1.一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:包括多源空间数据集成模块、属性对抗评估模块、空间重叠提取模块、矛盾指数融合模块和矛盾等级评估模块;
多源空间数据集成模块用于接收自然资源平台和遥感监测系统传输的原始空间数据Draw,再对原始空间数据Draw进行预处理,组成标准空间要素数据集Fstd;
属性对抗评估模块基于获取的标准空间要素数据集Fstd进行分析多类空间要素,建立功能属性向量Ex,并对功能属性向量Ex进行计算要素间的对抗张力Y,获取张力矩阵F;
空间重叠提取模块通过对标准空间要素数据集Fstd进行空间几何交集分析,识别出存在重叠关系的要素对,并为每个存在重叠关系的区域标记为冲突单元C,整合所有冲突单元获取冲突单元集合Cunit,再对每个冲突单元C进行计算空间叠置指数W(C),组成空间叠置指数向量Mw;
矛盾指数融合模块基于获取的冲突单元集合Cunit,进行评估每个冲突单元C的适应性缺口,组成调解适应性缺口△C,再与张力矩阵F和空间叠置指数向量Mw进行融合处理,获取冲突单元C的矛盾评分指数SCI;
矛盾等级评估模块根据获取的矛盾评分指数SCI对每个冲突单元C进行评估矛盾等级,并根据矛盾等级生成等级通知。
2.根据权利要求1所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:多源空间数据集成模块包括数据处理单元和数据转换单元;
数据处理单元用于接收自然资源平台和遥感监测系统传输的原始空间数据Draw,包括地类与规划矢量数据Duec和格栅遥感数据Draster,再对原始空间数据Draw进行矢量数据处理和遥感数据处理;
原始空间数据Draw具体为Draw={Duec∪Draster};
矢量数据处理通过对原始空间数据Draw中的地类与规划矢量数据Duec进行坐标统一和空间范围剪裁;遥感数据处理通过对原始空间数据Draw中的格栅遥感数据进行统一分辨率、云雾剔除与波段选择和空洞区域插值修复;空洞区域插值修复通过使用空间插值法和时间序列插值法进行修复其中,地类与规划矢量数据Duec具体为Due={Duec(1),Duec(2)},Duec(1)表示土地利用现状图,Duec(2)表示规划边界图,土地利用现状图具体用于土地基础功能属性识别,基础属性包括城市用地、农地和林地,规划边界图用于识别城镇开发边界、生态红线和永久基本农田;
格栅遥感数据Draster具体为Draster={Draster(1),Draster(2),Draster(3),Draster(4)},Draster(1)表示地形高程数据,Draster(2)表示多期遥感影像,Draster(3)表示NDVI植被指数,Draster(4)表示坡度图和水系与湿地分布图。
3.根据权利要求2所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:数据转换单元对获取的原始空间数据Draw进行预处理,预处理包括对原始空间数据Draw建立统一的数据字段结构和功能编码,再把原始空间数据Draw统一转换为标准空间要素数据集Fstd;
其中,统一数据字段结构的建立通过识别原始空间数据Draw中数据类型和功能类型,对每一类数据执行标准字段抽取和结构化封装操作,生成具有同一语言格式的第k个空间要素单元f(k),并通过映射预设的功能类型字典映射表为第k个空间要素单元f(k)赋予统一空间功能编码,将所有空间要素单元f进行整合,获取标准空间要素数据集Fstd;
标准空间要素数据集Fstd={Fstd(1),Fstd(2),……,Fstd(k)|k∈n},n表示标准空间要素数据集的长度;
空间要素单元f(k)={ID,Geometry,Type,SourceTag,Area,Timestamp,tk};
空间要素单元f(k)中,ID表示唯一标识符,通过UUID生成;Geometry表示几何数据,具体用于空间叠加和重叠计算,通过提取经过矢量数据处理和遥感数据处理的原始空间数据Draw获取;Type表示要素类型,通过提取原始空间数据Draw中土地利用现状图获取;
SourceTag表示数据来源标识;Area表示空间要素面积,通过几何数据Geometry计算获取;
Timestamp表示时间戳;tk表示空间功能编码,通过预设的功能类型字典映射表匹配获取。
4.根据权利要求3所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:属性对抗评估模块包括功能向量构建单元和要素计算单元;
功能向量构建单元基于获取的标准空间要素数据集Fstd进行提取出具有相同空间功能编码tk的空间要素单元f,并为空间要素单元f的每一个空间功能编码tk建立唯一对应的功能属性向量E(tk),通过整合每个空间功能编码tk的功能属性向量E(tk),获取属性向量集合M={E(tk)|tk∈T},T表示空间功能编码tk集合;
功能属性向量E(tk)具体为E(tk)={β(tk,1),β(tk,2),……,β(tk,d)};d表示功能属性向量的维度;β(tk,i)表示第i个功能属性维度上的评分值;
β(tk,i)通过以下计算公式获取:
式中,N(tk)表示相同空间功能编码tk的空间要素单元f总数,P(j,i)表示第j个空间要素单元f在第i个功能属性维度的评分。
5.根据权利要求4所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:要素计算单元通过提取出集合T中不同的空间功能编码tx和空间功能编码ty,分别获取空间功能编码tx的功能属性向量E(tx)和空间功能编码ty的功能属性向量E(ty),计算获取不同空间功能编码之间的功能对抗张力Y(tx,ty),反映空间功能编码tx和空间功能编码ty之间在空间利用和管控目标上的差异性,组成空间功能编码tk的张力矩阵F;
张力矩阵F具体为 张力矩阵F为k*k的方阵,每
个矩阵元素F(tx,ty)表示空间功能编码tx和空间功能编码ty的功能对抗张力Y(tx,ty);
功能对抗张力Y(tx,ty)通过以下计算公式获取:
式中,λ表示张力调节系数,e表示指数函数,||E(tx)‑E(ty)||表示空间功能编码tx的功能属性向量E(tx)和空间功能编码ty的功能属性向量E(ty)之间的欧几里得距离。
6.根据权利要求1所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:空间重叠提取模块包括识别单元和叠置计算单元;
识别单元通过对标准空间要素数据集Fstd进行空间几何交集分析,几何交集分析通过计算标准空间要素数据集Fstd中空间要素单元f(p)和空间要素单元f(q)之间的空间几何面积Geom,获取交集区域的几何形状G(p,q),并与预设的最小识别面积阈值Gth进行对比,判断空间要素单元f(p)和空间要素单元f(q)之间的重叠关系,当识别出存在重叠关系时,标记空间要素单元f(p)和空间要素单元f(q)为发生重叠的空间要素对,并为每个存在重叠关系的空间要素对区域标记为冲突单元C,整合所有冲突单元C获取冲突单元集合Cunit;
冲突单元C具体为C={f(p),f(q),G(p,q),f(p,tk)),f(q,tk))};其中,f(p,tk))表示空间要素单元f(p)的空间功能编码tk,f(q,tk))表示空间要素单元f(q)的空间功能编码tk;
几何形状G(p,q)通过G(p,q)=Geom(f(p))∩Geom(f(q))定义方式获取,其中,Geom(f(p))表示空间要素单元f(p)的空间几何面积Geom,Geom(f(q))表示空间要素单元f(q)的空间几何面积Geom;∩表示交集符号。
7.根据权利要求6所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:叠置计算单元基于获取的冲突单元集合Cunit进行计算每个冲突单元C的空间叠置指数W(C),反映在空间上的重合强度,并整合每个冲突单元C的空间叠置指数W(C),获取空间叠置指数向量Mw;
空间叠置指数W(C)通过以下计算公式获取:
式中,W(C(r))表示第r个冲突单元C的空间叠置指数W,AG(f(p),f(q))表示空间要素单元f(p)和空间要素单元f(q)的交集面积,具体通过几何形状G(p,q)计算获取,A(f(p))表示空间要素单元f(p)的初始面积,A(f(q))表示空间要素单元f(q)的初始面积;
交集面积AG(f(p),f(q))通过AG(f(p),f(q))=Area(G(p,q))计算公式获取,Area(G(p,q))表示空间要素面积,具体表示空间要素单元f(p)和空间要素单元f(q)之间的空间几何面积Geom获取的交集区域的几何形状G(p,q)。
8.根据权利要求7所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:矛盾指数融合模块包括适应性评估单元和指数融合单元;
适应性评估单元基于获取的冲突单元集合Cunit,提取出第r个冲突单元C(r)进行评估第r个冲突单元C(r)的适应性缺口△C(r),并通过整合冲突单元集合Cunit中所有冲突单元后获取调解适应性缺口△C;
式中,d表示功能属性向量的维度,|E(tx)‑E(ty)|1中的下标1表示使用的L1范数。
9.根据权利要求8所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:指数融合单元基于获取的调解适应性缺口△C与张力矩阵F和空间叠置指数向量Mw进行融合处理,获取第r个冲突单元C(r)的矛盾评分指数SCI;
矛盾评分指数SCI通过以下计算公式获取:
SCI(C(r))=F(tx,ty)*W(C(r))*(1‑ΔC(r));
式中,SCI(C(r))表示第r个冲突单元C(r)的矛盾评分指数,F(tx,ty)表示空间功能编码tx和空间功能编码ty的功能对抗张力。
10.根据权利要求1所述的一种基于国土空间要素数据的自然资源空间规划管理系统,其特征在于:矛盾等级评估模块包括决策生成单元;
决策生成单元根据获取的矛盾评分指数SCI对每个冲突单元C进行评估矛盾等级,评估矛盾等级通过矛盾评分指数SCI与预设矛盾等级的上限阈值Smax和下限阈值Xmin进行对比,获取第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r)),并根据第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))生成等级通知;
矛盾等级L(C(r))通过以下对比方式获取:
当第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))≥上限阈值Smax时,获取第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))=3,表示第三等级,表示存在空间功能编码tk的规划冲突,包括扩展需求和不可占用限制,生成三级等级通知,提取冲突的空间功能编码tk和第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))后,填充至预设的空间规划三级通知模板中进行通知相关部门待处置任务列表中进行置顶等待处置;
当下限阈值Xmin<第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))<上限阈值Smax时,获取第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))=2,表示第二等级,表示存在空间功能编码tk的规划目标不一致,具体结构性冲突但具有调解余地,生成二级通知,提取冲突的空间功能编码tk和第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))后,填充至预设的空间规划二级通知模板中后,发生至相关部门待处置任务列表中等待处置;
当第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))<下限阈值Xmin时,获取第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))=1,表示第一等级,表示存在空间功能编码tk的兼容性和叠加使用,提示通过规划优化进行自然融合处置、用途叠加引导、生态建设共存设计和弹性用途赋权建议,提取冲突的空间功能编码tk和第r个冲突单元C(r)的矛盾等级L(C(r))后,填充至预设的空间规划优化模板后,发送通知至相关部门待优化任务列表中等待优化。