CN108416144B - 一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境科学领域，尤其涉及一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法。本发明通过选取区域、构建基础空间阻力面指标体系、构建考虑隧道和公路时的空间阻力面指标体系和计算，进而判断隧道对生态廊道的连通性影响。本发明基于生态廊道理论，构建区域人为干扰阻力面，提取不考虑隧道和考虑隧道时区域生态廊道格局，分析每条廊道重要性、识别廊道的关键阻隔点,并定量分析公路隧道顶部自然条件对生态廊道连通性的贡献。

Description

一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法
技术领域
本发明属于环境科学领域，尤其涉及一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法。
背景技术
生态廊道是提升区域生态连通性、提高生物适应能力的重要因素。然而，在我国经济迅速发展的背景下，生态廊道受到人为干扰愈发严重，特别是作为区域经济发展必要条件的高速公路，对区域自然景观连通性具有破坏作用，是生态廊道建设的巨大障碍。
在我国区域经济发展驱动下，我国高速公路建设非常迅速。目前中国高速公路总里程位居全球第一。高速公路建设严重影响生态连通性和生物多样性保护。周园等人表明公路网络对区域景观产生阻碍效应，造成其破碎化，从而导致物质流、信息流、物种流在格局中受阻，景观功能受损。富伟等人研究表明，公路网络使云南地区的景观连接度下降平均超过10％。随着高速公路的迅速增长，隧道建设亦持续加速。如2010-2013年，中国高速公路的增长率为29.0％，公路隧道建设远快于公路本身建设，其总里程与总数量的增长率分别达到46.7％和35.0％。截止2013年底，中国高速公路隧道数量已经达到11359条。然而，庞大数量的高速公路隧道对区域生态连通性的影响研究尚未开展。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法。
本发明的技术方案：
一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法，步骤如下：
(1)选取区域：选择有隧道穿越的区域作为被测区域；
(2)构建基础空间阻力面指标体系：被测区域的每一个点位存在阻力，被测区域所有点位的阻力叠加构成被测区域的空间阻力面；使用栅格计算器，输入空间阻力面各级指标和对应的指标权重值，通过空间数据叠加覆盖得到基础空间阻力面，从而构建基础空间阻力面指标体系；所输入的指标包括：4个一级指标、9个二级指标和6个三级指标；
(3)构建考虑隧道和公路时的空间阻力面指标体系：使用栅格计算器，将隧道所在的像元赋值为0，代表隧道顶部未被破坏的自然条件对地表景观的连通性没有影响；将公路路段的像元赋值为不小于1000，代表阻力值大；将隧道和公路的像元叠加至步骤(2)构建的基础空间阻力面上，通过空间数据和隧道公路数据叠加覆盖，形成考虑隧道和公路时的空间阻力面；
(4)计算：
a.使用生态廊道连通计算软件包Linkage Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下生态廊道的阻力成本加权距离、廊道长度和生态廊道格局；
b.使用生态廊道重要性计算软件包Centrality Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下各条生态廊道的电流值，用于量化各条生态廊道在区域生态保护网络中的重要性；
c.使用廊道关键阻隔点提取软件包Pinchpoint Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下关键阻隔点；关键阻隔点为物种通过廊道的关键区域；
其中，步骤(2)中所述的一级指标及其对应的权重分别为：土地利用0.2、线性地物0.2、干扰强度0.2和自然因素0.4；
所述的二级指标及其对应的权重分别为：建设用地0.6、农业用地0.4、公路网密度0.5、河网密度0.5、夜间灯光强度0.4、人口密度0.3、国内生产总值0.3、植被覆盖0.5和地表坡度0.5；
所述的三级指标及其对应的权重分别为：城镇建设用地0.4、农村建设用地0.3、其他建设用地0.3、旱田0.4、水田0.3或其他农用地0.3。
本发明的有益效果：本发明基于生态廊道理论，构建区域人为干扰阻力面，提取考虑隧道区域生态廊道格局，分析每条廊道重要性、识别廊道的关键阻隔点,并定量分析公路隧道顶部自然条件对生态廊道连通性的贡献。
具体实施方式
以下结合技术方案进一步说明本发明的具体实施方式。
一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法，步骤如下：
(1)选取区域：以蒙晋冀交界处为研究区，选取区域范围为112°49'E～115°19'E和39°N～40°49'N之间作为被测区域；
(2)构建基础空间阻力面指标体系：使用栅格计算器，输入空间阻力面各级指标和对应的指标权重值，通过空间数据叠加覆盖得到基础空间阻力面，从而构建基础空间阻力面指标体系；所输入的指标包括：4个一级指标、9个二级指标和6个三级指标；
其中，所述的一级指标及其对应的权重分别为：土地利用0.2、线性地物0.2、干扰强度0.2和自然因素0.4；
所述的二级指标及其对应的权重分分别为：建设用地0.6、农业用地0.4、公路网密度0.5、河网密度0.5、夜间灯光强度0.4、人口密度0.3、国内生产总值0.3、植被覆盖0.5和地表坡度0.5；
所述的三级指标及其对应的权重分别为：城镇建设用地0.4、农村建设用地0.3、其他建设用地0.3、旱田0.4、水田0.3或其他农用地0.3；
(3)栅格编辑：使用栅格计算器，将隧道所在的像元赋值为0，代表隧道顶部未被破坏的自然条件对地表景观的连通性没有影响；将公路路段的像元赋值为10000，代表阻力值大；将隧道和公路的像元叠加至步骤(2)构建的基础空间阻力面上，通过空间数据和隧道公路数据叠加覆盖，形成考虑隧道和公路时的空间阻力面；
(4)计算：
a.使用生态廊道连通计算软件包Linkage Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的未考虑隧道和考虑隧道两种情况下时的空间阻力面，得到生态廊道的阻力成本加权距离、廊道长度和生态廊道格局；
b.使用生态廊道重要性计算软件包Centrality Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的未考虑隧道和考虑隧道两种情况下的空间阻力面，得到各条生态廊道的电流值，用于量化各条生态廊道在区域生态保护网络中的重要性；
c.使用廊道关键阻隔点提取软件包Pinchpoint Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的未考虑隧道和考虑隧道两种情况下的空间阻力面，得到关键阻隔点；关键阻隔点为物种通过廊道的关键区域；
最终得到隧道对生态廊道连通性影响的判断参数。
经计算得出结论：(1)隧道对区域生态廊道的空间格局具有明显影响，使被测区域8条生态廊道的空间走向发生改变；(2)公路隧道使区域生态廊道的阻力成本加权距离平均减少24％，使阻力成本加权距离与最小成本路径长度之比的平均值降低了50％，即高速公路上的地下隧道建设有助于提升区域连通性；(3)隧道改变区域生态廊道在区域生态保护网络中的相对重要性和关键阻隔点的空间位置，影响优先生态恢复布局。
因此，公路隧道顶部未被开发的地表环境有助于生态廊道连通，并且隧道建设使潜在生态廊道空间格局、廊道相对重要性和关键阻隔点的空间分布均发生变化，研究结果为协调公路建设和生态保护之间的矛盾提供新思路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种隧道对生态廊道连通性影响的判断方法，其特征在于，步骤如下：
(1)选取区域：选择有隧道穿越的区域作为被测区域；
(2)构建基础空间阻力面指标体系：被测区域的每一个点位存在阻力，被测区域所有点位的阻力叠加构成被测区域的空间阻力面；使用栅格计算器，输入空间阻力面各级指标和对应的指标权重值，通过空间数据叠加覆盖得到基础空间阻力面，从而构建基础空间阻力面指标体系；所输入的指标包括：4个一级指标、9个二级指标和6个三级指标；
(3)构建考虑隧道和公路时的空间阻力面指标体系：使用栅格计算器，将隧道所在的像元赋值为0，代表隧道顶部未被破坏的自然条件对地表景观的连通性没有影响；将公路路段的像元赋值为不小于1000，代表阻力值大；将隧道和公路的像元叠加至步骤(2)构建的基础空间阻力面上，通过空间数据和隧道公路数据叠加覆盖，形成考虑隧道和公路时的空间阻力面；
(4)计算：
a.使用生态廊道连通计算软件包Linkage Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下生态廊道的阻力成本加权距离、廊道长度和生态廊道格局；
b.使用生态廊道重要性计算软件包Centrality Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下各条生态廊道的电流值，用于量化各条生态廊道在区域生态保护网络中的重要性；
c.使用廊道关键阻隔点提取软件包Pinchpoint Mapper，以自然保护区为核心，输入步骤(2)中所得到的基础空间阻力面和步骤(3)中所得到的考虑隧道和公路时的空间阻力面，得到未考虑隧道和考虑隧道两种情况下关键阻隔点；关键阻隔点为物种通过廊道的关键区域；
其中，步骤(2)中所述的一级指标及其对应的权重分别为：土地利用0.2、线性地物0.2、干扰强度0.2和自然因素0.4；
所述的二级指标及其对应的权重分别为：建设用地0.6、农业用地0.4、公路网密度0.5、河网密度0.5、夜间灯光强度0.4、人口密度0.3、国内生产总值0.3、植被覆盖0.5和地表坡度0.5；
所述的三级指标及其对应的权重分别为：城镇建设用地0.4、农村建设用地0.3、其他建设用地0.3、旱田0.4、水田0.3和其他农用地0.3。
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