CN103268424A - 地表饮用水源集水区生态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地表饮用水源集水区生态监测方法，涉及特定区域生态环境质量监测领域。针对现有的地表饮用水源地集水区生态监测缺乏考虑下垫面非均一性、系统性和精确性等导致的生态环境质量评估不确定性等问题而设计。本发明应用遥感信息反演并结合野外调查相结合的方法建立以行政单元、集水单元、小流域为监测单元的水源地集水区生态监测指标模型，所述方法通过如下公式求取综合监测结果F(R_i)；F(R_i)=w₁R₁×w₂R₂×w₃R₃；

i=1、2或3；其中，R₁为风险源风险度，R₂为生态系统脆弱度，R₃为生态系统损失度。采用本发明所述监测方法，具有监测目标明确、指标体系完备、模型简单实用，具有动态性和精度较高等优点。

Description

地表饮用水源集水区生态监测方法

技术领域

本发明涉及生态监测领域，具体涉及一种地表饮用水源集水区生态监测方法。

背景技术

下垫面是指地球表面，包括海洋、陆地、陆地上的高原、山地、平原、森林、草原以及城市等。下垫面各部分温度、水分以及表面形状等参数均有较大差异，从而下垫面具有非均一性。

现有的区域生态监测方法中主要针对城市、流域等而设计的，缺乏面向地表饮用水源集水区生态监测方法的指标体系和相关指数模型；对于流域监测方法中，由于缺乏多时相定量的空间数据支持，很难探明复杂流域下垫面作用过程的复杂性，以致大多数监测指标由于缺乏过程‐机理分析，停留在定性分析上，缺乏可靠性。

故存在，缺乏针对地表饮用水源集水区生态监测方法和未充分考虑地表的非均一性而造成具有较大的局限性。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种地表饮用水源集水区生态监测方法，解决了地表饮用水源地集水区非均一下垫面的关键性监测指标获取和估算方法过程机理不强的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明地表饮用水源集水区生态监测方法，通过如下公式求取监测结果F(R_i)；

F(R_i)=w₁R₁×w₂R₂×w₃R₃

$R_i=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{ni}}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ij}}\·R_{\mathrm{ij}}$

$R_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{mij}}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ijk}}\·R_{\mathrm{ijk}}$

i=1、2或3

其中，R₁为风险源风险度，R₂为生态系统脆弱度，R₃为生态系统损失度；

w₁为风险源风险度的权重系数，w₂为生态系统脆弱度的权重系数，w₃为生态系统损失度的权重系数；

R_1j为风险源第j要素风险度，R_2j为生态系统第j要素脆弱度，R_2j为生态系统第j要素损失度；

w_1j为风险源第j要素风险度的权重系数，w_2j为生态系统第j要素脆弱度的权重系数，w_3j为生态系统第j要素损失度的权重系数；

n1为风险源要素总数，n2为生态系统脆弱度要素总数，n3为生态系统损失度要素总数；

R_1jk为风险源第k指标风险度，R_2jk为生态系统脆弱度第k指标风险度，R_3jk为生态系损失弱度第k指标损失度；

w_1jk为风险源第j要素下第k指标风险度的权重系数，w_2jk为生态系统第j要素下第k指标脆弱度的权重系数，w_3jk为生态系统第j要素下第k指标损失度的权重系数；

m1j为风险源第j要素下指标总数，m2j为生态系统脆弱度第j要素下指标总数，m3j为生态系统损失度第j要素下指标总数。

优选地，

所述风险源危险度包括污染排放强度要素、土壤侵蚀强度要素以及自然灾害强度要素监测估算；

所述生态系统脆弱度监测估算包括地质地貌要素、植被要素、生态系统活力要素、生态系统组织结构要素、恢复能力要素、干扰强度要素以及保护措施要素；

所述生态系统损失度监测估算包括生态系统服务功能要素、社会经济系统发达程度要素、水利设施健全程度要素以及饮用水资源损失度要素。

优选地，

所述污染排放强度要素包括：非点源污染负荷指标以及点源排放强度指标；

所述土壤侵蚀强度要素包括：平均土壤侵蚀强度指标；

所述自然灾害强度要素包括：洪涝干旱灾害强度指标；

所述地质地貌要素包括：坡度指标以及土壤质地指标；

所述植被要素包括：植被覆盖度指标；

所述生态系统活力要素包括：NPP指标；

所述生态系统组织结构要素包括：平均斑块面积指标；

所述恢复能力要素包括：综合弹性指标；

所述干扰强度要素包括：土地利用强度指标；

所述保护措施要素包括：保护区建设程度；

所述生态系统服务功能要素包括：调节功能指标以及物质供给功能指标；

所述社会经济系统发达程度要素包括：建筑设施指标；

所述水利设施健全程度要素包括：水源保护工程指标；

所述饮用水资源损失度要素包括：水资源供给程度指标。

优选地，

所述点源污染强度指标风险度W_ps通过下列公式计算：

$W_{\mathrm{ps}}=\underset{j0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{V}_{i0}\×f_{i0}/{\mathrm{DS}}_{j0}/A_a$

其中，V_i0为监测单元中排放污水总量，f_j0为排放的污水中第j0种污染物含量，DS_j0为国家工业企业j类污染物排放标准；A_a为监测单元的面积，所述污染物包括TP、TN、COD、重金属、苯以及烃类；

所述的洪涝干旱灾害强度指标风险度DDI通过下列公式计算：

DDI=f_i1×w_i1/F_i1+f_j1×w_j1/F_j1

其中，f_i1为各等级洪涝灾害出现频率，f_j1为各等级旱灾出现频率；F_i1为洪涝灾害出现总频率，F_j1为旱灾出现总频率，w_i1为洪涝灾害的权重，w_j1为旱灾的权重，频率计算通过对降水距平在阈值下出现的频率。

优选地，

所述土地利用强度指标脆弱度LUI通过下列公式计算：

$\mathrm{LUI}=\underset{o=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{w}_o{S}_o/S$

S_o指第o类土地利用类型，w_o为权重，S为统计各单元面积，p为土地利用类型的总数；

所述保护区的建设程度指标脆弱度通过RCI=R_a/S_a计算，

其中，RCI为保护区建设指数，R_a为估算中保护区面积，S_a为监测单元面积；

所述土地利用类型由遥感信息反演得到。

优选地，

所述生态系统调节功能指标损失度EAF，通过下列计算：

$\mathrm{EAF}=\underset{j2=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{AF}}_{\mathrm{aj}2}\×w_{j2}/A_a,$

其中，AF_aj2为生态系统调节功能，包括水土保持、水源涵养、水质净化、营养物质维持4种，w_j2为AF_aj2相对应的权重，A_a为监测单元的面积；

所述物质提供指标的损失度ESI通过下列公式计算：

$\mathrm{ESI}=\underset{\mathrm{il}=1}{\overset{n3}{\mathrm{\Σ}}}{W}_{\mathrm{il}}\×A_{\mathrm{il}}\×w_{\mathrm{il}}\×A_a$

W_i1为监测单元中i1类地物单位面积提供的物质量，A_i1为提供i1类物质面积，w_i1为i1类物质的权重，n3为监测单元中具有物质提供功能的地类数，A_a为单位面积；

所述建筑设施指标的损失度FA采用下列公式进行计算：

$\mathrm{FA}=(\underset{j3=1}{\overset{n4}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{aj}3}\×P_{j3})/A_a$

A_aj3为建筑设施面积；P_j3为j3类建筑的权重；A_a为监测单元的面积，n4为建筑类型总数；建筑设施类型由遥感信息提取得到；

所述水资源保护工程指标损失度WRI通过下列公式计算：

$\mathrm{WRI}=\underset{j4=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{\mathrm{vj}4}\×w_{j4}$

将保持工程分为一级、二级、三级、四级、五级5个等级由j4表示，F_vj4为j4类保持工程的措施等级，w_j4为与F_vj4相对应的权重。

该发明模型中的部分参数或指标：居民点、农田、林地、草地、水体等复杂精细信息以及叶面积指数（LAI）、土壤侵蚀模数、净初级生产力（NPP）、植被盖度等参数主要由遥感信息反演获取。

（三）有益效果

本发明通过提供一种地表饮用水源集水区生态监测方法，在充分考虑地表非均一性和动态性的基础上,应用遥感信息反演等空间信息方法，将多时相的空间信息和估算模型耦合，将监测指标空间尺度从像元扩展到集水单元、小流域、流域级以及乡镇、县市级，由静态到动态；该监测方法具有系统性，而且过程机理明确，得到的监测结果也具有空间性和动态性的优点。

附图说明

图1是本发明实施例所述地表饮用水源集水区生态监测方法的流程图。

具体实施方式

下面对于本发明所提出的一种地表饮用水源集水区生态监测方法，结合附图和实施例详细说明。

实施例：

如图1所示，本实施例所述地表饮用水源集水区生态监测方法，对于乡镇级评估、县级评估、水文响应单元评估和子流域评估，通过如下公式求取监测估算结果F(R_i)：

一种地表饮用水源集水区生态监测方法，对于乡镇级评估、县级评估、水文响应单元评估和子流域评估，通过如下公式求取监测估算结果F(Ri)：

$F\left(R_i\right)=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{R}_i;$ $\mathrm{Ri}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ij}}\·R_{\mathrm{ij}};$ $R_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ijk}}\·R_{\mathrm{ijk}};$ i=1、2或3

其中，R₁为风险源风险度，R₂为生态系统脆弱度，R₃为生态系统损失度；

w₁为风险源风险度的权重系数，w₂为生态系统脆弱度的权重系数，w₃为生态系统损失度的权重系数；

R_1j为风险源第j要素风险度，R_2j为生态系统第j要素脆弱度，R_2j为生态系统第j要素损失度；

w_1j为风险源第j要素风险度的权重系数，w_2j为生态系统第j要素脆弱度的权重系数，w_3j为生态系统第j要素损失度的权重系数；

n1为风险源要素总数，n2为生态系统脆弱度要素总数，n3为生态系统损失度要素总数；

R_1jk为风险源第k指标风险度，R_2jk为生态系统脆弱度第k指标风险度，R_3jk为生态系损失弱度第k指标损失度；

w_1jk为风险源第j要素下第k指标风险度的权重系数，w_2jk为生态系统第j要素下第k指标脆弱度的权重系数，w_3jk为生态系统第j要素下第k指标损失度的权重系数；

m1j为风险源第j要素下指标总数，m2j为生态系统脆弱度第j要素下指标总数，m3j为生态系统损失度第j要素下指标总数。

表1为本实施例中所述的风险危险度求取过程中所涉及的监测估算要素和指标。

表2为本实施例中所述的生态系统脆弱度求取过程中所涉及的监测估算要素和指标。

本实施例所述的地表饮用水源集水区生态监测方法根据实际监测过程中的问题，提供了一种监测方法，综合考虑了各个监测的要素和指标，具有监测结果精确，结构合理等多重优点。

进一步的，以下本实施例提供了各多种指标的监测以及求取方法，具体如下：

（一）为本实施例中所述的风险危险度求取过程中所涉及的指标计算过程如下：

所述的非点源污染污染指标危险度W_np，通过公式W_np=W_npa+W_npd计算；

W_npa为监测单元中吸附态污染负荷的总量，W_npd为监测单元中溶解态污染负荷的总量。

其中，溶解态W_npd，计算公式为：

$W_{\mathrm{npd}}=\left\{\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{\mathrm{\&epsiv;}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_0}\&times;(1-e^{-\mathrm{kRt}})\&times;(Q_i+L_i)\&times;N_i\&times;S_i,P\&GreaterEqual;R\\ 0,P<R\end{array}\right.$

其中，N=slop_co*vegcover_co

           ，

${\mathrm{slop}}_{\mathrm{co}}=\frac{\mathrm{slop}-{\mathrm{slop}}_{\min }}{{\mathrm{slop}}_{\max }-{\mathrm{slop}}_{\min }}$

${\mathrm{vegcover}}_{\mathrm{co}}=\frac{{\mathrm{vegcover}}_{\max }-\mathrm{vegcover}}{{\mathrm{vegcover}}_{\max }-{\mathrm{vegcover}}_{\min }},$

S=(1-W)×(1-U)

在非点源污染污染指标危险度W_np的计算中，i为溶解态污染类型、n为类型数，包括农田、城镇、农村居民点、畜禽养殖;Q_i为污染源强(t·a^-1)；L_i为次降水冲刷后剩余污染物的量,为污染源强和污染负荷的差值;k为地面冲刷系数；P为日降雨量,R为标准雨强(mm·h^-1)；ε为径流系数,ε₀为标准径流系数；N_i为自然因子修正系数；S_i为社会因子修正系数；slop_co、vegcover_co分别为坡度、植被覆盖度修正系数；slop_max、slop_min和slop分别表示区域最大坡度、最小坡度和计算单元坡度；egcover_max、vegcover_min和vegcover分别表示区域最大植被覆盖度、最小覆盖度和计算单元植被覆盖度；W和U分别表示垃圾处理率和非点源污染物进入管网的比例；

其中，吸附态W_npa，计算公式为：

C_a=X×Q_a×η

其中,C_a为吸附态污染负荷(t·a^-1)；X为土壤侵蚀量(t·a^-1)；Q_a为吸附态污染源强(t·t^-1·a^-1)，通过田间调查获取的不同土壤类型氮磷含量计算；η为吸附态污染物富集系数；其中，

X=K_USLEG_USLE

$K_{\mathrm{USLE}}=\mathrm{\&alpha;}\underset{j=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(p_j\right)}^{\mathrm{\&beta;}}$

lnη=2-0.2lnX

其中,K_USLE为半月时段的降雨侵蚀力因子；G_USLE为下垫面因子，采用原模型的计算方法；k为半月时段内的天数,p_j为半月时段内第j天的侵蚀性日雨量,α、β为模型参数。

其中，植被盖度、污染源农田、城镇、农村居民点、畜禽养殖区信息由遥感信息提取得到。

所述点源污染强度指标风险度W_ps通过下列公式计算：

$W_{\mathrm{ps}}=\underset{j0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{i0}\&times;f_{i0}/{\mathrm{DS}}_{j0}/A_a$

其中，V_i0为监测单元中排放污水总量，f_i0为排放的污水中第j0种污染物含量，DS_j0为国家工业企业j类污染物排放标准；A_a为监测单元的面积，所述污染物包括TP、TN、COD、重金属、苯、烃类。

具体实施过程中，所述土壤侵蚀强度指标风险度，具体的求取方法采用土壤流失方程USLE（Universal Soil Loss Equation）：

A=R.K.LS.C.P

A为单位面积上时间和空间平均土壤流失量；R为降雨‐径流侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；LS为地形因子；C为覆盖‐管理因子；P为水土保持措施因子。上述各因子的求取方法在现有技术中有多种求取方法，在此不再赘述。

所述的洪涝干旱灾害强度指标风险度DDI通过下列公式计算：

DDI=f_i1×w_i1/F_i1+f_j1×w_j1/F_j1

其中，f_i1为各等级洪涝灾害出现频率，f_j1为各等级旱灾出现频率；F_i1为洪涝灾害出现总频率，F_j1为旱灾出现总频率，w_i1为洪涝灾害的权重，w_j1为旱灾的权重，频率计算通过对降水距平百分率在不同阈值下出现的频率。

（二）为本实施例中所述的生态系统脆弱度求取过程中所涉及的监测估算指标的计算过程如下：

所述坡度指标的脆弱度的采用ANUDEM算法提取数字高程模型（DEM）中的坡度图。

所述土壤质地可以通过现有的各种方法得到，在本实施例中采用土壤类型库获取。

所述植被覆盖度指标可以采用下列公式计算：

f=（NDV I‐NDV I _s）/（N DV I _v‐NDV I _s）

N DV I _v为纯植被归一化指数NDV I值，NDVI_s为纯裸土的NDV I值。

所述生态系统活力指标脆弱度采用NPP表征，通过遥感数据求取，具体的求取方法如下：

NPP=GPP-R_a

GPP=ε×APRA×f₁(T)×f₂(β)

$R_a=\frac{7.825+1.145T_a}{100}\&times;\mathrm{GPP}$

NPP为表示净第一性生产力，GPP为总第一性生产力，R_a由Goward的经验模型确定，为GPP和气温的函数；GPP考虑了光照、温度、水分及营养元素的影响，其中ε为植被将所吸收的光合有效辐射转化为有机物的转化率（即光能转化率）；APRA为光合有效辐射量；f₁(T)为温度对光合作用的影响函数，是温度T_a的函数；f₂(β)为水分对光合作用的影响函数，β为蒸发比。

上述各因子的求取方法在现有技术中有多种求取方法，在此不再赘述。

所述平均斑块面积 $(\mathrm{Meanpatharea}-\stackrel{\&OverBar;}{A}):$

$\stackrel{\&OverBar;}{A}=\mathrm{\&Sigma;}{A}_i/n$

A_i为监测单元中第i块斑块的面积，n为监测单元斑块数。

综合弹性指标脆弱度用来表征系统受到干扰后的恢复能力，其计算公式为：CEI=Si×Pi

其中Si为每种地类的面积比；pi为弹性分值归一化处理后的数值。

所述土地利用强度指标脆弱度LUI通过下列公式计算：

$\mathrm{LUI}=\underset{o=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_o{S}_o/S$

S_o指第o类土地利用类型，w_o为权重，S为统计各单元面积，p为土地利用类型的总数；

所述保护区的建设程度指标脆弱度通过RCI=R_a/S_a计算，

其中，RCI为保护区建设指数，R_a为估算中保护区面积，S_a为监测单元面积；

其中，土地利用类型信息由遥感信息反演得到。

（三）为本实施例中所述的生态系统损失度求取过程中所涉及的指标的计算过程如下：

所述生态系统调节功能指标损失度EAF，通过下列计算：

$\mathrm{EAF}=\underset{j2=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{AF}}_{\mathrm{aj}2}\&times;w_{j2}/A_a,$

其中，AF_aj2为生态系统调节功能，包括水土保持、水源涵养、水质净化、营养物质维持4种，w_j2为权重，A_a为监测单元的面积；

其中，调节功能计算中所需的植被类型、盖度、净初级生产力NPP、LAI参数由遥感信息反演获取。

所述物质提供指标的损失度ESI通过下列公式计算：

$\mathrm{ESI}=\underset{i1=1}{\overset{n3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{W}_{i1}\&times;A_{i1}\&times;w_{i1}/A_a$

W_i1为监测单元中i1类地物单位面积提供的物质量，A_i1为提供i1类物质面积，w_i1为i1类物质的权重，n3为监测单元中具有物质提供功能的地类数，A_a为单位面积；

所述建筑设施指标的损失度FA采用下列公式进行计算：

$\mathrm{FA}=(\underset{j3=1}{\overset{n4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{aj}3}\&times;P_{j3})/A_a$

A_aj3为建筑设施面积；P_j3为j3类的权重；A_a为监测单元的面积，n4为类型数。

所述水资源保护工程指标损失度WRI通过下列公式计算：

$\mathrm{WRI}=\underset{j4=1}{\overset{5}{\mathrm{\&Sigma;}}}{F}_{\mathrm{vj}4}\&times;w_{j4}$

将工程分为一级、二级、三级、四级、五级5个等级由j4表示，F_vj4为j4类保持工程的措施等级，w_j4为防洪、抗旱、保土、保水工程措施权重；

其中，建筑设施类型由遥感信息提取得到。

所述饮用水资源供给程度指标损失度RD_i4j4通过下列公式计算：

RD_i4j4=R_i5j5/A_a计算，

其中，RD_i4j4为监测单元A_a的平均径流深，R_i5j5为总径流量。

该发明模型中的部分参数：居民点、农田、林地、草地、水体等复杂精细信息以及叶面积指数（LAI）、土壤侵蚀模数、净初级生产力（NPP）、植被盖度等参数主要由遥感信息反演获取。

在本发明涉及的多种指标对应的风险度、损失度或脆弱度可以采用现有的技进行监测和技术，在本实施例中就不再赘述。

本实施例通过提供一种地表水源地集水区生态监测方法，在充分考虑地表非均一性和动态性的基础上,应用遥感信息反演等空间信息方法，将多时相的空间信息和估算模型耦合，将监测指标空间尺度从像元扩展到集水单元级、小流域级以及城镇和县市级，由静态到动态；由此，该监测方法具有系统性，而且过程机理明确，得到的监测结果也具有空间性和动态性的优点。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，通过如下公式求取监测结果F(R_i)；

F(R_i)=w₁R₁×w₂R₂×w₃R₃

$R_i=\underset{j=1}{\overset{\mathrm{ni}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_{\mathrm{ij}}\&CenterDot;R_{\mathrm{ij}}$

$R_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{\mathrm{mij}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_{\mathrm{ijk}}\&CenterDot;R_{\mathrm{ijk}}$

i=1、2或3

其中，R₁为风险源风险度，R₂为生态系统脆弱度，R₃为生态系统损失度；

w₁为风险源风险度的权重系数，w₂为生态系统脆弱度的权重系数，w₃为生态系统损失度的权重系数；

R_1j为风险源第j要素风险度，R_2j为生态系统第j要素脆弱度，R_2j为生态系统第j要素损失度；

w_1j为风险源第j要素风险度的权重系数，w_2j为生态系统第j要素脆弱度的权重系数，w_3j为生态系统第j要素损失度的权重系数；

n1为风险源要素总数，n2为生态系统脆弱度要素总数，n3为生态系统损失度要素总数；

R_1jk为风险源第k指标风险度，R_2jk为生态系统脆弱度第k指标风险度，R_3jk为生态系损失弱度第k指标损失度；

w_1jk为风险源第j要素下第k指标风险度的权重系数，w_2jk为生态系统第j要素下第k指标脆弱度的权重系数，w_3jk为生态系统第j要素下第k指标损失度的权重系数；

m1j为风险源第j要素下指标总数，m2j为生态系统脆弱度第j要素下指标总数，m3j为生态系统损失度第j要素下指标总数。

2.如权利要1所述的地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，

所述风险源危险度包括污染排放强度要素、土壤侵蚀强度要素以及自然灾害强度要素监测估算；

所述生态系统脆弱度监测估算包括地质地貌要素、植被要素、生态系统活力要素、生态系统组织结构要素、恢复能力要素、干扰强度要素以及保护措施要素；

所述生态系统损失度监测估算包括生态系统服务功能要素、社会经济系统发达程度要素、水利设施健全程度要素以及饮用水资源损失度要素。

3.如权利要1所述的地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，

所述污染排放强度要素包括：非点源污染负荷指标以及点源排放强度指标；

所述土壤侵蚀强度要素包括：平均土壤侵蚀强度指标；

所述自然灾害强度要素包括：洪涝干旱灾害强度指标；

所述地质地貌要素包括：坡度指标以及土壤质地指标；

所述植被要素包括：植被覆盖度指标；

所述生态系统活力要素包括：NPP指标；

所述生态系统组织结构要素包括：平均斑块面积指标；

所述恢复能力要素包括：综合弹性指标；

所述干扰强度要素包括：土地利用强度指标；

所述保护措施要素包括：保护区建设程度；

所述生态系统服务功能要素包括：调节功能指标以及物质供给功能指标；

所述社会经济系统发达程度要素包括：建筑设施指标；

所述水利设施健全程度要素包括：水源保护工程指标；

所述饮用水资源损失度要素包括：水资源供给程度指标。

4.如权利要3所述的地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，

所述点源污染强度指标风险度W_ps通过下列公式计算：

$W_{\mathrm{ps}}=\underset{j0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{V}_{i0}\&times;f_{i0}/{\mathrm{DS}}_{j0}/A_a$

其中，V_i0为监测单元中排放污水总量，f_j0为排放的污水中第j0种污染物含量，DS_j0为国家工业企业j类污染物排放标准；A_a为监测单元的面积，所述污染物包括TP、TN、COD、重金属、苯以及烃类；

所述的洪涝干旱灾害强度指标风险度DDI通过下列公式计算：

DDI=f_i1×w_i1/F_i1+f_j1×w_j1/F_j1

其中，f_i1为各等级洪涝灾害出现频率，f_j1为各等级旱灾出现频率；F_i1为洪涝灾害出现总频率，F_j1为旱灾出现总频率，w_i1为洪涝灾害的权重，w_j1为旱灾的权重，频率计算通过对降水距平在阈值下出现的频率。

5.如权利要3所述的地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，

所述土地利用强度指标脆弱度LUI通过下列公式计算：

$\mathrm{LUI}=\underset{o=1}{\overset{p}{\mathrm{\&Sigma;}}}{w}_o{S}_o/S$

S_o指第o类土地利用类型，w_o为权重，S为统计各单元面积，p为土地利用类型的总数；

所述保护区的建设程度指标脆弱度通过RCI=R_a/S_a计算，

其中，RCI为保护区建设指数，R_a为估算中保护区面积，S_a为监测单元面积；

所述土地利用类型由遥感信息反演得到。

6.如权利要3所述的地表饮用水源集水区生态监测方法，其特征在于，

所述生态系统调节功能指标损失度EAF，通过下列计算：

$\mathrm{EAF}=\underset{j2=1}{\overset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{AF}}_{\mathrm{aj}2}\&times;w_{j2}/A_a,$

其中，AF_aj2为生态系统调节功能，包括水土保持、水源涵养、水质净化、营养物质维持4种，w_j2为AF_aj2相对应的权重，A_a为监测单元的面积；

所述物质提供指标的损失度ESI通过下列公式计算：

$\mathrm{ESI}=\underset{\mathrm{il}=1}{\overset{n3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{W}_{\mathrm{il}}\&times;A_{\mathrm{il}}\&times;w_{\mathrm{il}}\&times;A_a$

W_i1为监测单元中i1类地物单位面积提供的物质量，A_i1为提供i1类物质面积，w_i1为i1类物质的权重，n3为监测单元中具有物质提供功能的地类数，A_a为单位面积；

所述建筑设施指标的损失度FA采用下列公式进行计算：

$\mathrm{FA}=(\underset{j3=1}{\overset{n4}{\mathrm{\&Sigma;}}}{A}_{\mathrm{aj}3}\&times;P_{j3})/A_a$

A_aj3为建筑设施面积；P_j3为j3类建筑的权重；A_a为监测单元的面积，n4为建筑类型总数；建筑设施类型由遥感信息提取得到；

所述水资源保护工程指标损失度WRI通过下列公式计算：

$\mathrm{WRI}=\underset{j4=1}{\overset{5}{\mathrm{\&Sigma;}}}{F}_{\mathrm{vj}4}\&times;w_{j4}$

将保持工程分为一级、二级、三级、四级、五级5个等级由j4表示，F_vj4为j4类保持工程的措施等级，w_j4为与F_vj4相对应的权重。

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