恭喜广西科学院文莉莉获国家专利权
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龙图腾网恭喜广西科学院申请的专利一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价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:CN117709580B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18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:202311606866.2,技术领域涉及:G06Q10/063;该发明授权一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价方法是由文莉莉;邬满;李宛怡;蓝江设计研发完成,并于2023-11-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价方法,属于智慧海洋数据处理技术领域,方法如下步骤:建立样本库,基于SETR网络,构建海洋承灾体遥感影像语义分割模型,利用地理网格剖分技术,构建网格时空数据集,建立网格和空间价值密度的承灾体脆弱性评估法,计算海洋承灾体脆弱指数,实现区域内的海洋承灾体脆弱性评价。针对海量海洋承灾体调查和提取困难、缺乏智能预警监测技术手段等问题,利用深度学习、地理网格剖分、空间价值密度、灾害学等技术,构建基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价模型,实现对大范围场景海洋承灾体的智能、快速评价,对台风灾害下海洋承灾体的灾变智能监测预警和防灾减灾精细化管理具有重大意义。
本发明授权一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价方法在权利要求书中公布了:1.一种基于SETR与地理网格的海洋承灾体脆弱性评价方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:S1:建立海洋承灾体语义分割样本库,基于SETR网络构建海洋承灾体遥感影像语义分割模型对遥感影像中的海洋承灾体提取和分类,并通过统计像元法计算海洋承灾体的几何属性;S2:划分时空网格,构建网格时空数据集,利用地理网格剖分技术,对海量时空数据进行时空关联,组织成以网格为单元的数据集;S3:利用倾斜摄影测量技术进行区域地理环境建模,分类提取地理要素信息,建立网格和空间价值密度的承灾体脆弱性评估法,构建海洋承灾体脆弱性地理计算模型,实现自然灾害物理脆弱性的定量计算;S4:计算海洋承灾体脆弱指数,根据承灾体脆弱指数实现区域内的海洋承灾体脆弱性评价;步骤1中构建面向遥感影像的海洋承灾体语义分割模型的具体过程为:1将输入图像序列化为一维向量,将图像划分为等大小的图像块,并对每个图像块的空间信息进行编码形成最终的序列输入,将每个图像块调整为一维向量的形式;2将序列化后的一维向量输入到transformer编码器提取特征,transformer编码器由若干个transformer模块组成,每个transformer层都有全局的感受野;每个模块由若干多头自注意力模块、归一化层以及若干层感知器层组成,一共24层;3transformer编码器的输出被传递给解码器,解码器也由若干个transformer模块组成,解码器通过使用自注意力机制和跨注意力机制,将全局上下文信息与局部细节结合起来,将经过编码的向量映射回图像块,进行像素级的分类,生成语义分割的预测结果;步骤2中对海量时空数据进行时空关联时生成地理网格编码,具体过程如下:1获取数据相关的经纬高度以及时间节点;2将经纬高度表示为整度整分以及秒×2048的形式,再将其转换为二进制数;逐位交叉操作,形成二进制一维编码,构成海域信息网格编码中的空间编码;3将时间节点按照年月日的形式形成时间编码;4组合空间编码和时间编码,构成本体码;5由本体码生成校验码,统一构成海域信息网格编码;步骤3中构建海洋承灾体脆弱性地理计算模型的具体过程为:1构建评级指标体系,依据示范区的地理状况及在海洋灾害中的暴露程度,选取承灾体要素建立空间价值密度评价指标体系,通过打分及归一法确定各因子权重;2建立承灾体脆弱性定量计算模型,定量计算模型中将示范区域按10m网格进行地理剖分,按照剖分网格对示范区域进行划分,分别计算每个网格的价值指数和易损指数,进行求积:V=E×D1式中:V脆弱指数,E价值指数,D易损指数;3价值指数计算,每个格网内分别计算每种地物要素价值量计算后的结果进行归一化处理,然后进行加权求和,计算公式如下: 式中,E价值密度,Q单位面积平方公里内某种地物要素价值量,W地物要素权重,i表示第i种地物要素,n表示总共有n种地物要素;4易损指数计算,通过评价单元的受灾风险等级L和地物损害概率P两项因素确定评价单元的易损性指数,L表达了由于地面高程的差异造成的评价单元受灾风险大小,P是整个评价单元内各种地物的损害概率的统计值,计算公式如下:D=L×P3式中,D为易损性指数,L为受灾风险等级,P为地物损害概率,值域为0到1;步骤4中海洋承灾体脆弱指数的计算过程为:1根据单个网格的价值指数和易损指数,计算以网格为单位的海洋承灾体脆弱指数;2将所有网格的结果汇总,形成对整个区域的海洋承灾体脆弱性评价;输入图像序列化的具体过程为:将图片均匀分为的图像块,其中H为图片高度,W为图片宽度,然后将每个图像块扁平成一个一维向量序列,利用线性映射将向量化的图像块p映射到C维,即f:p→e∈RC,C为隐藏通道的尺寸,是分类的大小,将对每个像素进行位置编码得到pj,再与向量ek相加,得到最终的输入序列E={e1+p1,e2+p2,...,eL+pL},j表示第j个位置编码,k表示第k个向量,序列长度L为最后的需要输入到transformer编码器的维度是e1...eL表示每个图像块对应的向量,p1...pL表示每个图像块对应的位置信息编码;解码器对图像进行像素级分割,从编码器中每隔6层抽取一个特征,然后将特征从的特征向量调整成的特征图,分别用一个1×1、3×3和3×3的三层卷积网络进行处理,其中第一层和第三层会将通道数减少为原来的一半,输出再通过双线性插值进行4倍的上采样得到四个的特征接着按照自顶向下的方式进行融合,顶层的特征和三个融合的特征进行拼接得到的大小,在逐元素添加功能之后应用额外的3×3卷积,最后再通过4倍上采样和卷积得到最后的H×W×C的特征图,对于像素点的类别概率,采用softmax函数进行归一化处理,得到最终的语义分割结果;步骤S2中的划分时空网格具体过程为:地球表面空间网格剖分的剖分空间采用的是经纬度的坐标空间,为了保证经纬高的整度、整分、整秒的划分,将地球空间扩展成2的整数次幂的经纬度空间,定义为512°×512°×512°网格,将每度的60′空间扩展到64′,将每分的60"空间扩展到64",按照八分法逐级剖分至32级,最小表达精度可精确到1.5厘米,对于扩展的经纬度坐标空间中180°×360°范围内的部分与实际地理空间一致,超过180°×360°范围的部分没有实际地理意义,当高程固定为地球表面高度时,把陆海时空信息网格作为地球平面网格,当不需要高程值时,使用平面网格即可;地物损害概率计算过程为:评价单元地物损害概率的计算方法,确定单元格网内的地物种类,地物参数以及各类地物所占的面积比,进行加权求和,计算公式如下,计算后对结果进行归一化处理,使地物损害概率P的值域为0-1; 式中,P为评价单元地物损害概率,F为单种地物的损害概率,S为单种地物在评价单元中的面积百分比,由于评价单元为公里格网,每个格网的面积为1KM2,每种地物的实际面积即为其在评价单元中的面积百分比;受灾风险等级划分的具体过程为:受灾风险等级的计算以公里格网为单元,计算每个公里格网内的平均地面高程,划分为10个等级,高程越低,受灾风险越大,根据历史海洋灾害统计数据,高程超过180米的区域不会受到海洋灾害影响,地物要素的受灾风险等级计算以地物要素空间对象为单元,需要若干个空间图层叠加进行空间分析计算,以确定由于空间位置分布形成的受灾风险等级。
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