[发明专利]家畜放牧率空间格局分析方法

权利要求书

1.一种家畜放牧率空间格局分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，收集、整理、统计分析草食家畜存栏数据，对草食家畜存栏和出栏率统计分析，对不同草食家畜进行标准羊单位换算，分别估算北方温带草原区各县的草食家畜全年饲养量；并根据各县的土地面积，计算各县的草食家畜平均密度；最后，进行空间栅格化处理，获得项目区草食家畜平均密度的空间基础数据；

步骤2，收集、整理、分析地理要素空间数据；主要从城镇、村庄、道路、河流、海拔高度以及气候的湿润度等方面来探讨家畜放牧活动的空间分布情况；

将Dem栅格数据通过栅格转点工具转成矢量点数据，获取北方草原区范围的栅格点SHP数据，每个点即栅格的中心点，共计345万个栅格点；

北方温带草原区城镇、村庄、道路、河流数据来源于国家地球系统科学数据共享平台的全国1：25万地形图SHP数据；道路数据到县乡公路，河流数据到沟渠数据；叠加上述格网化后的栅格中心点的SHP数据，使用ArcGIS中分析工具-近邻分析-邻域分析模块，计算每个栅格中心点到城镇、村庄、道路、河流的最近距离，并获得每个栅格中心点到邻近城镇、村庄、道路、河流最近距离的空间数据；

获取湿润度的空间数据，以国家气象局台站的站点数据为基础，运用伊万诺夫湿润度算法，通过ANUSPLIN插值软件插值出湿润度的空间数据；

全部数据投影到GCS_WGS_1984，通过裁剪工具获得我国北方温带草原区各要素的1km×1km栅格数据；

步骤3，家畜放牧率空间算法的模型构建，公式如下：

公式(1)中，D(r)为某栅格点的家畜放牧率，为以县(市)为行政单元的草食家畜平均密度，ωi为i要素的权重值；f(xi)为某栅格点草地放牧的频度函数，表示某栅格点草地放牧在整个放牧周期的所占的比例；f(yi)为某栅格点草地放牧的时长函数，表示某栅格点草地以月或季为单位的放牧时长；f_(zi)为某栅格点草地重叠放牧畜群干扰函数，表示某栅格点放牧畜群的数量；

步骤4，家畜放牧率空间格网化计算；

根据步骤3构建的家畜放牧率模型，以及步骤3确定的家畜放牧频度的模型参数、家畜放牧时长的模型参数和家畜放牧干扰畜群数的模型参数，运用ArcGIS中分析工具的栅格计算器模块，叠加邻近城镇、村庄、道路、河流最近距离的空间数据以及湿润度空间数据，并作为家畜放牧率模型的驱动变量，插值反演出我国北方温带草原区家畜放牧率空间分布图，并分析我国北方温带草原区家畜放牧率空间分布规律和空间格局特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3模型构建的具体流程为：

(1)牧户调查与调查试验数据的提取、整理和分析；

选定北方草原区10个牧业村，每村选定10个牧户进行牧户典型调查，调查内容包括牧户的人口结构，经济收入、耕地种植面积、草场面积、畜群结构和规模、放牧方式，形成牧户调查信息表；

同时每个牧业村筛选1个重点牧户进行畜群放牧路径信息调查，共10个牧户10个畜群的放牧路线；放牧路径调查主要包括畜群放牧路径、范围与放牧时长，主要了解畜群放牧的路线，驻牧地点、驻牧范围、驻留时间和重叠放牧的畜群数；并且根据每个畜群放牧路线的调查信息，遴选出9个放牧驻留点，甄别整理计算出每个放牧驻留点的地理信息、放牧范围和驻牧时长数据，形成牧户家畜放牧和地理要素信息数据表；

牧户调查试验数据与地理要素的空间数据叠加，提取与放牧驻留点相匹配的主要地理信息和放牧频度、放牧时长、畜群数据，形成构建家畜放牧频率、放牧时长与主要地理要素的统计模型基础；

(2)家畜放牧率模型构建；

家畜放牧率模型表达为：

公式(1)中，D_r为某栅格点的家畜放牧率，为以县(市)为行政单元的草食家畜平均密度，ω_i为i要素的权重值；f_(xi)为某栅格点草地放牧的频度函数，表示某栅格点草地放牧在整个放牧周期的所占的比例；f_(yi)为某栅格点草地放牧的时长函数，表示某栅格点草地以月或季为单位的放牧时长；f_(zi)为某栅格点草地重叠放牧畜群干扰函数，表示某栅格点放牧畜群的数量；

其中家畜放牧频度函数是随城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度的变化，以指数方程作线性回归分析，表达为：

式中：f_(xi)为某栅格点家畜放牧的频度，i为影响家畜分布的地理生态要素：城镇、村庄、道路、河流的最近距离、湿润度，a_i、b_i为常数，r_i为栅格点湿润度、与城镇、村庄、道路、河流的最近距离；

放牧时长函数f_(yi)与城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度线性回归关系，表达为：

f_(yi)为某栅格点草地放牧时长(单位为月，month，M)，i为影响家畜分布的地理生态要素(城镇、村庄、道路、河流的最近距离、湿润度)，A_i、B_i为常数，r_i为栅格点湿润度、与城镇、村庄、道路、河流的最近距离；

放牧干扰畜群函数f_(zi)与城镇、村庄、道路、河流等的距离及湿润度线性回归关系，表达为：

f_(zi)为某栅格点重叠放牧畜群数，i为影响家畜分布的地理生态要素(城镇、村庄、道路、河流的最近距离、湿润度)，M_i、N_i为常数，r_i为栅格点湿润度、与城镇、村庄、道路、河流的最近距离；

(3)线性回归分析与模型参数确定；

根据步骤(2)家畜放牧率模型构建的思路，对步骤(1)整理的牧户家畜放牧和地理要素信息数据表，分别进行放牧频度、放牧时长、放牧干扰畜群数与地理要素城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度的线性回归分析，并确定模型参数；

家畜放牧频度的模型参数具有放牧频度与地理要素城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度数据；

家畜放牧时长的模型参数具有放牧时长与地理要素城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度数据

家畜放牧干扰畜群数的模型参数具有放牧干扰畜群数与地理要素城镇、村庄、道路、河流的距离及湿润度数据；

(4)地理要素的权重(ω_i)赋值；

权重值计算表示为：

式中：ω_i表示i地理生态要素的权重；K_i表示预测数据与原始数据的拟合方程斜率；R_i²表示预测数据与原始数据复相关系数；i分别表示5个地理生态要素：城镇、村庄、道路、河流、湿润度。