CN109165803B - 一种山地红线区生态监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种山地红线区生态监测方法及装置,方法包括:基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取各项指标的值,及确定各项指标的权重;通过分析各项指标和对各项指标的值进行加权求和,得到山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。可充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确分析结果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及生态及遥感技术领域,具体涉及一种山地红线区生态监测方法及装置。
背景技术
生态红线是指为维护国家或区域生态安全和可持续发展,根据生态系统完整性和连通性的保护需求,划定的需要实施特殊的区域.包括重要生态功能区的保护红线、生态脆弱区或敏感区保护红线、生物多样性保育区红线三个部分。
自上世纪60-70年代以来,许多学者从不同角度对生态,尤其是生态监测的理论、研究方法等做了大量研究,并取得了很多重要成果,但相关的研究主要集中在城市、国家和全球等尺度上。
针对山区往往需要分析天然林、人工林、草地、水体等不同的土地利用类型,而目前相关的研究往往对性不足,尤其是动态性分析更加明显。遥感技术的出现,可以为相关的研究提供最重要的数据源,可以使得山区生态动态监测与分析成为可能。
鉴于此,如何进行山地红线区生态进行监测分析成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
由于现有方法存在上述问题,本发明实施例提出一种山地红线区生态监测方法及装置。
第一方面,本发明实施例提出一种山地红线区生态监测方法,包括:
基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;
将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;
将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;
通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
可选地,所述山地红线区生态环境要素数据,包括:植被类型、交通与居民点数据、平均坡度数据和保护与规划数据。
可选地,所述保护与规划数据,包括:水土保护措施和自然保护区设置。
可选地,确定所述各项指标的权重,包括:
利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
可选地,在基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重之前,所述方法还包括:
预先建立监测与分析的指标体系,所述监测与分析的指标体系用于表征生态系统的压力,状态和响应;
其中,所述建立监测与分析的指标体系,包括:压力指标、状态指标和响应指标;
所述压力指标,包括:人类影响强度指数、地形地势影响强度指数和降水影响强度指数;
所述状态指标,包括:景观破碎度指标、生态系统服务价值和生态恢复能力;
所述响应指标,包括:自然保护区指数、水土保持措施影响指数和封育指数。
可选地,所述基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据提取得到的道路和居民区的信息,利用第一公式,计算得到所述人类影响强度指数的值;
其中,所述第一公式为:
Pi表示红线区第i个山区水文响应单元人类影响强度指数,Si表示居民区的面积,Li为距离道路的距离,S0和L0分别为预设的值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的数字高程模型DEM数据,利用第二公式,计算得到所述地形地势影响强度指数的值;
其中,所述第二公式为:
SLi为第i个山区水文响应单元地形地势影响强度指数;SLj为第i个山区水文响应单元中,第j个栅格的坡度值,SL0为预设阈值,n为山区水文响应单元中栅格的个数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的降水数据,利用第三公式,计算得到所述降水影响强度指数的值;
其中,所述第三公式为:
PRi为第i个山区水文响应单元的降水影响强度指数;PRj为第j次降水量;m为降水次数;PR0为预设的阈值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用信息,利用第四公式,计算得到所述景观破碎度指标的值;
其中,所述第四公式为:
FIi表示第i个山区水文响应单元的景观破碎度指数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,Ni表示给定的第i个山区水文响应单元内所有土地利用类型斑块总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的生态环境参量,结合生态服务功能价值估算模型,利用第五公式,计算得到所述生态系统服务价值的值;
其中,所述第五公式为:
其中,ESVi表示第i个山区水文响应单元的生态服务价值,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Vj表示土地利用j类的生态服务价值,生态系统服务功能价值包括生物多样性、水土保持、营养物质维持服务功能价值,Vj是利用第十公式计算得到的,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数,所述第十公式为:
Pri为第i个山区水文响应单元生态系统服务的价值量,Yi,j为山地红线区不同的用地生态系统服务价值量;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用类型图,利用第六公式,计算得到所述生态恢复能力的值;
其中,所述第六公式为:
ERi表示第i个山区水文响应单元的生态恢复能力指数,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Mj表示土地利用j类型的恢复系数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的山地红线区生态规划和自然保护区分布图,利用第七公式,计算得到所述自然保护区指数的值;
其中,所述第七公式为:
Pti为自然保护区占第i个山区水文响应单元的比例,Si为第i个山区水文响应单元中保护区的面积,TAi为第i个山区水文响应单元的面积;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的水土保持措施信息,利用第八公式,计算得到所述水土保持措施影响指数的值;
其中,所述第八公式为:
Ptsi为水保措施影响指数,S0为第i个山区水文响应单元中的每个栅格的面积,Mj为水保措施对栅格j的影响系数,0≤Mj≤1;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的封育区面积,利用第九公式,计算得到所述封育指数的值;
其中,所述第九公式为:
Ptfi为封育指数,Sf为水文响应单元中封育区的面积。
第二方面,本发明实施例还提出一种山地红线区生态监测装置,包括:
第一获取模块,用于基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;
处理模块,用于将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;
第二获取模块,用于将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;
第三获取模块,用于基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;
第四获取模块,通过分析所述各指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
可选地,所述第三获取模块,具体用于
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
第三方面,本发明实施例还提出一种电子设备,包括:处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序;
其中,所述处理器,存储器通过所述总线完成相互间的通信;
所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
第四方面,本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。
由上述技术方案可知,本发明实施例提供的一种山地红线区生态监测方法及装置,通过基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据,将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系,将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据,基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取各项指标的值,以及确定各项指标的权重,通过分析各项指标和对各项指标的值进行加权求和,得到山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果,由此,能够充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求,对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确的分析结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种山地红线区生态监测方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例提供的一种山地红线区生态监测装置的结构示意图;
图3为本发明一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了本发明一实施例提供的一种山地红线区生态监测方法的流程示意图,如图1所示,本实施例的山地红线区生态监测方法,包括:
S1、基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据。
S2、将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系。
S3、将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据。
在具体应用中,本实施例可以选择山区水文响应单元作为监测与分析的单元,可以通过数字高程模型(DEM)数据,通过专业软件,如ARCGIS提取。
在具体应用中,所述山地红线区生态环境要素数据,可以包括:植被类型、交通与居民点数据、平均坡度数据和保护与规划数据。
具体地,举例来说,所述植被类型、交通与居民点数据可以采用遥感的技术与方法进行提取;所述平均坡度数据可以采用DEM数据,应用专业软件获取;所述保护与规划数据可以包括:水土保护措施(如植树、梯田、谷坊等)和自然保护区设置等,可以从林业、水利等相关部门获取。
S4、基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重。
S5、通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
本实施例的山地红线区生态监测方法,通过基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据,将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系,将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据,基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取各项指标的值,以及确定各项指标的权重,通过分析各项指标和对各项指标的值进行加权求和,得到山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果,由此,能够充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求,对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确的分析结果。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S4之前,本实施例所述方法还可以包括:
预先建立监测与分析的指标体系,所述监测与分析的指标体系用于表征生态系统的压力,状态和响应;
其中,所述建立监测与分析的指标体系,可以包括:压力指标、状态指标和响应指标;
所述压力指标表示山区中人类活动给自然环境所带来的影响,所述压力指标可以包括:人类影响强度指数(-)、地形地势影响强度指数(-)和降水影响强度指数(-);
所述状态指标表示自然环境、生态系统和资源消耗等所处的现状,所述状态指标可以包括:景观破碎度指标(-)、生态系统服务价值(+)和生态恢复能力(+);
所述响应指标表示人类对于环境问题所做出的对策和回应,所述响应指标可以包括:自然保护区指数(+)、水土保持措施影响指数和封育指数。
可以理解的是,本实施例是按照压力-状态-响应(P-S-R)的分析方法,确定监测与分析的指标体系来表征生态系统的压力,状态和响应三个维度。三个维度和上述9个指标都是基于特定尺寸的,彼此单独确定。依据这些指标对山区红线区生态系统的影响:积极的(+)或是消极的(-),将其分为两种类型。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据提取得到的道路和居民区的信息,利用第一公式,计算得到所述人类影响强度指数的值;
其中,所述第一公式为:
Pi表示红线区第i个山区水文响应单元人类影响强度指数,Si表示居民区的面积,Li为距离道路的距离,S0和L0分别为预设的值,i为正整数。
可以理解的是,人类影响强度指数反映了人类干扰的强度,它是强度识别的重要指标参数。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的人类影响强度指数的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的数字高程模型DEM数据,利用第二公式,计算得到所述地形地势影响强度指数的值;
其中,所述第二公式为:
SLi为第i水文响应单元地形地势影响强度指数;SLj为水文响应单元i中,第j个栅格的坡度值,SL0为预设阈值,n为山区水文响应单元中栅格的个数。其中,坡度值是基于DEM数据,可以应用专业软件获取。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的地形地势影响强度指数的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的降水数据,利用第三公式,计算得到所述降水影响强度指数的值;
其中,所述第三公式为:
PRi为第i个山区水文响应单元的降水影响强度指数;PRj为第j次降水量;m为降水次数;PR0为预设的阈值。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的降水影响强度指数的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用信息,利用第四公式,计算得到所述景观破碎度指标的值;
其中,所述第四公式为:
FIi表示第i个山区水文响应单元的景观破碎度指数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,Ni表示给定的第i个山区水文响应单元内所有土地利用类型斑块总数。
可以理解的是,可以选择应用遥感数据获得的山地红线区天然林、水体、人工林、草地、交通用地、居民点、农田、滩地等用地类型作为数据源,计算景观破碎度指数。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的景观破碎度指标的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的生态环境参量,结合生态服务功能价值估算模型,利用第五公式,计算得到所述生态系统服务价值的值;
其中,所述第五公式为:
其中,ESVi表示第i个山区水文响应单元的生态服务价值,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Vj表示土地利用j类的生态服务价值,生态系统服务功能价值包括生物多样性、水土保持、营养物质维持服务功能价值,Vj是利用第十公式计算得到的,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数,所述第十公式为:
Pri为第i个山区水文响应单元生态系统服务的价值量,Yi,j为山地红线区不同的用地生态系统服务价值量。
可以理解的是,生态系统提供的服务价值可以直接或间接地表示为该系统为人类所提供的价值。生态系统的服务价值随位置的不同而有所差异,因此,本实施例对不同的土地利用类型分配不同的价值,利用好如下上述第五公式得到其空间分布图。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的生态系统服务价值的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用类型图,利用第六公式,计算得到所述生态恢复能力的值;
其中,所述第六公式为:
ERi表示第i个山区水文响应单元的生态恢复能力指数,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Mj表示土地利用j类型的恢复系数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数。其中,土地利用类型主要通过遥感的技术方法获得,主要包括天然林、水体、人工林、草地、居民点、未利用土地。
可以理解的是,生态恢复能力可以被认为是景观生态稳定性的属性。通过与专家咨询相结合,本实施例开发了一个分级指标体系,代表着参与生态承载力的多重土地利用政策的土地覆盖类型生态恢复能力。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的生态恢复能力的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的山地红线区生态规划和自然保护区分布图,利用第七公式,计算得到所述自然保护区指数的值;
其中,所述第七公式为:
Pti为自然保护区占第i个山区水文响应单元的比例,Si为第i个山区水文响应单元中保护区的面积,TAi为第i个山区水文响应单元的面积。
可以理解的是,建立自然保护区,是为指导土地利用的分配和保持山地发展与生态保护之间的平衡。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的自然保护区指数的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的水土保持措施信息,利用第八公式,计算得到所述水土保持措施影响指数的值;
其中,所述第八公式为:
Ptsi为水保措施影响指数,S0为第i个山区水文响应单元中的每个栅格的面积,Mj为水保措施对栅格j的影响系数,0≤Mj≤1。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的水土保持措施影响指数的值。
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S3中的“基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值”,可以包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的封育区面积,利用第九公式,计算得到所述封育指数的值;
其中,所述第九公式为:
Ptfi为封育指数,Sf为水文响应单元中封育区的面积。
由此,针对各山区水文响应单元,可以获取预先建立的监测与分析的指标体系中的封育指数的值。
可以理解的是,对于上述每一个指标,若判断该指标的值小于等于该指标的预设值,则可以判定该指标不合格。
可以理解的是,本实施例可以利用下述第十一公式,动态监测上述每一个指标,所述第十一公式为:
可以理解的是,本实施例可以利用下述第十二公式,综合所有指标的动态变化,所述第十二公式为:
进一步地,在上述实施例的基础上,在所述步骤S4中,可以利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
可以理解的是,所述步骤S4可以参考现有层次分析法AHP确定所述各项指标的权重,此处不再赘述。
本实施例的山地红线区生态监测方法,能够充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求,对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确的分析结果。
图2示出了本发明一实施例提供的一种山地红线区生态监测装置的结构示意图,如图2所示,本实施例的山地红线区生态监测装置,包括:第一获取模块21、处理模块22、第二获取模块23、第三获取模块24和第四获取模块25;其中:
所述第一获取模块21,用于基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;
所述处理模块22,用于将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;
所述第二获取模块23,用于将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;
所述第三获取模块24,用于基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;
所述第四获取模块25,用于通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
具体地,所述第一获取模块21基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;所述处理模块22将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;所述第二获取模块23将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;所述第三获取模块24基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;所述第四获取模块25通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
在具体应用中,本实施例可以选择山区水文响应单元作为监测与分析的单元,可以通过数字高程模型(DEM)数据,通过专业软件,如ARCGIS提取。
在具体应用中,所述山地红线区生态环境要素数据,可以包括:植被类型、交通与居民点数据、平均坡度数据和保护与规划数据。
具体地,举例来说,所述植被类型、交通与居民点数据可以采用遥感的技术与方法进行提取;所述平均坡度数据可以采用DEM数据,应用专业软件获取;所述保护与规划数据可以包括:水土保护措施(如植树、梯田、谷坊等)和自然保护区设置等,可以从林业、水利等相关部门获取。
本实施例的山地红线区生态监测装置,能够充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求,对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确的分析结果。
进一步地,在上述实施例的基础上,本实施例所述装置还可以包括图中未示出的:
建立模块,用于预先建立监测与分析的指标体系,所述监测与分析的指标体系用于表征生态系统的压力,状态和响应;
其中,所述建立监测与分析的指标体系,可以包括:压力指标、状态指标和响应指标;
所述压力指标表示山区中人类活动给自然环境所带来的影响,所述压力指标可以包括:人类影响强度指数(-)、地形地势影响强度指数(-)和降水影响强度指数(-);
所述状态指标表示自然环境、生态系统和资源消耗等所处的现状,所述状态指标可以包括:景观破碎度指标(-)、生态系统服务价值(+)和生态恢复能力(+);
所述响应指标表示人类对于环境问题所做出的对策和回应,所述响应指标可以包括:自然保护区指数(+)、水土保持措施影响指数和封育指数。
可以理解的是,本实施例是按照压力-状态-响应(P-S-R)的分析方法,确定监测与分析的指标体系来表征生态系统的压力,状态和响应三个维度。三个维度和上述9个指标都是基于特定尺寸的,彼此单独确定。依据这些指标对山区红线区生态系统的影响:积极的(+)或是消极的(-),将其分为两种类型。
进一步地,在上述实施例的基础上,所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据提取得到的道路和居民区的信息,利用上述第一公式,计算得到所述人类影响强度指数的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的数字高程模型DEM数据,利用上述第二公式,计算得到所述地形地势影响强度指数的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的降水数据,利用上述第三公式,计算得到所述降水影响强度指数的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用信息,利用上述第四公式,计算得到所述景观破碎度指标的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的生态环境参量,结合生态服务功能价值估算模型,利用上述第五公式,计算得到所述生态系统服务价值的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用类型图,利用第六公式,计算得到所述生态恢复能力的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的山地红线区生态规划和自然保护区分布图,利用第七公式,计算得到所述自然保护区指数的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的水土保持措施信息,利用第八公式,计算得到所述水土保持措施影响指数的值;所述第二获取模块24可以基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的封育区面积,利用第九公式,计算得到所述封育指数的值。
可以理解的是,对于上述每一个指标,所述第二获取模块24若判断该指标的值小于等于该指标的预设值,则可以判定该指标不合格。
可以理解的是,所述第二获取模块24可以利用下述第十一公式,动态监测上述每一个指标,所述第十一公式为:
可以理解的是,所述第二获取模块24可以利用下述第十二公式,综合所有指标的动态变化,所述第十二公式为:
进一步地,在上述实施例的基础上,所述第二获取模块24可以利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
可以理解的是,所述第二获取模块24可以参考现有层次分析法AHP确定所述各项指标的权重,此处不再赘述。
本实施例的山地红线区生态监测装置,能够充分挖掘遥感大数据隐藏信息,针对生态红线的要求,对山地红线区生态进行综合监测与分析,获得更准确的分析结果。
本实施例的山地红线区生态监测装置,可以用于执行前述方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
图3示出了本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图,如图3所示,该电子设备可以包括:处理器31、存储器32、总线33及存储在存储器32上并可在处理器31上运行的计算机程序;
其中,所述处理器31,存储器32通过所述总线33完成相互间的通信;
所述处理器31执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例所提供的方法,例如包括:基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置/系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中,说明了大量具体细节。然而能够理解的是,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。类似地,应当理解,为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面,也不局限于任何单一的实施例,也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且,可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种山地红线区生态监测方法,其特征在于,包括:
基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;
将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;
将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;
通过分析所述各项指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果;
在基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重之前,所述方法还包括:
预先建立监测与分析的指标体系,所述监测与分析的指标体系用于表征生态系统的压力,状态和响应;
其中,所述建立监测与分析的指标体系,包括:压力指标、状态指标和响应指标;
所述压力指标,包括:人类影响强度指数、地形地势影响强度指数和降水影响强度指数;
所述状态指标,包括:景观破碎度指标、生态系统服务价值和生态恢复能力;
所述响应指标,包括:自然保护区指数、水土保持措施影响指数和封育指数;
所述基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据提取得到的道路和居民区的信息,利用第一公式,计算得到所述人类影响强度指数的值;
其中,所述第一公式为:
Pi表示红线区第i个山区水文响应单元人类影响强度指数,Si表示居民区的面积,Li为距离道路的距离,S0和L0分别为预设的值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的数字高程模型DEM数据,利用第二公式,计算得到所述地形地势影响强度指数的值;
其中,所述第二公式为:
SLi为第i个山区水文响应单元地形地势影响强度指数;SLj为第i个山区水文响应单元中,第j个栅格的坡度值,SL0为预设阈值,n为山区水文响应单元中栅格的个数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的降水数据,利用第三公式,计算得到所述降水影响强度指数的值;
其中,所述第三公式为:
PRi为第i个山区水文响应单元的降水影响强度指数;PRj为第j次降水量;m为降水次数;PR0为预设的阈值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用信息,利用第四公式,计算得到所述景观破碎度指标的值;
其中,所述第四公式为:
FIi表示第i个山区水文响应单元的景观破碎度指数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,Ni表示给定的第i个山区水文响应单元内所有土地利用类型斑块总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的生态环境参量,结合生态服务功能价值估算模型,利用第五公式,计算得到所述生态系统服务价值的值;
其中,所述第五公式为:
其中,ESVi表示第i个山区水文响应单元的生态服务价值,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Vj表示土地利用j类的生态服务价值,生态系统服务功能价值包括生物多样性、水土保持、营养物质维持服务功能价值,Vj是利用第十公式计算得到的,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数,所述第十公式为:
Pri为第i个山区水文响应单元生态系统服务的价值量,Yi,j为山地红线区不同的用地生态系统服务价值量;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用类型图,利用第六公式,计算得到所述生态恢复能力的值;
其中,所述第六公式为:
ERi表示第i个山区水文响应单元的生态恢复能力指数,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Mj表示土地利用j类型的恢复系数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的山地红线区生态规划和自然保护区分布图,利用第七公式,计算得到所述自然保护区指数的值;
其中,所述第七公式为:
Pti为自然保护区占第i个山区水文响应单元的比例,Si为第i个山区水文响应单元中保护区的面积,TAi为第i个山区水文响应单元的面积;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的水土保持措施信息,利用第八公式,计算得到所述水土保持措施影响指数的值;
其中,所述第八公式为:
Ptsi为水保措施影响指数,S0为第i个山区水文响应单元中的每个栅格的面积,Mj为水保措施对栅格j的影响系数,0≤Mj≤1;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的封育区面积,利用第九公式,计算得到所述封育指数的值;
其中,所述第九公式为:
Ptfi为封育指数,Sf为水文响应单元中封育区的面积。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述山地红线区生态环境要素数据,包括:植被类型、交通与居民点数据、平均坡度数据和保护与规划数据。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述保护与规划数据,包括:水土保护措施和自然保护区设置。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,确定所述各项指标的权重,包括:
利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
5.一种山地红线区生态监测装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于基于多源遥感数据获取山地红线区生态环境要素数据;
处理模块,用于将获取的山地红线区生态环境要素数据进行空间化处理,设置统一的投影及坐标系;
第二获取模块,用于将山区水文响应单元作为监测与分析的单元,获取各山区水文响应单元的生态环境要素数据;
第三获取模块,用于基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及确定所述各项指标的权重;
第四获取模块,通过分析所述各指标和对所述各项指标的值进行加权求和,得到所述山区水文响应单元的山地红线区生态监测分析结果;
建立模块,用于预先建立监测与分析的指标体系,所述监测与分析的指标体系用于表征生态系统的压力,状态和响应;
其中,所述建立监测与分析的指标体系,包括:压力指标、状态指标和响应指标;
所述压力指标,包括:人类影响强度指数、地形地势影响强度指数和降水影响强度指数;
所述状态指标,包括:景观破碎度指标、生态系统服务价值和生态恢复能力;
所述响应指标,包括:自然保护区指数、水土保持措施影响指数和封育指数;
所述基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,包括:
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据提取得到的道路和居民区的信息,利用第一公式,计算得到所述人类影响强度指数的值;
其中,所述第一公式为:
Pi表示红线区第i个山区水文响应单元人类影响强度指数,Si表示居民区的面积,Li为距离道路的距离,S0和L0分别为预设的值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的数字高程模型DEM数据,利用第二公式,计算得到所述地形地势影响强度指数的值;
其中,所述第二公式为:
SLi为第i个山区水文响应单元地形地势影响强度指数;SLj为第i个山区水文响应单元中,第j个栅格的坡度值,SL0为预设阈值,n为山区水文响应单元中栅格的个数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的降水数据,利用第三公式,计算得到所述降水影响强度指数的值;
其中,所述第三公式为:
PRi为第i个山区水文响应单元的降水影响强度指数;PRj为第j次降水量;m为降水次数;PR0为预设的阈值;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用信息,利用第四公式,计算得到所述景观破碎度指标的值;
其中,所述第四公式为:
FIi表示第i个山区水文响应单元的景观破碎度指数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,Ni表示给定的第i个山区水文响应单元内所有土地利用类型斑块总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的生态环境参量,结合生态服务功能价值估算模型,利用第五公式,计算得到所述生态系统服务价值的值;
其中,所述第五公式为:
其中,ESVi表示第i个山区水文响应单元的生态服务价值,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Vj表示土地利用j类的生态服务价值,生态系统服务功能价值包括生物多样性、水土保持、营养物质维持服务功能价值,Vj是利用第十公式计算得到的,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数,所述第十公式为:
Pri为第i个山区水文响应单元生态系统服务的价值量,Yi,j为山地红线区不同的用地生态系统服务价值量;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的土地利用类型图,利用第六公式,计算得到所述生态恢复能力的值;
其中,所述第六公式为:
ERi表示第i个山区水文响应单元的生态恢复能力指数,aij表示给定第i个山区水文响应单元内土地利用j类型的面积,Mj表示土地利用j类型的恢复系数,TAi表示第i个山区水文响应单元的总面积,s为土地利用类型总数;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的山地红线区生态规划和自然保护区分布图,利用第七公式,计算得到所述自然保护区指数的值;
其中,所述第七公式为:
Pti为自然保护区占第i个山区水文响应单元的比例,Si为第i个山区水文响应单元中保护区的面积,TAi为第i个山区水文响应单元的面积;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的水土保持措施信息,利用第八公式,计算得到所述水土保持措施影响指数的值;
其中,所述第八公式为:
Ptsi为水保措施影响指数,S0为第i个山区水文响应单元中的每个栅格的面积,Mj为水保措施对栅格j的影响系数,0≤Mj≤1;
和/或,
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据得到的封育区面积,利用第九公式,计算得到所述封育指数的值;
其中,所述第九公式为:
Ptfi为封育指数,Sf为水文响应单元中封育区的面积。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第三获取模块,具体用于
基于获取的各山区水文响应单元的生态环境要素数据,对预先建立的监测与分析的指标体系中的各项指标进行计算,获取所述各项指标的值,以及利用层次分析法AHP,确定所述各项指标的权重。
7.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器、存储器、总线及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序;
其中,所述处理器,存储器通过所述总线完成相互间的通信;
所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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"Using a Remote Sensing Driven Model to Analyze Effect of Land Use on Soil Moisture in the Weihe River Basin, China";YuJuan WANG 等;《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》;20141231;第7卷(第9期);3892-3902 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN109165803A (zh) | 2019-01-08 |
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