CN107491893A - 一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生态保护领域，特别地涉及一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法。本发明公开了一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，包括如下步骤：A，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中平面分布的规律；B，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中立体分布的规律；C，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果形成现有空间分布规律的深层次原因。本发明能够对生态系统服务重要性评价结果的空间分布进行科学、全面、合理、客观的综合分析，能够对评价结果的空间分布情况有一个更加深入的解读。

Description

一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法

技术领域

本发明属于生态保护领域，具体地涉及一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法。

背景技术

生态系统服务(英文：Ecosystem services)，指人类生存与发展所需要的资源归根结底都来源于自然生态系统。生态系统服务一般指自然生态系统及其所属物种与生态过程所形成的维持人类生存的条件和过程。自然生态系统不仅可以为我们的生存直接提供各种原料或产品(食品、水、氧气、木材、纤维等)，而且在大尺度上具有调节气候、净化污染、涵养水源、保持水土、防风固沙、减轻灾害、保护生物多样性等功能，进而为人类的生存与发展提供良好的生态环境。对人类生存与生活质量有贡献的所有生态系统产品和服务统称为生态系统服务。

生态系统服务重要性评价是针对典型的区域生态系统，分析生态系统服务功能的区域分布规律，明确各种生态系统服务的重要区域。生态系统服务重要性的评价结果也将为生态系统科学管理、确定生态保护关键区、制定生态保护和建设的政策提供直接依据。生态系统服务重要性评价的类型包括以下几种：(1)生物多样性保护；(2)水源涵养和水文调蓄；(3)土壤保持；(4)沙漠化控制；(5)营养物质保持；(6)海岸带防护功能。

生态系统服务重要性共分5级，分别为极为重要、高度重要、中等重要、较为重要和一般重要。生态系统服务重要性评价是对每一项生态服务按照其重要性划分出不同级别，明确其空间分布，然后在区域上进行综合，明确区域各类生态系统的服务功能及其对区域可持续发展的作用与重要性，并依据其重要性分级。

生态系统服务重要性评价工作对于现阶段我国倡导实行的生态文明建设具有重要的技术及理论意义，这项工作是国家有关部门在制定相应的生态治理、环境保护工作的科学基础以及理论依据，是研究划定生态红线工作的基础。所以对生态系统服务重要性评价结果的空间分布规律的研究就显得尤为重要。

但是现有的对于区域生态系统服务重要性评价的研究和工作中，对于评价结果空间分布的研究和分析往往多处于某位个人或者专家集体的主观观察和分析，根据观察地图结果而大致得出一个对评价结果空间位置分布情况，往往也只是涉及到了评价结果的面积以及面积占比情况和大致处在哪些地区的什么地貌类型上，类似这样对于其呈现的分布规律给出一个大体的、经验上的判断，却很少有人针对生态系统服务重要性评价结果的空间分布规律提出一套科学、全面、合理、客观的分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法用以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，包括如下步骤：

A，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中平面分布的规律；

B，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中立体分布的规律。

进一步的，所述步骤A包括：

A1，分析评价结果中各个重要性级别的面积及面积占比；

A2，分析评价结果中各个重要性级别的地理中心位置及方向分布规律；

A3，分析评价结果中各个重要性级别的集中区与分散区分布规律。

更进一步的，所述步骤A2具体为：将评价结果的栅格数据进行栅格转点的矢量化工作后，对各个重要性级别区域内的矢量数据进行分析，通过平均中心或者中位数中心计算，找出各个重要性级别区域在研究区内分布的一个地理中心位置；通过方向分布算法，创建各个重要性级别区域分布的标准差椭圆，得出方向分布规律；

所述步骤A3具体为：将研究区内生态系统服务各个重要性级别的区域提取出来，分别对每个重要性级别区域内的数据进行热点分析，通过热点分析来找出每个重要级别区域其分布的集中区与分散区的分布规律。

进一步的，所述步骤B包括：

B1，分析评价结果中各个重要性级别在经纬网上的分布规律；

B2，分析评价结果中各个重要性级别在海拔和坡度上的分布规律。

更进一步的，所述步骤B1具体为：将研究区内的生态系统服务重要性评价结果按照研究区所跨跃的经度或纬度范围平均分为若干经度或纬度带区域，分别计算每个经度或纬度带区域内生态系统服务各重要性级别区域的面积占比，制作成面积占比随经度或纬度的变化而变化的趋势图；

所述步骤B2具体为：将研究区内的生态系统服务重要性评价结果按照研究区的海拔范围平均分为若干个海拔或坡度范围区域，分别计算每个范围区域内生态系统服务各重要性级别区域的面积占比，制作成面积占比随海拔或坡度变化的趋势图。

进一步的，还包括步骤C：分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果形成现有空间分布规律的深层次原因。

更进一步的，所述步骤C包括：

C1，分析评价结果中各个重要性级别区域内的土地利用类型分布规律；

C2，分析和识别评价结果中各重要性级别区域内的主要控制因子。

更进一步的，所述步骤C1具体为：制作出研究区范围内的土地利用类型分布图，将土地利用类型分布图与生态系统服务重要性区域叠加分析，将各个重要性级别区域内的各类土地利用类型所占的面积统计成表格数据，再利用统计表中的数据计算出生态系统服务各个重要性级别区域内的各类土地利用类型的占比，制作成柱状图。

所述步骤C2具体为：将生态系统服务重要性评价过程中所选取的每个最基础的影响因子图层数据在整个研究区范围内以及在每个重要性级别区域内的平均值进行计算和统计，制作成表格，接着，对表格中的数据进行主控因子识别分析，得出生态系统服务各重要性区域的主控因子识别图，进一步分析得出主要控制因子识别结果表。

进一步的，所述研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果为单一的某种生态系统服务重要性评价结果或生态系统综合服务重要性评价结果。

进一步的，所述研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果采用NPP定量指标评价方法得出。

本发明的有益技术效果：

1.能够对生态系统服务重要性评价结果在空间平面上的分布规律进行细致的分析，得出科学、准确的分布情况，从而使得这个分析的过程不再仅仅靠肉眼的观察和经验的总结。

2.能够对生态系统服务重要性评价结果在空间立体上的分布规律进行细致的分析，得出科学、准确、客观、可视化的分布规律，使得分析结果能基于客观的数据，找出隐藏在数据中不容易发现的潜在分布规律。

3.能够就产生生态系统服务重要性评价结果在空间上一些列分布规律的部分原因和机理进行进行深入分析和研究。

附图说明

图1为本发明实施例的方法流程图；

图2为本发明的闽三角生态系统综合服务重要性分布图；

图3为本发明的各个重要性级别区域的面积及其占整个研究区面积的百分比表格图；

图4为本发明的各个重要性级别区域的面积占整个研究区面积的百分比饼图；

图5为本发明的各个重要性级别区域的位置中心分布图；

图6为本发明的各个重要性级别区域的方向分布图；

图7为本发明的各个重要性级别区域内的集中区与分散区分布图；

图8为本发明的各个重要性级别区域在经度分布规律图；

图9为本发明的各个重要性级别区域在纬度分布规律图；

图10为本发明的各个重要性级别区域在海拔分布规律图；

图11为本发明的各个重要性级别区域在坡度分布规律图；

图12为本发明的土地利用类型分布图及其与生态系统服务重要性区域叠加示意图；

图13为本发明的各个重要性区域内的各类土地利用类型所占的面积的表格图；

图14为本发明的各个重要性区域内的各类土地利用类型的占比的柱状图；

图15为本发明的每个最基础的影响因子图层数据在整个研究区范围内以及在每个重要性级别区域内的平均值表格图；

图16为本发明的主控因子识别雷达图；

图17为本发明的主控因子识别结果表。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

在进行本发明的分析方法之前，需要先获得研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果。

本具体实施例中，选取闽三角地区作为研究区，采用NPP定量指标评价方法得出研究区范围内的生态系统综合服务重要性评价的结果数据，如图2所示。当然，在其它实施例中，也可以是由其他合理的定量评价方法，如RUE、Albedo定量指标评价方法等得出的评价结果，评价结果也可以是单一的某种生态系统服务重要性评价结果。

下面将采用上述生态系统综合服务重要性的评价结果来详细说明本发明。

如图1所示，一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，包括如下步骤：

A，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中平面分布的规律。

这一步骤主要是分析生态系统综合服务重要性评价结果在地图上从整体到细节上的空间中平面分布规律，包括以下3个子步骤：

A1，分析评价结果中各个重要性级别的面积及面积占比。

本具体实施例中，使用Arcgis软件，但不限于此，将研究区内生态系统综合服务重要性评价结果中各个重要性级别区域进行面积计算，并分析各个重要性级别区域的面积占整个研究区面积的百分比，制成表格(如图3所示)和百分比饼图(如图4所示)。

A2，分析评价结果中各个重要性级别的地理中心位置及方向分布规律(包括地理中心位置、离散程度以及方向趋势)。

本具体实施例中，使用Arcgis软件，将图2的闽三角区域内生态系统综合服务重要性评价结果的栅格数据进行栅格转点的矢量化工作后，对各个重要性级别区域内的矢量数据进行分析，通过度量地理分布工具中的平均中心或者中位数中心计算，找出各个重要性级别区域在研究区内分布的地理中心位置，如图5所示，各个重要性级别区域的中心从一般重要到极为重要按照颜色由浅到深来区分或者按照从蓝色到绿色到红色的渐变区分。另外，通过方向分布(标准差椭圆)算法，创建各个重要性级别区域分布的标准差椭圆，如图6所示，各个重要性级别区域的标准差椭圆从一般重要到极为重要按照颜色由浅到深来区分或者按照从蓝色到绿色到红色的渐变区分。标准差椭圆分布的广度和面积可以判断出该重要性级别区域的离散程度，标准差椭圆椭圆的长轴方向为该重要性级别区域空间分布最多的方向，短轴方向为该重要性级别区域空间分布最少的方向。

A3：分析评价结果中各个重要性级别的集中区与分散区分布规律。

本具体实施例中，使用Arcgis软件，将图2的闽三角区域内生态系统综合服务各个重要性级别的区域提取出来，分别对每个级别区域内的数据进行热点分析，热点分析主要是使用Arcgis工具聚类分布制图中的优化的热点分析功能，通过这步热点分析来找出每个重要级别区域其分布的集中区与分散区的分布规律，如图7所示，各个重要性级别区域的冷点到热点按照颜色由浅到深来区分或者按照从蓝色到绿色到红色的渐变区分。其中，热点高的地方就为集中区，热点低的地方为分散区，通过对集中区与分散区分布规律的识别分析，今后可以针对生态系统综合服务高度重要和极为重要区域的集中区进行重点加以保护和限制建设开发。

B，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中立体分布的规律。

这一步骤主要是分析生态系统综合服务重要性评价结果在闽三角区域内的空间中立体上的分布规律，包括以下2个子步骤：

B1，分析评价结果中各个重要性级别在经纬网上的分布规律。

具体的，使用Arcgis软件，将闽三角区域内生态系统综合服务重要性评价结果按照闽三角地区所跨跃的经度/纬度范围平均分为若干经度/纬度带区域，然后，分别计算每个经度/纬度带内生态系统综合服务各重要性级别区域的面积占比，通过统计分析软件最终制作成面积占比随经度/纬度的变化而变化的趋势图，如图8和图9所示。通过对图8和图9的分析，就能看出评价结果在经纬网上的分布规律。

B2，分析评价结果中各个重要性级别在海拔和坡度上的分布规律。

具体的，使用Arcgis软件，将闽三角区域内生态系统综合服务重要性评价结果按照闽三角地区的海拔范围平均分为若干个海拔/坡度范围区域，分别计算每个范围区域内生态系统综合服务各重要性级别区域的面积占比，通过统计分析软件制作成面积占比随海拔/坡度变化的趋势图，如图10和图11所示。

通过步骤B1和B2得到的趋势图分析，我们就能十分直观的看出在研究区内，评价结果随着海拔以及地表坡度的变化所表现出的变化规律，同时可以看出评价结果在不同海拔和坡度范围内各个重要性级别区域的占比情况。

C：分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果形成现有空间分布规律的深层次原因。

这一步骤主要是分析生态系统综合服务重要性评价结果的空间分布给予从现象到机理上的分析，具体分包括以下2个子步骤：

C1：分析评价结果中各个重要性级别区域内的土地利用类型分布规律。

具体的，通过Arcgis软件结合闽三角区域范围内土地利用类型数据制作出研究范围内的土地利用类型分布图，如图12；接着，同样通过Arcgis软件中的空间统计工具，将土地利用类型分布图与闽三角地区生态系统综合服务重要性区域叠加分析，如图12，将各个重要性级别区域内各类土地利用类型所占的面积统计成表格数据，如图13，再利用统计表中的数据计算出生态系统服务各个重要性区域内的各类土地利用类型的占比，制作成可视化程度较高的柱状图，如图14。由此，我们就可以直观的发现生态系统综合服务重要性不同的区域内，随着重要性级别的提高，其不同重要性级别区域内土地利用类型的比例发生着有规律的变化。通过此步骤的分析，我们就可以发现和总结这其中的规律。

C2，分析和识别评价结果中各重要性级别区域内的主要控制因子。

本步骤主要是为了能够针对生态系统综合服务重要性区域评价内在机理进行探究，试图通过对各个重要性区域主要控制因子的识别，来更好的理解是哪些因素主导了各个重要性级别区域分布的结果。具体步骤如下：

首先，通过Arcgis软件将生态系统综合服务重要性评价过程中所选取的每个最基础的影响因子图层数据在整个研究区范围内以及在每个重要性级别区域内的平均值进行计算和统计，制作成表格，如图15所示。

接着，对表格中的数据进行主控因子识别分析，分析方法为选取研究区内评价生态系统综合服务重要性的全部基础影响因子，通过以下公式计算出每个影响因子在各个重要性分区中主导偏离程度较高的前几项，此计算结果就是各个重要性区域内的主要控制因子。

其中，d_i为某个影响因子在重要性级别为i级别区域的相对偏差，x_i为某个影响因子在重要性级别为i级别区域的的平均值，某个影响因子在整个研究区内的平均值。

根据以上公式对表中的统计数据进行计算，得出闽三角地区生态系统综合服务各重要性级别区域的主控因子识别雷达图，如图16所示，进一步分析得出主控因子识别结果表，如图17所示，通过以上步骤的分析，即可得出相应的结果及规律。

综上所述，通过步骤A的分析，可以得到一个初步的直观的生态系统服务重要性评价结果空间平面分布的概况。可以知道不同重要性级别区域的面积以及面积占整个研究区面积的比例是多少。虽然不同重要性级别的区域各自散乱分布在整个研究区，但是可以分析出他们各自在研究区范围内整体的中心位置、离散程度以及方向趋势等。同时，还可以进一步的分析出每一种重要性级别的区域各自分布的热点区域，也就是能相对精确的找出他们各自分布的集中区域与分散区域。

通过步骤B的分析，可以在步骤A对空间平面分布规律分析的基础上对生态系统服务重要性评价结果在研究区范围内的空间立体分布有一个更加科学、直观的认识和判断。这一步骤的重要性就在于以往对于评价结果的空间立体分布情况的掌握很难通过对地图上的结果进行观察和推倒而得到，只有通过科学的计算和分析才能获得最为精准的分析数据。

通过步骤C的分析，可以结合对应范围的土地利用类型数据以及对在评价结果产生过程中起到主导控制作用影响因子对评价结果空间分布规律产生的深层次原因进行综合分析。

本发明能够针对生态系统服务重要性评价结果空间分布得到一个科学、全面、合理、客观的分析，能够为通过不同研究方法而得出此类相似评价结果的空间分布规律分析提供一种标准化的方法、方案以及流程。本发明从整体到细节、从平面到立体、从现象到机理进行多层次综合分析，能够对评价结果的空间分布情况有一个更加深入的了解，能够更好的服务于在对生态系统服务重要性评价后的关于重点生态功能区、生态红线保护区的划定等相关生态规划工作。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

A，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中平面分布的规律；

B，分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果在空间中立体分布的规律。

2.根据权利要求1所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1，分析评价结果中各个重要性级别的面积及面积占比；

A2，分析评价结果中各个重要性级别的地理中心位置及方向分布规律；

A3，分析评价结果中各个重要性级别的集中区与分散区分布规律。

3.根据权利要求2所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤A2具体为：将评价结果的栅格数据进行栅格转点的矢量化工作后，对各个重要性级别区域内的矢量数据进行分析，通过平均中心或者中位数中心计算，找出各个重要性级别区域在研究区内分布的地理中心位置；通过方向分布算法，创建各个重要性级别区域分布的标准差椭圆，得出方向分布规律；

所述步骤A3具体为：将研究区内生态系统服务各个重要性级别的区域提取出来，分别对每个重要性级别区域内的数据进行热点分析，通过热点分析来找出每个重要级别区域其分布的集中区与分散区的分布规律。

4.根据权利要求1所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1，分析评价结果中各个重要性级别在经纬网上的分布规律；

B2，分析评价结果中各个重要性级别在海拔和坡度上的分布规律。

5.根据权利要求4所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤B1具体为：将研究区内的生态系统服务重要性评价结果按照研究区所跨跃的经度或纬度范围平均分为若干经度或纬度带区域，分别计算每个经度或纬度带区域内生态系统服务各重要性级别区域的面积占比，制作成面积占比随经度或纬度的变化而变化的趋势图；

所述步骤B2具体为：将研究区内的生态系统服务重要性评价结果按照研究区的海拔范围平均分为若干个海拔或坡度范围区域，分别计算每个范围区域内生态系统服务各重要性级别区域的面积占比，制作成面积占比随海拔或坡度变化的趋势图。

6.根据权利要求1所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，还包括步骤C：分析研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果形成现有空间分布规律的深层次原因。

7.根据权利要求6所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1，分析评价结果中各个重要性级别区域内的土地利用类型分布规律；

C2，分析和识别评价结果中各重要性级别区域内的主要控制因子。

8.根据权利要求7所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于，所述步骤C1具体为：制作出研究区范围内的土地利用类型分布图，将土地利用类型分布图与生态系统服务重要性区域叠加分析，将各个重要性级别区域内的各类土地利用类型所占的面积统计成表格数据，再利用统计表中的数据计算出生态系统服务各个重要性级别区域内的各类土地利用类型的占比，制作成柱状图。

所述步骤C2具体为：将生态系统服务重要性评价过程中所选取的每个最基础的影响因子图层数据在整个研究区范围内以及在每个重要性级别区域内的平均值进行计算和统计，制作成表格，接着，对表格中的数据进行主控因子识别分析，得出生态系统服务各重要性区域的主控因子识别图，进一步分析得出主要控制因子识别结果表。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于：所述研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果为单一的某种生态系统服务重要性评价结果或生态系统综合服务重要性评价结果。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的生态系统服务重要性评价结果空间分布的分析方法，其特征在于：所述研究区范围内的生态系统服务重要性的评价结果采用NPP定量指标评价方法得出。