退化废弃地监控与评估信息服务系统功能实现

退化废弃地监控与评估信息服务系统功能包括空间采样方案设计、退化废弃地监测、退化废弃地评价、基于 GPS 的 PDA 野外采样、工程管理、成果表达与输出和辅助工具七部分。其中工程管理模块实现了业务流程的定制、系统工程管理维护、数据导入与导出和用户管理等功能; 辅助工具则包括数据编辑、查询、统计分析等功能; 与 PDA 野外采样、空间采样方案设计、退化废弃地监测、退化废弃地评价以及成果表达与输出等系统核心功能模块共同构成了退化废弃地监测与评价的完整业务流程。

实施退化废弃地监测与评价的流程如下:

1) 确定监测评价区域，根据区域特点、数据特征和退化废弃地类型，完成村镇退化废弃地空间数据库的构建。

2) 运用系统提供的空间监测网络设计功能构建监测网络。基于空间抽样理论，系统将根据不同区域特征、专家的先验知识和预采样结果进行空间监测网络的动态设计。针对区域是否存在样点布局，系统提供两种监测网络设计方案: 当存在样点布局时，只需要根据野外采样数据对样点布局方案进行统计推断，调整并剔除异常点; 当不存在样点布局时，系统首先根据获取的先验知识 ( 例如总体方差、总体均数、采样精度、采样误差等)进行样点布设，具体包括选择空间采样模型、计算最优样本量 ( 最优样本量是指在综合考虑采样精度、采样效率和采样费用的情况下确定的最小样本量) 、划分采样单元和样点的空间布设，然后利用 PDA 野外采样工具在新生成的样点布设方案基础上获取数据，最后依据采样数据对采样方案进行统计推断和异常点检查剔除，同时输出优化调整后的采样方案作为监测网络。

3) 退化数据获取。运用系统提供的 PDA 野外采样子系统，通过 GPS 定位确定监测样点的实地位置，将采样获取的信息输入数据库中。

4) 设定监测方式或监测模型，完成退化废弃地监测。系统提供三种退化废弃地监测方式: 匹配本底数据、匹配退化基准和运用模型监测。三种途径共享通用的监测流程，即空间监测网络设计与优化、监测指标体系构建、监测数据的野外获取、监测指标量化和退化发现。不同之处在于，匹配本底数据需要在监测之前确定监测本底数据，即确定区域在未退化状态下各个监测指标的量化值; 匹配退化基准需要采用人机协作的方式由专家依据已有经验确定区域监测指标的退化基准值，然后将监测数据与该基准值匹配发现退化废弃地; 模型监测则是运用人工神经网络模型基于已有的监测结果训练网络结构，获取退化程度分级知识，并将知识应用到新一期监测数据来发现退化废弃地。

5) 设置评价类型、评价目标，运用评价模型完成退化废弃地评价。系统提供的评价类型包括现状评价和恢复效果评价两种，其中现状评价主要针对退化等级、危险性程度等进行评定; 恢复效果评价则首先通过匹配方法确定评价单元是否符合恢复标准，然后对符合恢复标准的评价单元划分其恢复等别。现状评价与恢复效果评价共享评价通用流程，具体包括评价指标体系构建、指标权重确定、指标量化、评价单元划分、评价单元指标值计算和评价模块应用等。另外，恢复效果评价需要在调用通用流程前设置评价单元的恢复目标和恢复标准。

为了使评价功能适应不同的区域特征，系统集成了传统和人工智能两类评价模型，其中传统模型包括多因素综合评价和模糊综合评价模型，多因素综合评价具有通用性和精确性，模糊综合评价能够解决土地质量评价过程中的 “好”与 “不好”的相对模糊之类的问题; 人工智能模型主要是指人工神经网络模型，能够针对数据冗余和数据缺失等问题，通过模型训练机制推理获取与评价相关的知识，然后运用通过知识和模型训练构建的人工神经网络模型完成评价。

6) 成果表达与输出。将监测网络设计成果、监测和评价成果进行可视化表达和输出，表达形式包括文字描述、图表和地图等。