本技術涉及土地利用變化評價，尤其涉及一種基于梯度劃分和雙維度分析的土地變化程度評估方法、系統及存儲介質。

背景技術：

1、土地利用是人類對土地自然屬性的利用方式和狀況，也是人與自然相互作用的最直接表現形式。地形作為地表高低形態的體現，通過作用于地表物質的遷移與能量轉換驅動著資源分布和人類活動，決定國土空間格局的形成。明確地形在國土空間開發利用中的作用是分析土地梯度利用碳排放效應及其調控的基礎和前提。

2、相關技術方案中，申請號cn202111363830.7的中國專利公開了一種基于地形梯度的山區土地利用變化評價方法，主要包括量化地形梯度、構建測評系統、原始數據采集與分析和生成評價結果四個步驟，通過從海拔、坡度、地形位等角度系統探討山區土地利用地形分異特征及變化規律，并以行政單元構建土地利用垂直梯度指數，深入刻畫土地利用垂直分異的局域特征。

3、然而，上述技術方案中在土地利用變化評價中關于地形位指數的計算是以傳統的整片研究區域為對象進行計算，且僅采用單一土地利用動態度來對土地利用變化進行評價。該評價方式用于垂直地帶性和海拔梯度性明顯的區域，例如云南東中部地區，耕地、林地、草地、水域和城鎮用地等多種土地類型受海拔影響明顯的區域時，存在土地利用變化評估不準確的問題。

4、鑒于此，需要一種能夠滿足對復雜土地進行準確地土地利用變化評估的需求的土地變化程度評估方法。

技術實現思路

1、本技術的主要目的在于提供一種基于梯度劃分和雙維度分析的土地變化程度評估方法，旨在解決如何對垂直地帶性和海拔梯度性明顯的區域進行土地利用變化評估的問題。

2、為實現上述目的，本技術提供的一種基于梯度劃分和雙維度分析的土地變化程度評估方法，所述方法包括：

3、采用地形位指數將待評估土地劃分為多個不同目標梯度的目標子區域；其中，所述地形位指數由土地的高程值和坡度值計算得到；

4、從地形梯度效應維度和土地梯度利用特征維度兩個評估維度分析所述目標子區域，并基于所得的多個目標子區域的地形梯度效應評估結果和土地梯度利用特征維度評估結果，確定所述待評估土地的土地變化程度評估結果。

5、可選地，所述采用地形位指數將待評估土地劃分為多個不同目標梯度的目標子區域的步驟，具體包括：

6、以目標半徑范圍為單元，將所述待評估土地劃分為多個子區域；

7、計算各個所述子區域對應的地形位指數；

8、根據各個所述子區域對應的地形位指數所處的數值區間，確定各個所述子區域所處的目標梯度；

9、將處于同一所述目標梯度的所述子區域，確定為由一個或多個所述子區域構成的所述目標子區域。

10、可選地，所述高程值和所述坡度值通過所述待評估土地的數字高程模型數據獲取，所述地形位指數的計算步驟包括：

11、以像元為單位選取所述待評估土地中任一像元作為目標像元，以所述目標像元為中心，取目標半徑范圍內所有像元的高程值和坡度值作平均，得到所述目標像元的平均高程值和平均坡度值；

12、基于所述目標像元的高程值、坡度值，以及所述平均高程值和所述平均坡度值，計算所述目標半徑范圍內的地形位指數：

13、

14、式中，為在目標半徑范圍r的局部窗口下，第i行、第j列像元的局部窗口地形位指數；為以處于（i，j）位置的目標像元為中心的局部窗口，和分別為目標像元的高程值和坡度值，為平均高程值，為平均坡度值。

15、可選地，所述土地梯度利用特征維度包括土地利用類型的面積變化情況、土地梯度利用程度變化趨勢和土地梯度利用結構變化情況三種維度中的至少一種，所述土地梯度利用特征維度評估結果包括：

16、獲取各個不同目標梯度的目標子區域的地類面積，根據各個所述目標子區域的地類面積構建所述待評估土地的土地利用轉移矩陣，以基于所述土地利用轉移矩陣分析所述待評估土地在歷史時段中的土地利用類型的面積變化情況；

17、分別計算所述目標子區域在兩個不同歷史時段的土地綜合利用程度指數，得到第一土地綜合利用程度指數和第二土地綜合利用程度指數，根據所述第一土地綜合利用程度指數和所述第二土地綜合利用程度指數計算所述目標子區域的土地利用程度變化率，以基于各個所述目標子區域的所述土地利用程度變化率，分析所述待評估土地中的土地梯度利用程度變化趨勢；

18、計算所述目標子區域的信息熵，根據所述信息熵計算所述目標子區域的均衡度指數，以基于各個所述目標子區域的所述信息熵和/或所述均衡度指數，分析所述待評估土地的土地梯度利用結構變化情況，所述土地梯度利用結構變化情況包括土地利用結構穩定性和土地梯度利用的均質性。

19、可選地，所述土地利用轉移矩陣的計算表達式為：

20、

21、式中，為土地利用轉移矩陣，即地類轉為地類的面積；表示不同梯度等級下的地類面積；為轉移前后地類代碼。

22、可選地，所述土地綜合利用程度指數的計算表達式為：

23、

24、式中，表示土地利用程度變化率，為土地梯度利用程度分級指數，為土地梯度利用程度分級面積占比；

25、所述土地利用程度變化率的計算表達式為：

26、

27、式中，r為土地利用程度變化率，為第一土地綜合利用程度指數，為第二土地綜合利用程度指數，a、b表示兩個不同的歷史時段。

28、可選地，所述信息熵的計算表達式為：

29、

30、所述均衡度指數的計算表達式為：

31、

32、式中，表示信息熵；表示均衡度指數，為同一目標梯度下各地類面積占所述目標梯度的土地總面積的比重；n為用地類型的數量。

33、可選地，所述地形梯度效應維度包括高程值、坡度值、地形起伏度和分布指數中的至少一種。

34、此外，為實現上述目的，本技術還提供一種計算機系統，所述計算機系統包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的土地梯度利用變化評估程序，所述土地梯度利用變化評估程序被所述處理器執行時實現如上任一項所述的基于梯度劃分和雙維度分析的土地變化程度評估方法的步驟。

35、此外，為實現上述目的，本技術還提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質上存儲有土地梯度利用變化評估程序，所述土地梯度利用變化評估程序被處理器執行時實現如上任一項所述的基于梯度劃分和雙維度分析的土地變化程度評估方法的步驟。

36、本技術至少具備以下有益效果：

37、1、采用高程值和坡度值計算的地形位指數，將待評估土地劃分為多個不同目標梯度的目標子區域；對每個目標子區域的地形梯度效應和土地梯度利用特征兩個維度去評估后，綜合得到待評估土地的土地變化程度評估結果，實現對復雜土地區域的準確評估，為后續對復雜土地區域的碳排放效應進行研究和調控提供了分析基礎；

38、2、通過引入梯度等級對待評估土地進行劃分來分析在垂直方向的土地利用特性，對不同梯度等級下的土地利用分布、變化進行分析，不僅考慮了地形對土地利用的整體影響，同時深入分析了在土地垂直分異、梯度分層的情況下不同用地類型的空間分布和空間變化等方面的特征，實現對垂直地帶性和海拔梯度性明顯的土地區域的準確評估。