一种基于GPS数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法与流程

本发明涉及时空数据挖掘与处理，特别是涉及一种基于gps（英文全称为“global positioning system”，中文全称为“全球定位系统”）数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法。

背景技术：

1、东方白鹳是中国一级重点保护野生动物，它的行为活动具有重要的研究价值，尤其是幼鸟时期的划分结果对进一步研究东方白鹳幼鸟习性有着重要意义。东方白鹳幼鸟时期的划分结果可以根据其生长发育的行为特点获取得到，分为多个关键时期，例如：返巢期、离巢期和扩散期。

2、目前，常用的东方白鹳幼鸟时期划分方法主要是观看巢内视频录像获取结果，这种方法不仅工作量大，而且，容易产生误判。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，该方法能够通过分析gps数据，结合东方白鹳自身特性，快速精准确定幼鸟生长中各关键时期的开始时间。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其包括：

3、步骤1，获取东方白鹳巢号对应巢中每只幼鸟在选定时间内的gps数据；

4、步骤2，将步骤1中的gps数据中不符合条件的数据去除，同时，将剩下的数据按时间依正序排列，每一数据作为一个轨迹点，每一轨迹点对应的幼鸟信息包含个体编号、时间、经度坐标和纬度坐标；

5、步骤3，计算同一东方白鹳巢号对应巢中每只幼鸟的每一轨迹点分别到幼鸟所住巢的离巢距离；步骤3中离巢距离的获取方法具体包括：

6、步骤3.1，将式（1）计算得到的幼鸟的第i个轨迹点的经纬度坐标到幼鸟所住巢的经纬度坐标的净平方位移作为对应轨迹点的离巢距离：

7、 （1）

8、式中，、分别表示幼鸟所住巢的经度、纬度坐标，、分别表示第i个轨迹点经度、纬度坐标；

9、步骤4，根据步骤3计算得到的离巢距离、以及设定的巢址半径和扩散半径，确定每只幼鸟在各关键时期的开始时间，以获得每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果；

10、步骤5，获取同一东方白鹳巢号对应巢中每两只幼鸟在同日的活动区重合度随时间变化的信息；

11、步骤6，依据步骤5得到的活动区重合度随时间变化的信息，对步骤4得到的每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果进行调整，获得每只幼鸟对应的最终的东方白鹳幼鸟时期划分结果。

12、进一步地，步骤1中的选定时间包括含年份、月份和日期信息的时间段。

13、进一步地，步骤2中的不符合条件的数据包括精度低于c和速度不为0的gps数据。

14、进一步地，步骤3中离巢距离的获取方法具体还包括：

15、步骤3.2，判断净平方位移是否大于第个轨迹点的经纬度坐标对应的净平方位移和第个轨迹点的经纬度坐标对应的净平方位移的平均值的预设倍数，如果是，则将净平方位移的数值替换为净平方位移；其中，、分别为第个轨迹点的经度坐标、纬度坐标，、分别为第个轨迹点的经度坐标、纬度坐标。

16、进一步地，步骤4中，关键时期包括返巢期、离巢期和扩散期，确定每只幼鸟在各关键时期的开始时间的方法具体包括：

17、返巢期的开始时间通过幼鸟第一次的离巢距离大于巢址半径对应的日期获得；

18、离巢期的开始时间通过幼鸟最后一次的离巢距离小于巢址半径对应的日期获得；

19、扩散期的开始时间通过幼鸟第一次的离巢距离大于扩散半径对应的日期获得。

20、进一步地，步骤5中，单只幼鸟一天的活动区的确定方法具体包括：

21、步骤5.1，将同一东方白鹳巢号中单只幼鸟的一天的所有轨迹点组成点集，将点集中经度最小的轨迹点作为最小凸包的起点，该起点为当前点；

22、步骤5.2，在点集中找到与当前点形成的线段具有最小逆时针转角的下一个轨迹点，作为连接点；

23、步骤5.3，重复步骤5.2，从起点开始依次连接步骤5.2获得的所有连接点，得到闭合的最小凸包，该最小凸包对应为单只幼鸟一天的活动区。

24、进一步地，步骤5中，同一东方白鹳巢号对应巢中每两只幼鸟在同日的活动区重合度iou由式（2）计算获得：

25、        （2）

26、式中，、分别为同一东方白鹳巢号中的两只幼鸟同日各自的活动区面积，为与的重叠面积。

27、进一步地，单只幼鸟一天的活动区面积s的计算公式如下式（3）所示：

28、根据单只幼鸟一天的活动区，按照顺时针或逆时针遍历所有的新的当前点，新的当前点即为最小凸包的顶点，从而得到最小凸包的顶点的经纬度坐标，、分别为第m个顶点的经度坐标、纬度坐标，m为顶点的总数；

29、（3）

30、式中，表示计算绝对值。

31、本发明使用净平方位移（英文全称为“net square displacement”，英文简称为“nsd”）获得同一东方白鹳巢号对应巢中每只幼鸟的每一轨迹点分别到幼鸟所住巢的离巢距离，再根据计算得到的离巢距离获得每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果，然后计算同一东方白鹳巢号对应巢中每两只幼鸟在同日的活动区重合度随时间变化的信息，该信息作为调整每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果的依据，从而获得每只幼鸟对应的最终的东方白鹳幼鸟时期划分结果，该方法能够快速精准确定幼鸟生长中各关键时期的开始时间。此外，本发明得到的最终的东方白鹳幼鸟时期划分结果，还可以进一步用于如东方白鹳幼鸟活动的影响因素等生态学研究。

技术特征：

1.一种基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤1中的选定时间包括含年份、月份和日期信息的时间段。

3.如权利要求1所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤2中的不符合条件的数据包括精度低于c和速度不为0的gps数据。

4.如权利要求1所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤3中离巢距离的获取方法具体还包括：

5.如权利要求1-4中任一项所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤4中，关键时期包括返巢期、离巢期和扩散期，确定每只幼鸟在各关键时期的开始时间的方法具体包括：

6.如权利要求1-4中任一项所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤5中，单只幼鸟一天的活动区的确定方法具体包括：

7.如权利要求6所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，步骤5中，同一东方白鹳巢号对应巢中每两只幼鸟在同日的活动区重合度iou由式（2）计算获得：

8.如权利要求7所述的基于gps数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其特征在于，单只幼鸟一天的活动区面积s的计算公式如下式（3）所示：

技术总结
本发明公开了一种基于GPS数据的东方白鹳幼鸟时期划分方法，其包括：步骤1，获取东方白鹳巢号对应巢中每只幼鸟的GPS数据；步骤2，将GPS数据中不符合条件的数据去除，每一数据作为一个轨迹点；步骤3，计算同一东方白鹳巢号对应巢中每只幼鸟的每一轨迹点分别到幼鸟所住巢的离巢距离；步骤4，确定每只幼鸟在各关键时期的开始时间，以获得每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果；步骤5，获取同一东方白鹳巢号对应巢中每两只幼鸟在同日的活动区重合度随时间变化的信息；步骤6，对每只幼鸟对应的初步的东方白鹳幼鸟时期划分结果进行调整。本发明属于时空数据挖掘与处理技术领域，用于获得每只东方白鹳的幼鸟时期划分结果。

技术研发人员：江红星,邱钧,岳修鹏,陈丽霞,李天依,王艺璇,高彤,刘畅
受保护的技术使用者：山东黄河三角洲国家级自然保护区管理委员会
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15