一种基于渔网模型的生态安全评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生态安全监测与评价领域，尤其涉及一种利用渔网模型对多源异构数 据融合后进行生态安全评价的方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球化进程的加快和人类社会不断发展，近期各种生态环境问题也凸显出 来，如雾霾、沙尘暴、森林退化与消失、土壤侵蚀与水土流失、土地荒漠化、水资源枯竭、及生 物多样性减少等，这些问题已对人类赖以生存的生态环境造成了严重威胁。近年来保护人 类生存环境、科学合理的管理和利用自然资源、保护生态系统服务功能等受到国内外学者 的广泛关注。
[0003] 通常生态安全研究的方法主要有：（1)生态学方法，应用野外与现场调查、实验室 分析、模拟实验、生态网络综合分析等生态学方法开展研究。（2)模拟模型，模型在生态安全 研究中具有预测（Prediction)、解释（Explanation)和推断（Extrapolation)功能。通常 有空问模型和非空间模型，这些模型描述生态系统要素的行为特征，或者人类活动对生态 系统的影响。（3)景观分析，采用景观分析的方法，从空间上定量地描述景观结构，建立景观 结构、功能模型和相关评价指标。分析评价区域尺度上的环境效应及对安全影响的作用程 度。（4)遥感与ARCGIS10. 0,综合应用3S技术（RS，GIS，GPS)对生态环境与人类活动的响 应进行动态监控、空间分析、生态风险评价和管理，从而建立区域生态安全决策模型以实现 科学管理。（5)目标评价和指标体系构建，压力一状态一响应框架模型法、驱动力一状态一 响应（DSR)框架、指标体系权重评价法、生态足迹分析方法、综合指数评价方法、生态承载 力分析法、系统聚类分析等。（6)健康的生态系统标准，目前在具体操作中对健康的生态系 统（标准）的设定是未受人类干扰的生态系统。即在同一生物地理区域内寻找同一生态类 型的未受或者少受人类干扰的系统。
[0004] 近年来国内外学者对生态安全进行了大量研究和实践，取得了重要进展，但仍然 存在着许多问题，如评价单元过于宏观，多采用行政单元、景观单元、流域单元等，导致评价 单元内部的生态安全差异无法表达；且评价当中涉及自然与人文等多种因素，数据结构复 杂多样，缺乏高效的多源异构数据融合方法进行生态安全评价的案例，而且评价过程中自 动化水平较低、效率低下、评价客观性较差等。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：提供一种利用渔网模型将多源异构数据融合后进行 生态安全评价的方法。
[0006] 本发明实现上述目的所采用的技术方案由以下步骤组成：
[0007] (1)构建状态-压力-响应生态安全评价指标体系，状态指标包括：景观破碎化指 数E]g、植被覆盖指数Ezb、净初级生产力指数E,。，压力指标包括人类活动影响指数EH，响应 指标包括土壤侵蚀指数E&，选取研究区进行生态安全评价；
[0008] (2)根据步骤⑴中确定的评价指标体系，收集遥感影像数据、行政区划矢量 数据和土壤侵蚀矢量数据，利用遥感影像提取土地利用数据和归一化植被指数，利用 ARCGIS10. 0软件创建研究区渔网模型，利用土壤侵蚀矢量数据提取研究区的土壤侵蚀矢量 数据；
[0009] (3)利用步骤⑵中得到的各数据，计算步骤⑴中景观破碎化指数、植被覆盖指 数、净初级生产力指数、人类活动影响指数以及土壤侵蚀指数的对应的指标值，将各个指标 进行无量纲化处理，并利用ARCGIS10. 0软件将多源异构数据进行融合，并确定各指标的权 重；
[0010] (4)利用步骤（3)计算得到的净初级生产力指数、景观破碎化指数、人类活动影响 指数、植被覆盖指数、土壤侵蚀指数和权重，计算出该研究区的生态安全评价指数ESEI并 绘制相关评价图，
[0011] ESEI=EjcXffjc+EjgXffjg+EzbXffzb+ErlXffrl+EtrXfftr
[0012] 其中％。为净初级生产力指数的权重，Wjg为景观破碎化指数的权重，Wzb为植被覆 盖指数的权重，Wh为人类活动影响指数，W&为土壤侵蚀指数。
[0013] 上述步骤（2)具体由以下方法实现：
[0014] (2. 1)收集遥感影像数据，按照常规方法进行数据预处理，计算归一化植被指数 NDVI，并按照标准假彩色解译标志对遥感影像进行目视解译得到土地利用数据；
[0015] (2. 2)收集行政区划矢量数据，利用ARCGIS10. 0软件提供的创建研究区渔网，确 定研究区渔网模型；
[0016] (2. 3)步骤（2. 2)的研究区渔网模型，分别与步骤（2. 1)的归一化植被指数、土地 利用图在ARCGIS10. 0软件支持下对应进行分区统计分析和空间叠加分析，分别得到土地 利用与渔网联合数据、归一化植被指数与渔网联合数据；
[0017] (2. 4)收集土壤侵蚀矢量数据，利用ARCGIS10. 0软件进行预处理，结合步骤（2. 1) 的土地利用数据，在ARCGIS10. 0软件支持下进行空间叠加分析，得到土壤侵蚀与渔网联合 数据。
[0018] 上述步骤（3)具体由以下方法实现：
[0019] (3. 1)利用步骤（2. 3)的归一化植被指数与渔网联合数据，按照下式计算净初级 生产力指数Ej。，
[0020]
NDVI指归一化植被指数，S代表单元面积；
[0021] (3. 2)利用步骤（2. 3)的土地利用与渔网联合数据，按照下式计算景观破碎化指 数E]g、植被覆盖指数Ezb、人类活动影响指数Eh、
[0022]
代表单元内斑块个数；
[0023]
zb指植被面积，Wzb指植被权重；
[0024]
5jz指建筑用地面积，Snt指农用地面积；
[0025] (3. 3)利用步骤（2. 4)的土壤侵蚀与渔网联合数据，按照下式计算土壤侵蚀指数 Etr，
[0026] 土壤侵蚀指娄
Sqsl指不同侵蚀级别土地面积；
[0027] (3. 4)对上述步骤（3. 1)~（3. 3)中所得到的各个指标进行无量纲化处理，并结合 步骤（2)所创建的研究区渔网模型，对渔网内的每个指标数值进行统计，得到每个网格内 部的指标值，从而完成多源异构数据的融合；
[0028] (3. 5)利用层次分析法确定步骤（3. 1)~（3. 3)中所得到的各个指标的权重。
[0029] 上述归一化植被指数NDVI是由下式计算得到：
[0030]
，NIR为近红外波段，R为红光波段。
[0031] 上述无量纲化处理是通过下式计算各指标所对应的无量纲化值，具体公式为：
[0032] 无量纲化值
$中：&指任意指标值；乂_指指标最大值，X. 指指标最小值。
[0033] 本发明所提供的基于渔网模型的生态安全评价方法主要是利用遥感技术（Remote sensing，RS)、ARCGIS10. 0(Geographyinformationsystems，GIS)和全球定位系统（Global positioningsystems，GPS)，在数据采集、编辑与预处理的基础上，利用渔网模型对生态安 全评价指标进行多源异构数据的融合，采用渔网单元作为生态安全的评价单元，应用ESEI 指数进行生态安全的综合评价，有别于同类研究中常采用行政区、流域、景观等作为评价单 元，采用单一的数据模型（栅格或矢量）进行生态安全评价，以渔网单元为评价单元有助 于揭示行政区、流域或景观内部的生态安全差异，以渔网为数据模型有助于对多源异构数 据进行融合，可以进一步提高生态安全评价的客观性，对生态环境的永续利用具有重要理 论与应用意义。
【附图说明】
文档序号 :
【 9453310 】
技术研发人员：郭斌
技术所有人：西安科技大学
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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