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专利号: 2024111901077
申请人: 西安千鱼网络科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种生态恢复进程实时监控系统,其特征在于,所述系统包括:生态监测模块基于遥感技术和地面监测,采集归一化植被指数、土壤化学成分、水质指标数据,校准遥感数据与地面数据,调整采样频率和数据分辨率,生成基础环境数据集;

趋势分析模块通过所述基础环境数据集,分析植被光谱指数与土壤、水质数据的变化趋势,运用时间窗口分析局部时间序列,识别关键变量的时间序列相关性,从中提取时间和空间的变化特征,得到动态关联分析结果;

所述动态关联分析结果的获取步骤具体为:

选择所述植被光谱指数、土壤和水质数据作为输入变量,运用基础环境数据集中的数据,计算每一变量在目标时间窗口内的平均值和变化趋势,计算公式为:其中, 表示在时间点 的数据点, 是时间窗口内的数据点数量, 是在时间 的窗口内 数据的平均值;

应用局部时间序列分析,通过滑动窗口逐步计算时间序列相关性,使用公式:其中, 和 是差异化数据类型的时间序列数据, 和 是对应时间窗口的平均值, 为在时间 的 和 的相关性;

结合多个变量的时间序列分析结果,识别关键变量之间的动态关联,通过关联度量公式:其中, 是归一化因子, 是衰减参数, 是当前时间点, 为量化变量间的动态关联度,生成动态关联分析结果;

模型调优模块基于所述动态关联分析结果,调整模拟模型的输入参数,比较模型输出与实际监测数据的偏差,针对降低误差需求,优化参数设置,合并多个模拟模型的输出,建立综合模型优化结果;

所述综合模型优化结果的获取方法具体为:

基于所述动态关联分析结果,调整模拟模型的输入参数,重新评估和设置参数包括植被生长率、水质浓度阈值和土壤养分水平,使用参数调整公式:其中 是原始参数, 是基于实际数据调整后的目标参数, 是调整系数,是新的参数值;

比较模型输出与实际监测数据的偏差,通过计算每个模型的误差,公式为:其中, 是模型输出值, 是实际监测值, 是模型误差;

针对降低误差需求,优化参数设置,并将多个模拟模型的输出进行合并,通过使用加权平均方法优化和融合差异化模型的结果,综合模型优化公式:其中, 是第 个模型的输出结果 是第 个模型的权重 为结果修正系数,为第 个模型的矫正常数, 是优化后的模型输出;

权重计算公式使用:

其中, 是第 个模型的的误差 是第 个模型的权重, 是调节因子, 为误差调节指数。

2.根据权利要求1所述的生态恢复进程实时监控系统,其特征在于,所述归一化植被指数、土壤化学成分、水质指标数据的采集方法具体为:运用遥感技术和地面监测,捕捉地表光谱数据和地面样本数据,分别处理遥感图像得到初步的归一化植被指数NDVI,同时采集土壤和水样本进行化学分析;

对遥感得到的初步数据和地面实测数据进行校准,调整采样频率和数据分辨率,通过校准方法同步优化归一化植被指数、土壤化学成分、水质指标的数据准确性,应用校准公式:其中, 代表任一初步测定值, 代表对应地面实测值, 是校准系数,调整 值以最小化 和 之间的差异, 是数据权重参数, 是误差平方和的调节系数, 代表误差平方和, 是平均绝对偏差的调节系数, 代表平均绝对偏差,调整 增加数据平均差异对校准过程的影响, 表示校准后的数据。

3.根据权利要求1所述的生态恢复进程实时监控系统,其特征在于,所述基础环境数据集的获取步骤具体为:将经过校准的所述归一化植被指数、土壤化学成分和水质指标数据进行集成,通过数据融合技术整合遥感数据和地面监测数据,应用数据融合公式:其中, 表示基础环境指数, 代表经过校准的归一化植被指数,经过校准的土壤化学成分数据, 表示经过校准的水质指标数据, 是权重系数,用于调整NDVI、土壤和水质, 是权重系数,用于调整时间差异对环境指数的影响, 是一个指数衰减函数, 表示遥感数据和地面监测数据之间的时间差, 是时间衰减因子,用于调整时间差的影响;

对融合后的数据进行再次验证,纠正数据偏差和异常值,优化数据结构、字段配置和数据类型,生成基础环境数据集,标准化处理后的结果通过计算公式:其中, 代表原始的环境数据集, 表示在 数据集中数据点的最大值, 函数是从 数据集中捕捉最大值, 表示在 数据集中数据点的最小值, 函数是从 数据集中捕捉最小值,是标准化处理后的结果。