shù)、GPRS通信、全球定位系統(tǒng)、并行計算、專家系 統(tǒng)等先進技術(shù)，可以通過遠程模擬為使用者提供實時的用地規(guī)劃指導(dǎo)；并且從系統(tǒng)工程的 理論出發(fā)，實現(xiàn)了幾個服務(wù)于不同功能的服務(wù)器之間的系統(tǒng)耦合，以幾何倍率提高了裝置 的功效，而非幾個功能的簡單加和；同時該裝置中的用戶智能終端的使用也大大節(jié)省了硬 件花費和高昂的正版專業(yè)軟件費用，同時操作簡易，給缺乏計算機基礎(chǔ)知識的廣大基層工 作人員帶來便利。

圖1是根據(jù)本實用新型的土地利用格局演替仿真裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本實用新型的土地利用格局演替仿真裝置的客戶智能終端的示意圖。
具體實施方式
本實用新型提出的土地利用格局演替仿真裝置，結(jié)合附圖和實施例說明如下。如圖1所示為本實用新型的土地利用格局演替仿真裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖， 本實施例的裝置包括客戶端和服務(wù)器終端兩個部分?？蛻舳藶橐豢梢苿拥挠脩糁悄芙K端， 由用戶手持；服務(wù)器終端包括多個服務(wù)器，分別用于數(shù)據(jù)存儲和模擬運算；客戶智能終端 與相關(guān)服務(wù)器之間以及服務(wù)器終端的各個服務(wù)器之間均通過數(shù)據(jù)傳輸進行連接。首先，通過客戶智能終端接收實時調(diào)查與驗證數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器 終端，服務(wù)器終端中的土地利用結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器、土地利用格局演替驅(qū)動分析服 務(wù)器和土地利用面積空間分配服務(wù)器通過事件驅(qū)動程序主動調(diào)用數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器中的與 上述事實調(diào)查和驗證數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，分別計算各種土地利用類型年度變化需求、測度土 地利用類型分布與驅(qū)動因子之間的關(guān)系和實現(xiàn)土地利用面積變化的空間分配。在對土地利用類型分布及其影響因子的相互作用關(guān)系和時空分布規(guī)律定量分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮土 地利用變化動態(tài)過程中自然環(huán)境條件的主導(dǎo)作用和社會、經(jīng)濟、技術(shù)等人文因素的決定性 影響，模擬土地利用變化過程，預(yù)測區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化趨勢；最終將運算得到的模擬結(jié)果以 數(shù)據(jù)、圖形的方式反饋于客戶智能終端?？蛻糁悄芙K端響應(yīng)用戶輸入的指令，向土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器、區(qū)域 用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器以及土地利用面積空間分配服務(wù)器發(fā)送采樣參數(shù)和用戶設(shè) 定參數(shù)，并接收來自土地利用面積空間分配服務(wù)器的模擬計算結(jié)果；同時標定出土地利用 格局最易發(fā)生變化的地區(qū)(土地利用格局易變區(qū))；其中，由所述客戶智能終端自動采集的 所述采樣參數(shù)包括采樣點地理坐標，由用戶通過所述客戶智能終端輸入的所述用戶設(shè)定參 數(shù)包括采樣點用地類型、指定模擬時段以及情景設(shè)定，其中，采樣點用地類型可以為1-N中 任意整數(shù)編碼，分別對應(yīng)于根據(jù)國家三級土地利用分類系統(tǒng)劃分的N種土地利用類型；指 定模擬時段可以是表示用戶期望模擬的從用戶采樣時刻開始推算的具體歷時過程的整數(shù) 編碼；模擬結(jié)果可以為指定模擬時段的該采樣區(qū)域的土地利用格局演替圖、土地利用轉(zhuǎn)移 分布圖、單類土地利用空間分配圖等圖形結(jié)果，也可以是指定模擬時段的該采樣點的用地 類型編碼等數(shù)據(jù)結(jié)果。例如，土地利用格局易變區(qū)最后反映在客戶智能終端上，體現(xiàn)為有一 定形狀、呈一定分布格局、具有范圍邊界并標示了土地利用類型的地圖?；A(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器存儲有影響土地利用格局變化的驅(qū)動因子的量化數(shù)據(jù)；所述 驅(qū)動因子包括自然環(huán)境、自然條件、氣候變化、人口總量、結(jié)構(gòu)與遷移、貿(mào)易環(huán)境、管理政策、 制度安排等等。具體實施過程中，該服務(wù)器可以為包含存儲有這些量化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫的計 算機工作站。本實用新型的一個實施例中，存儲服務(wù)器中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示表1
5 土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器接收到來自客戶智能終端的采樣參數(shù)和用戶 設(shè)定參數(shù)等數(shù)據(jù)，自動提取所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器中與所述自動采集的采樣參數(shù)和用戶設(shè)定參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過重要驅(qū)動因子辨識方法和計量分析方法計算獲得表征了驅(qū) 動因子作用方向與強度的回歸系數(shù)。該服務(wù)器可以為具有采用重要驅(qū)動因子辨識方法和計量分析方法的計算程序的 計算機；具體實施過程中，該服務(wù)器對表1中所示數(shù)據(jù)進行驅(qū)動因子作用辨識，即利用主成 分分析的多元統(tǒng)計方法對其進行重點因子辨識，從繁多的因子中選擇對土地利用格局演替 影響較大的驅(qū)動因子，獲得3-4個綜合驅(qū)動因子，接著通過專題計量分析來構(gòu)建土地利用 類型分布與各綜合驅(qū)動因子之間的線性模型，最終獲得所述回歸系數(shù)，并向區(qū)域用地結(jié)構(gòu) 變化情景分析服務(wù)器輸出該系數(shù)。區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器接收來自土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器 的所述回歸系數(shù)作為輸入?yún)?shù)，通過區(qū)域宏觀計量分析、農(nóng)業(yè)用地政策影響分析和林業(yè)政 策情景分析方法進行運算獲得表征采樣區(qū)域在指定模擬時段各種情景設(shè)定下各種土地利 用類型的需求量的面積數(shù)據(jù)。該服務(wù)器可以為包含有區(qū)域宏觀計量分析模型、農(nóng)業(yè)用地政策影響分析模型和林 業(yè)政策情景分析模型的計算程序的計算機；具體實施過程中，該服務(wù)器將由土地利用格局 演替驅(qū)動分析服務(wù)器輸出的驅(qū)動因子系數(shù)作為參數(shù)輸入，接收用戶通過客戶智能終端輸入 的設(shè)定參數(shù)及其之間的組合來進行不同的情景設(shè)定，開展模型運算，輸出采樣區(qū)域在指定 模擬年份間、各種假設(shè)情景下、各種土地利用面積需求量，并向土地利用面積空間分配服務(wù) 器輸出這些數(shù)據(jù)。土地利用面積空間分配服務(wù)器接收所述面積需求量數(shù)據(jù)，調(diào)用所述相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)計算獲得土地利用類型分布概率，根據(jù)土地利用類型轉(zhuǎn)換規(guī)則計算不同土地利用類型的 分配概率，獲得與所述用戶設(shè)定參數(shù)相對應(yīng)的模擬計算結(jié)果。該服務(wù)器可以為具有模擬運算程序的計算機；具體實施過程中，該服務(wù)器調(diào)用基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算得到采樣區(qū)域內(nèi)各種土地利用類型分布概率，設(shè)定各種土地利用類型轉(zhuǎn)換編 碼，依據(jù)由區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器獲得的指定模擬時間斷面上各土地利用類型 面積需求量(需求面積)，根據(jù)各種土地利用類型分布概率對各種土地利用類型的變化面 積進行空間分配，實現(xiàn)用戶指定模擬時段內(nèi)各時間斷面上土地利用格局演替的動態(tài)仿真， 并將所述模擬計算結(jié)果反饋給所述客戶智能終端；該服務(wù)器調(diào)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大致反映采樣 區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)變化的局域特征、區(qū)域特征和歷史特征。如圖2所示，本實施例中的客戶智能終端為PDA客戶端，其可以通過GPRS方式與 各服務(wù)器進行通信連接，由于受流量的限制，在一定的程度上影響了數(shù)據(jù)交互的速度，為 此，采用胖客戶端程序，以Socket通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鲿场DA客戶端在發(fā)送數(shù)據(jù)時 運行硬件提供商提供的GPRS連接執(zhí)行程序，與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立邏輯鏈路，再通過建立Socket 對象，實現(xiàn)用與各服務(wù)器的通信。具體地，PDA客戶端接收包括由用戶輸入的采樣點用地類 型和指定模擬時段、情境設(shè)定等用戶設(shè)定參數(shù)以及來自內(nèi)嵌于PDA客戶端的GPS模塊的關(guān) 于采樣點實時地理空間位置的采樣參數(shù)，編輯矢量數(shù)據(jù)，利用客戶端socket程序，將上述 實時數(shù)據(jù)傳輸給包含有運算程序的各個服務(wù)器；同時，各服務(wù)器通過socket監(jiān)聽程序接受 來自PDA客戶端的連接請求后，執(zhí)行“acc印t”命令，建立連接，接收來自PDA客戶端的數(shù) 據(jù)，并響應(yīng)該數(shù)據(jù)，自動提取服務(wù)于主程序的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中與所述土地利用類型、地理空間位 置參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，驅(qū)動存儲于各服務(wù)器內(nèi)的運算程序計算得到指定模擬時段的模擬結(jié)果，然后將模擬結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的形式反饋于PDA客戶端。 以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求一種土地利用格局演替仿真裝置，其特征在于，包括智能客戶終端，響應(yīng)用戶指令，向土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器、區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器以及土地利用面積空間分配服務(wù)器發(fā)送包括采樣點地理坐標的自動采樣參數(shù)和包括采樣點用地類型、指定模擬時段以及情景設(shè)定的用戶設(shè)定參數(shù)，并接收來自土地利用面積空間分配服務(wù)器的模擬計算結(jié)果；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，存儲有影響土地利用格局變化的驅(qū)動因子的量化數(shù)據(jù)，所述驅(qū)動因子包括自然環(huán)境、條件、氣候變化、人口總量、結(jié)構(gòu)與遷移、貿(mào)易環(huán)境、管理政策、制度安排；土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器，調(diào)用所述存儲服務(wù)器中與所述采樣參數(shù)和用戶設(shè)定參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過重要驅(qū)動因子辨識方法和計量分析方法 計算并向區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器輸出表征了驅(qū)動因子作用方向與強度的回歸系數(shù)；區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器，接收所述回歸系數(shù)作為輸入?yún)?shù)，通過區(qū)域宏觀計量分析、農(nóng)業(yè)用地政策影響分析和林業(yè)政策情景分析方法 計算并向土地利用面積空間分配服務(wù)器輸出表征采樣區(qū)域在用戶設(shè)定參數(shù)下各種土地利用類型的需求量的面積數(shù)據(jù)；土地利用面積空間分配服務(wù)器，接收所述面積數(shù)據(jù)，調(diào)用所述相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的土地利用類型分布概率，根據(jù)土地利用類型轉(zhuǎn)換規(guī)則計算不同土地利用類型的分配概率，獲得與所述用戶設(shè)定參數(shù)相對應(yīng)的模擬計算結(jié)果，并將所述計算結(jié)果反饋給所述智能客戶終端。
2.如權(quán)利要求1所述的土地利用格局演替仿真裝置，其特征在于，所述客戶智能終端 和所述各服務(wù)器之間通過由無線通信的GPRS方式的胖客戶端Socket程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸 進行連接。
3.如權(quán)利要求1所述的土地利用格局演替仿真裝置，其特征在于，所述各服務(wù)器之間 通過由局域網(wǎng)的事件驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸進行連接。
4.如權(quán)利要求1所述的土地利用格局演替仿真裝置，其特征在于，所述客戶智能終端 為一 PDA用戶端。
5.如權(quán)利要求1所述的土地利用格局演替仿真裝置，其特征在于，所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲 服務(wù)器為包括數(shù)據(jù)庫的計算機。
專利摘要本實用新型提供了一種土地利用格局演替仿真裝置，包括智能用戶終端，響應(yīng)用戶指令，向土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器、區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器以及土地利用面積空間分配服務(wù)器發(fā)送采樣參數(shù)和用戶設(shè)定參數(shù)，并接收模擬計算結(jié)果；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，存儲有影響土地利用格局變化的驅(qū)動因子的量化數(shù)據(jù)；土地利用格局演替驅(qū)動分析服務(wù)器，提取所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及存儲服務(wù)器中與所述采樣參數(shù)和用戶設(shè)定參數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算并輸出表征了驅(qū)動因子作用方向與強度的回歸系數(shù)；區(qū)域用地結(jié)構(gòu)變化情景分析服務(wù)器，接收所述回歸系數(shù)，運算并輸出表征采樣區(qū)域在用戶設(shè)定參數(shù)下各種土地利用類型的需求量的面積數(shù)據(jù)；土地利用面積空間分配服務(wù)器，接收所述面積需求量數(shù)據(jù)，計算獲得與所述自動采集與用戶設(shè)定參數(shù)相對應(yīng)的模擬計算結(jié)果，并將所述計算結(jié)果反饋給所述PDA客戶端。
文檔編號G06F17/50GK201607764SQ20092024671
公開日2010年10月13日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者吳鋒, 姜群鷗, 戰(zhàn)金艷, 蘇紅波, 鄧祥征, 馬恩君, 黃維 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所