本技術涉及耕地數據處理，特別是涉及一種耕地空間分布的數據重建方法及裝置。
背景技術：
1、重建長時間的耕地空間分布數據，不僅可以為農業發展、生態保護和氣候變化研究提供了不可或缺的基礎信息，還在促進可持續土地管理、提高糧食生產效率和維護生態系統平衡方面具有重要的意義。因此，耕地空間分布數據的準確與否，是農業生產發展的重要技術數據，具有明顯的技術意義。
2、現有量化耕地時空變化的數據處理方法有遙感反演手段和統計推斷手段。這其中，遙感反演手段提供更為精細的耕地空間分布，但是基于遙感反演手段重建的耕地數據存在覆蓋時段不足的問題。同時，基于遙感手段由于遙感數據空間分辨率和影像反演精度的問題，其重建的耕地面積往往與地面調查的結果存在明顯的偏差，例如田坎、溝渠等由于遙感影像空間分辨率問題的難以被精準提取、導致被納入到重建的耕地范圍中，造成了重建耕地面積的高估。
3、相反地，統計推斷手段基于歷史統計或者官方文獻、地方志、稅賦等資料進行耕地統計數據時間序列，其重建的耕地數據能夠覆蓋數百年歷史，但其提供的耕地空間分布特征來自空間推斷方法，存在很大的不確定性。然而，現有統計推斷方法僅依據耕地的氣溫、地形、土壤等作物適宜性自然因子進行空間推斷和預測，歷史上的人口需求、技能能力、土地兼并、政策調整等等眾多因素都可能導致耕地的空間分布發生顯著變化。因此，基于空間統計推斷的耕地重建方法不可避免的與耕地的實際空間分布存在偏差；并且，由于不同時段統計手段的差異，部分耕地調查數據還存在失真的和突變的情況。
4、綜上所述，現有耕地空間分布數據的數據處理方法確定的耕地空間分布數據與真實情況存在較大偏差，導致數據失真。
技術實現思路
1、鑒于上述的分析，本發明實施例旨在提供一種耕地空間分布的數據重建方法及裝置，用以解決現有技術中存在的上述問題中的一者或多者。
2、本公開實施例提供了一種耕地空間分布的數據重建方法，包括步驟：
3、根據研究區的土地利用數據確定所述研究區的耕地分布范圍與所述耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值；其中，所述土地利用數據由包含耕地分布的遙感數據生成；
4、根據自然因子數據計算耕地自然適宜性分布概率，并根據所述耕地面積占比平均值和所述耕地自然適宜性分布概率計算耕地空間分布聯合概率指數；
5、根據所述耕地空間分布聯合概率指數計算初始重建耕地空間面積；
6、整理所述研究區的耕地面積的統計數據，生成歷史重建耕地統計面積；
7、根據所述初始重建耕地空間面積與所述歷史重建耕地統計面積的比值確定耕地空間分布的修正系數；
8、根據所述修正系數和所述耕地空間分布聯合概率指數，計算重建耕地面積占比；
9、在所述重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到所述理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新所述歷史重建耕地統計面積，直至各所述重建耕地面積占比均不達到所述理論上限值，獲得所述研究區重建的耕地空間分布。
10、本公開實施例的耕地空間分布的數據重建方法，基于包含耕地分布的遙感數據確定土地利用數據，根據研究區的土地利用數據確定研究區的耕地分布范圍與耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值，同時根據自然因子數據計算耕地空間分布聯合概率指數，基于歷史重建耕地統計面積以及初始重建耕地空間面積進一步確定修正系數、重建耕地面積占比，在重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新歷史重建耕地統計面積，直至各重建耕地面積占比均不達到理論上限值，獲得研究區重建的耕地空間分布。重建的耕地空間分布既能夠提供更精細、準確的空間分布特征以及長時間序列的覆蓋度，又能夠實現與實際調查數據保持一致的可靠性。
11、作為其中一個可選的實施例，所述根據研究區的土地利用數據確定所述研究區的耕地分布范圍與所述耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值的過程，包括步驟：
12、進行遙感數據的土地利用類型重分類以及耕地類型的提取，建立制圖單元，并選擇其中分辨率最低的柵格像元作為制圖單元的參照，根據最優面積原則，進行空間分辨率統一，計算各制圖單元的耕地面積占比；
13、根據所述耕地面積占比篩選所述制圖單元，并根據篩選的制圖單元的像元范圍作為研究區的耕地分布范圍；
14、疊加所有年份對應的耕地分布范圍，作為研究區的耕地分布的最大范圍，并在每個年份的耕地分布范圍內計算所有遙感數據的耕地面積占比平均值。
15、作為其中一個可選的實施例，所述根據自然因子數據計算耕地自然適宜性分布概率的過程，如下：
16、n＝wi×fi；
17、其中，自然因子數據包括多個耕地自然適宜性因子，n為耕地自然適宜性分布概率，wi為耕地自然適宜性因子的權重，wi＝1/n，n為耕地自然適宜性因子的數量，fi為耕地自然適宜性因子的歸一化數值；
18、所述根據所述耕地面積占比平均值和所述耕地自然適宜性分布概率計算耕地空間分布聯合概率指數的過程，如下：
19、sy＝wy*n+(1-wy)*r；
20、其中，sy為y年份的耕地空間分布聯合概率指數，wy為y年份的聯合概率系數，n為耕地自然適宜性分布概率，r為耕地遙感分布概率。
21、作為其中一個可選的實施例，所述根據所述耕地空間分布聯合概率指數計算初始重建耕地空間面積的過程，如下：
22、
23、其中，為初始重建耕地空間面積，sy為y年份的耕地空間分布聯合概率指數，a為相應的制圖單元的面積。
24、作為其中一個可選的實施例，所述根據所述初始重建耕地空間面積與所述歷史重建耕地統計面積的比值確定耕地空間分布的修正系數，如下：
25、
26、其中，表示y年份的所述修正系數，表示y年份的歷史重建耕地統計面積，表示初始重建耕地空間面積。
27、作為其中一個可選的實施例，所述根據所述修正系數和所述耕地空間分布聯合概率指數，計算重建耕地面積占比的過程，如下：
28、a′y＝αy×sy；
29、其中，a′y為y年份的重建耕地面積占比，sy為y年份的耕地空間分布聯合概率指數，αy為y年份的修正系數。
30、作為其中一個可選的實施例，確定所述理論上限值的過程，包括步驟：
31、根據研究區的土地利用數據確定所述耕地分布范圍內的耕地面積占比最大值，將所述耕地面積占比最大值作為所述理論上限值。
32、本公開實施例還提供了一種耕地空間分布的數據重建裝置，包括：
33、分布確定模塊，用于根據研究區的土地利用數據確定所述研究區的耕地分布范圍與所述耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值；其中，所述土地利用數據由包含耕地分布的遙感數據生成；
34、指數計算模塊，用于根據自然因子數據計算耕地自然適宜性分布概率，并根據所述耕地面積占比平均值和所述耕地自然適宜性分布概率計算耕地空間分布聯合概率指數；
35、面積初始化模塊，用于根據所述耕地空間分布聯合概率指數計算初始重建耕地空間面積；
36、面積重建模塊，用于整理所述研究區的耕地面積的統計數據，生成歷史重建耕地統計面積；
37、系數計算模塊，用于根據所述初始重建耕地空間面積與所述歷史重建耕地統計面積的比值確定耕地空間分布的修正系數；
38、占比計算模塊，用于根據所述修正系數和所述耕地空間分布聯合概率指數，計算重建耕地面積占比；
39、數據重建模塊，用于在所述重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到所述理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新所述歷史重建耕地統計面積，直至各所述重建耕地面積占比均不達到所述理論上限值，獲得所述研究區重建的耕地空間分布。
40、本公開實施例的耕地空間分布的數據重建裝置，基于包含耕地分布的遙感數據確定土地利用數據，根據研究區的土地利用數據確定研究區的耕地分布范圍與耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值，同時根據自然因子數據計算耕地空間分布聯合概率指數，基于歷史重建耕地統計面積以及初始重建耕地空間面積進一步確定修正系數、重建耕地面積占比，在重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新歷史重建耕地統計面積，直至各重建耕地面積占比均不達到理論上限值，獲得研究區重建的耕地空間分布。重建的耕地空間分布既能夠提供更精細、準確的空間分布特征以及長時間序列的覆蓋度，又能夠實現與實際調查數據保持一致的可靠性。
41、本公開至少一個實施例還提供一種數據控制裝置，包括：
42、一個或多個存儲器，非瞬時性地存儲有計算機可執行指令；
43、一個或多個處理器，配置為運行計算機可執行指令，其中，計算機可執行指令被一個或多個處理器運行時實現根據本公開任一實施例的耕地空間分布的數據重建方法。
44、上述的數據控制裝置，基于包含耕地分布的遙感數據確定土地利用數據，根據研究區的土地利用數據確定研究區的耕地分布范圍與耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值，同時根據自然因子數據計算耕地空間分布聯合概率指數，基于歷史重建耕地統計面積以及初始重建耕地空間面積進一步確定修正系數、重建耕地面積占比，在重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新歷史重建耕地統計面積，直至各重建耕地面積占比均不達到理論上限值，獲得研究區重建的耕地空間分布。重建的耕地空間分布既能夠提供更精細、準確的空間分布特征以及長時間序列的覆蓋度，又能夠實現與實際調查數據保持一致的可靠性。
45、本公開至少一個實施例還提供一種非瞬時性計算機可讀存儲介質，其中，非瞬時性計算機可讀存儲介質存儲有計算機可執行指令，計算機可執行指令被處理器執行時實現根據本公開任一實施例的耕地空間分布的數據重建方法。
46、上述的非瞬時性計算機可讀存儲介質，基于包含耕地分布的遙感數據確定土地利用數據，根據研究區的土地利用數據確定研究區的耕地分布范圍與耕地分布范圍內的耕地面積占比平均值，同時根據自然因子數據計算耕地空間分布聯合概率指數，基于歷史重建耕地統計面積以及初始重建耕地空間面積進一步確定修正系數、重建耕地面積占比，在重建耕地面積占比達到理論上限值時，根據歷史重建耕地統計面積與達到理論上限值的重建耕地面積占比的面積和的差值更新歷史重建耕地統計面積，直至各重建耕地面積占比均不達到理論上限值，獲得研究區重建的耕地空間分布。重建的耕地空間分布既能夠提供更精細、準確的空間分布特征以及長時間序列的覆蓋度，又能夠實現與實際調查數據保持一致的可靠性。