东南大学袁旸洋获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119130243B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411235461.7,技术领域涉及:G06Q10/0639;该发明授权一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法是由袁旸洋;郭蔚;罗尚岑;杨明珠;黄若楠;于慧萍设计研发完成,并于2024-09-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法;首先,构建城市蓝绿空间生态效益评价指标集;其次,计算各项指标数据并进行标准化处理,建立城市蓝绿空间生态效益标准化数据矩阵;再次,采用层次分析法确定指标主观权重,采用熵权法确定客观权重,通过组合赋权获得各项指标权重;之后,构建熵权‑TOPSIS模型计算加权后的城市蓝绿空间生态效益标准化数据矩阵,完成城市蓝绿空间生态效益评价;然后,建立城市蓝绿空间生态效益影响因子集;最后,基于城市蓝绿空间生态效益评价结果,采用GWR‑XGBoost模型识别关键影响因子。本发明结合多准则决策分析方法、地理加权回归模型及机器学习技术能够快速准确地获取城市蓝绿空间生态效益的关键影响因子。
本发明授权一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法在权利要求书中公布了:1.一种城市蓝绿空间生态效益关键影响因子识别方法,其特征在于,包括以下步骤: S1,构建城市蓝绿空间生态效益评价指标集; S2,基于S1构建的指标集,计算目标区域内各项指标数据并进行标准化处理,建立城市蓝绿空间生态效益标准化数据矩阵; S3,基于S2的生态效益标准化数据矩阵,采用层次分析法确定指标主观权重,采用熵权法确定客观权重,通过组合赋权获得各项指标权重; S4,构建熵权-TOPSIS模型计算加权后的城市蓝绿空间生态效益标准化数据矩阵,从而完成城市蓝绿空间生态效益评价; S5,建立城市蓝绿空间生态效益影响因子集,包括自然因子、空间格局因子两大类; S6,基于S4的城市蓝绿空间生态效益评价结果与S5的影响因子集,结合机器学习中的GWR模型与XGBoost模型识别关键影响因子; 具体步骤为: S61,分别基于S5中城市蓝绿空间自然因子和格局因子及S4中计算得到的相应生态效益评价结果构建数据集;在GIS软件中,采用随机取样工具,创建随机取样点,将各影响因子与生态效益评价结果提取至取样点,剔除不属于城市蓝绿空间的点,形成数据集1; S62,采用全局莫兰指数工具,计算其空间自相关性; 其中,莫兰指数的计算公式如下: 式中,n为空间单元总个数,yi和yj分别表示第i个空间单元和第j个空间单元的属性值,为所有空间单元属性的均值,wij为空间权重值; S63,在Python软件中编写VIF计算程序对S61中数据集1的各影响因子多重共线性进行计算; 其中,计算VIF的公式为: 式中,R2为该模型的决定系数; S64,以VIF<5的变量构建数据集2作为自变量,因变量为其生态效益评价结果构建数据集2,引入GWR模型进行回归分析,采用高斯函数作为模型的权重函数,以AIC法来选择一个能够有效平衡偏差和方差、避免过拟合的带宽; 其中,GWR模型计算公式为: 式中,Yi为i城市生态效益的解释值,ui,vi为城市i的地理坐标;Xik为城市i的自变量解释值,为影响因子;βkui,vi单元i区域质心ui,vi处的回归参数;εi为随机误差项; 其中,使用AIC法进行带宽确定的计算公式为: AIC=nlogeRSS+2p 其中,n表示样本点个数,RSS表示残差平方和,p为未知参数个数;在此基础上,与GWR模型进行融合的AIC计算方式如下: 其中,为GWR模型最大似然方差估计: S65,基于S63,将5≤VIF<10的因子作为自变量;因变量为S4的生态效益评价结果与S64中GWR模型的残差的结合,构建新的数据集3,导入XGBoost模型进行训练;采用贝叶斯优化方法调整XGBoost模型超参数; S66,进行模型精度验证,选择平均绝对误差、均方根误差和决定系数做为预测效果的评价指标,采用十折交叉验证技术来评估模型的泛化性能; S67,通过Python软件中的SHAP模型计算每个特征的正负影响程度; S68,在GWR模型的拟合结果中,选择R2值高的回归结果,作为关键影响因子; S69,为进一步避免模型的过拟合现象发生,将S67中重要特征排序后影响程度高的城市蓝绿空间格局因子与对应的生态效益构建成新的数据集,进行模型训练后解译,得到影响因子的重要程度排序。
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