跨尺度生態格局動態可視化分析方法獲發明專利

近日，由中國科學院華南植物園工程師徐洲鋒等科研人員完成的“生態格局分析可視化方法、系統、設備及介質”獲國家發明專利授權。

該發明公開了一種使用多層次結構化地理網格系統對大規模空間數據、算力單元和算法模塊進行分層分塊組織同構的方法，新方法可以綜合利用人眼的視覺交互特點、多層次結構化地理網格單元的數學嵌套關系以及網格化單元的并行計算優勢，實現不同尺度、不同粒度的空間特征動態分析與展示。同時，該發明還進一步將多層次結構化地理網格系統作為一種剛性約束機制引入到了跨尺度的生態格局分析之中，相比傳統無約束的地理網格分析，該方法不僅可以更好的支持多尺度的格局關系研究，還可以為不同分析任務的數據對齊、數據比較乃至生態格局中尺度本身的量化和描述提供一個標準化的量化分析框架。

據介紹，生態格局是指生態要素的空間格局及其相互關系。比如物種的分布、植被的分布、種群的遷移路徑、種子的空間散布、碳匯的分布等等。生態格局的分析和可視化需要各類觀測數據比如遙感、航拍、地面調查監測數據的支持，大尺度大規模的生態格局分析往往需要整合大量異源異質數據，進行大規模運算才能獲得分析結果，因此通常很難實現分析的實時動態交互。該發明有望為大規模生態數據在線交互分析平臺的建設提供支持。 該發明由廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目和廣東省重點領域研發計劃資助。

圖為使用結構化地理網格系統中不同尺度的網格單元進行格局探索，在小尺度上可以發現植物A的隨機分布特征（I）；在中尺度上可以發現植物A的斑塊分布特征（II）；在大尺度上可以發現植物A和植物B的上下分布和上下生境異質性特征（II）。研究團隊供圖 

圖為使用多層次結構化網格系統對植株I的密度分布進行統計和可視化渲染（II），并利用網格單元的相互嵌套關系進行統計結果的上（III）下（IV）傳播示例，同一特征可以快速傳播到不同尺度上進行展示。研究團隊供圖