(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111683375.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中山大学 地址 510275 广东省广州市海珠区新港西 路135号 (72)发明人 刘小平　庄浩铭　 (74)专利代理 机构 广州三环 专利商标代理有限 公司 44202 代理人 许羽冬 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06T 17/05(2011.01) G06N 5/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 111/12(2020.01) (54)发明名称 一种未来土地利用 模拟方法、 装置、 存储介 质及终端设备 (57)摘要 本发明提供了一种未来土地利用模拟方法、 装置、 存储介质及终端设备， 使用动态植被模型 模拟气候变化下自然资源的叶面积覆盖比例， 并 结合FLUS模型模拟出的历史土地利用发展适宜 性， 获得未来土地利用需求。 本发明结合了动态 植被模型和FLUS 模型， 清晰地模拟出人类活动和 自然气候对土地利用变化的影 响， 从而提高了模 拟未来土地利用的有效性， 以提供更加准确的数 据来帮助科研人员进行地理信息科学领域的研 究。 权利要求书3页 说明书11页 附图8页 CN 114357879 A 2022.04.15 CN 114357879 A 1.一种未来土地利用模拟方法， 其特 征在于， 包括： 获取土地历史利用数据和空间驱动因子数据， 并输入至FLUS模型中， 获得第一发展适 宜性数据； 其中， 所述第一 发展适宜性数据包括林地历史发展适宜性、 草地历史发展适宜性 和裸地历史发展适宜性； 获取自然数据， 并输入至动态植被模型中， 获得自然植被的叶面积覆盖比例； 其中， 所 述自然数据包括气候数据和自然背景数据， 以及所述自然植被的叶面积覆盖比例包括林地 叶面积覆盖比例、 草 地叶面积覆盖比例和裸 地叶面积覆盖比例； 根据所述叶面积覆盖比例， 通过预设的算法对所述第一发展适宜性数据进行加权计 算， 获得第二发展适宜性数据； 根据所述第二发展适宜性数据， 利用预设的转换规则， 进行目标土地利用类型的迭代 转换， 以获得不同网格对应的土地利用类型， 直到获得的土地利用类型 的数量达到预设值 后， 停止迭代并输出 未来土地利用需求。 2.根据权利要求1所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述获取土地历史利用 数据和空间驱动因子数据， 并输入至FLUS模型中， 获得第一发展适宜性数据， 具体为： 收集预设时间内的土地历史利用数据， 并收集人类影响因子、 地形因子、 土壤因子和气 候因子， 从而获得空间驱动因子数据； 根据所述土地历史利用数据和空间驱动因子数据， 使用分层随机采样的方法获得样 本， 并输入至所述FLUS模型中进行训练、 测试和验证， 从而获得 所述第一发展适宜性数据。 3.根据权利要求2所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述收集人类影响因 子、 地形因子、 土壤因子和气候因子， 从而获得空间驱动因子数据， 具体为： 计算预设区域内每个像素点到城市中心的第一距离数据和每个像素点到道路的第二 距离数据， 获得距离驱动因子图层； 收集高程数据， 并计算区域内每 个像素点的坡度数据， 获得坡度驱动因子图层； 根据人口栅格数据、 土壤栅格数据和气候栅格数据， 将所述距离驱动因子 图层和所述 坡度驱动因子图层投影并重采样到预设分辨率， 从而获得空间驱动因子数据； 其中， 所述第 一距离数据、 第二距离数据和人 口栅格数据为人类影响因子， 高程数据和坡度数据为地形 因子， 土壤栅格数据为土壤因子， 气候 栅格数据为气候因子 。 4.根据权利要求1所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述获取自然数据， 并 输入至动态植被模型中， 获得自然植被的叶面积覆盖比例， 具体为： 获取气候数据和自然背景数据， 输入至动态植被模型中， 模拟获得未来不同植被功能 类型的叶面积覆盖比例； 其中， 所述气候数据和自然 背景数据通过观测 和模拟获得； 根据不同植被功能类型对应的自然植被， 将每个所述未来不同植被功能类型的叶面积 覆盖比例分类并加总， 获得每 个所述自然植被的叶面积覆盖比例。 5.根据权利要求4所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述获取气候数据和自 然背景数据， 输入至动态植被模型中， 模拟获得未来不同植被功 能类型的网格叶面积覆盖 比例， 具体为： 根据预设的物理过程参数和预设的化学过程参数， 输入至动态植被模型中， 计算获得 个体叶面积指数； 根据所述气候数据和所述自然背景数据， 输入至动态植被模型中， 获得生长速率和死权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114357879 A 2亡速率， 从而获得种群密度； 根据所述种群密度、 所述个体叶面积指数以及冠层面积， 计算获得不同植被功能类型 的叶面积覆盖率FPC， 计算公式如下： 式中， CA代表冠层面积， kallom、 krp均为常量， D表示茎直径， P表示种 群密度， LAIind表示个体叶面积指数。 6.根据权利要求1所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述根据 所述叶面积覆 盖比例， 通过预设的算法对所述第一发展适宜性数据进行加权计算， 获得第二发展适宜性 数据， 具体为： 根据需要模拟的未来 时期， 将所述叶面积覆盖比例对所述第 一发展适宜性数据进行调 整， 预设的调整规则为： spv＝spf+spg+spb If＝(1‑∈)Sf+∈FPCf·spv Ig＝(1‑∈)Sg+∈FPCg·spv Ib＝(1‑∈)Sb+∈FPCb·spv 式中， spf、 spg、 spb是预设值； Sf,Sg和Sb分别是通过FLUS模型计算的林地历史发展适宜 性、 草地历 史发展适宜性和裸地历史发展适宜性； FPCf,FPCg和FPCb分别是是动态植被模型 模拟的林地叶面积覆盖比例、 草地叶面积覆盖比例和裸地叶面积覆盖比例； If， Ig和Ib分别 是林地利用发展适宜性、 草地利用发展适宜性和裸地利用发展适宜性， ∈是动态植被模型 的影响权 重。 7.根据权利要求1所述的未来土地利用模拟方法， 其特征在于， 所述预设的转换规则， 具体为： 根据所述第二发展适宜性数据， 结合邻域效应、 随机因子、 约束因子和自适应惯性系 数， 计算土地类型的总转换概 率； 根据轮盘选择法， 对所述总转换概率进行目标土地利用类型的采样， 获得所述土地利 用类型。 8.一种未来土地利用模拟装置， 其特征在于， 包括： 第 一计算模块、 第 二计算模块、 第三 计算模块和迭代计算模块； 所述第一计算模块用于获取土地历史利用数据和空间驱动因子数据， 并输入至FLUS模 型中， 获得第一发展适宜性数据； 其中， 所述第一发展适宜性数据包括林地历史发展适宜 性、 草地历史发展适宜性和裸 地历史发展适宜性； 所述第二计算模块用于获取自然数据， 并输入至动态植被模型中， 获得自然植被的叶 面积覆盖比例； 其中， 所述自然 数据包括气候数据和自然背 景数据， 以及所述自然植被的叶 面积覆盖比例包括林地叶面积覆盖比例、 草 地叶面积覆盖比例和裸 地叶面积覆盖比例； 所述第三计算模块用于根据 所述叶面积覆盖比例， 通过预设的算法对所述第 一发展适 宜性数据进行加权计算， 获得第二发展适宜性数据； 所述迭代计算模块用于根据所述第二发展适宜性数据， 利用预设的转换规则， 进行目 标土地利用类型 的迭代转换， 以获得不同网格对应的土地利用类型， 直到获得的土地利用权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114357879 A 3