專利名稱：一種基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種評價沖溝溝頭活躍度的方法，更具體的是涉及一種在缺乏野外侵蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)的情況下，基于沖溝溝頭形態(tài)特征的調(diào)查，利用信息熵理論評價沖溝溝頭的活躍程度的簡單快捷且準確度較高的方法。
背景技術：
金沙江干熱河谷是我國西南地區(qū)特殊的生態(tài)脆弱區(qū)，沖溝侵蝕是其突出的生態(tài)環(huán)境問題之一。沖溝發(fā)育導致土地退化過程加速，水土流失嚴重。在金沙江下游元謀干熱河谷沖溝發(fā)育地帶，侵蝕模數(shù)可高達I. 64XioV (km2 · a)。溝頭是沖溝形態(tài)變化及侵蝕產(chǎn)沙最劇烈的部位，其活躍程度決定著整個沖溝的發(fā)展方向。在干熱河谷區(qū)開展沖溝溝頭活躍度評價，對該區(qū)針對性地開展沖溝治理具有重要意義。沖溝溝頭的活躍程度突出體現(xiàn)在土壤流失量及溝頭前進速率兩方面，然而目前大多數(shù)地區(qū)均難于實現(xiàn)對這兩個因子的可靠監(jiān)測。長期野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溝頭的形態(tài)特征和溝床植被生長狀況在一定程度上可以表征其活躍程度。例如，隨著沖溝溝頭由活躍向穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)育，其溝頭跌坎高差、溝床縱比降等形態(tài)參數(shù)及溝床植被覆蓋度亦發(fā)生較明顯變化。如何利用野外調(diào)查獲取的溝頭形態(tài)參數(shù)及相關的植被覆蓋條件來推斷、判別沖溝溝頭的活躍 度，這是沖溝侵蝕研究和治理實踐亟待解決的問題。熵是源于熱力學的一個物理概念，后經(jīng)申農(nóng)(C E Shannon)引入信息論，用以表征系統(tǒng)的無序程度。相對于層次分析法和專家經(jīng)驗評估法而言，熵值法能夠克服人為確定權重的主觀性以及多指標變量間信息的重疊，所給出的指標權重值具有更高的可信度，適合對多元指標進行綜合評價，目前熵值法已廣泛運用于社會經(jīng)濟等研究領域。在小尺度沖溝系統(tǒng)中，評價溝頭的活躍度也需要綜合考慮溝頭的形態(tài)參數(shù)(如溝頭跌坎高差、溝床縱比降等)及溝床植被蓋度等多方面的因素，因此，可將信息熵理論應用于沖溝溝頭活躍度的評價。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前大多數(shù)沖溝發(fā)育地區(qū)缺乏長期侵蝕監(jiān)測數(shù)據(jù)、無法評價溝頭活躍度的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于信息熵理論、簡單快捷且準確度較高的沖溝溝頭活躍度評價方法。本發(fā)明所采用的技術方案是—種基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，是利用高精度差分GPS技術(RTK-GPS)對沖溝溝頭進行野外實地測量、調(diào)查，獲取各個沖溝溝頭的形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度，將形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度作為待評價溝頭的評價指標，然后利用信息熵理論對評價指標進行分析、處理，計算出溝頭的評價值，進而評價溝頭的活躍度。更進一步的方案是所述形態(tài)參數(shù)為溝頭跌坎高差和溝床縱比降。更進一步的方案是所述的利用信息熵理論對評價指標進行分析、處理，計算出溝頭的評價值，進而評價溝頭的活躍度，其步驟如下步驟一、構建原始指標數(shù)據(jù)矩陣設有m個待評價沖溝溝頭，η項評價指標，形成原始指標數(shù)據(jù)矩陣X={Xij}mXn (I彡i彡m, I彡j彡η),則Xij為第i個溝頭第j個指標的指標值；步驟二、數(shù)據(jù)標準化處理對于正向指標，X ' ij=Xij/xmax ;對于逆向指標，X, ij=Xmin/Xij ;Xmax或Xmin是第j個指標下的所有溝頭的數(shù)據(jù)中的最大值或最小值。正向指標是指指標值越大，系統(tǒng)狀態(tài)越趨于穩(wěn)定；逆向指標是指指標值越小，系統(tǒng)狀態(tài)越趨于穩(wěn)定;步驟三、計算第j項指標下第i個溝頭指標值的比重Cpij)
權利要求
1.一種基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，其特征在于是利用高精度差分GPS技術對沖溝溝頭進行野外實地測量、調(diào)查，獲取各個沖溝溝頭的形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度，將形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度作為待評價溝頭的評價指標，然后利用信息熵理論對評價指標進行分析、處理，計算出溝頭的評價值，進而評價溝頭的活躍度。
2.根據(jù)權利要求I所述基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，其特征在于所述形態(tài)參數(shù)為溝頭跌坎高差、溝床縱比降。
3.根據(jù)權利要求I或2所述基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，其特征在于所述的利用信息熵理論對評價指標進行分析、處理，計算出溝頭的評價值，進而評價溝頭的活躍度的步驟如下 步驟一、構建原始指標數(shù)據(jù)矩陣設有m個待評價沖溝溝頭，η項評價指標，形成原始指標數(shù)據(jù)矩陣X={Xij}mXn(l≤i≤m，I≤j≤n)，則Xij為第i個溝頭第j個指標的指標值； 步驟二、數(shù)據(jù)標準化處理對于正向指標，X' Ij=Xij/Xmax ;對于逆向指標,X' ij=Xmin/Xij ；Xfflax或Xmin是第j個指標下的所有溝頭的數(shù)據(jù)中的最大值或最小值。正向指標是指指標值越大，系統(tǒng)狀態(tài)越趨于穩(wěn)定；逆向指標是指指標值越小，系統(tǒng)狀態(tài)越趨于穩(wěn)定； 步驟三、計算第j項指標下第i個溝頭指標值的比重Pij
4.根據(jù)權利要求3所述基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，其特征在于所述的評價指標，指的是溝床縱比降、溝床植被蓋度、溝頭跌坎高差，單位分別是°、％和111。
5.根據(jù)權利要求3所述基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，其特征在于步驟九中，溝頭的活躍度分為五個等級，分別是 溝頭活躍度評價值與其平均值的距離D滿足D ( -O. 5個標準差，為極活躍溝頭； 溝頭活躍度評價值與其平均值的距離D滿足-0. 5 < D < O個標準差，為活躍溝頭； 溝頭活躍度評價值與其平均值的距離D滿足0 < D < O. 5個標準差，為較活躍溝頭； 溝頭活躍度評價值與其平均值的距離D滿足0. 5 < D < I個標準差，為較穩(wěn)定溝頭；溝頭活躍度評價值與其平均值的距離D滿足D > I個標準差，為 穩(wěn)定溝頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于信息熵理論的沖溝溝頭活躍度評價方法，是利用高精度差分GPS技術對沖溝溝頭進行野外實地測量、調(diào)查，獲取各個沖溝溝頭的形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度，將形態(tài)參數(shù)及溝床植被蓋度作為待評價溝頭的評價指標，然后利用信息熵理論對評價指標進行分析、處理，計算出溝頭的評價值，進而評價溝頭的活躍度。本發(fā)明的有益效果在于提供一種簡單快捷且準確度較高的沖溝溝頭活躍度評價方法。
文檔編號G06F19/00GK102831300SQ201210274369
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2012年8月3日
發(fā)明者熊東紅, 李佳佳, 董一帆, 蘇正安, 楊丹 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所