CN110765566A - 一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，包括以下步骤，统计所述目标城市生态用地统计数据，统计所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据，计算所述目标城市各区县的生态区位系数；利用状态空间法对一目标城市的生态空间安全状态进行分析获得第一分析结果；利用生态系统服务功能对目标城市的生态空间的服务能力进行分析获得第二分析结果；利用地理信息系统对目标城市的生态空间的网络性能进行分析获得第三分析结果；根据第一分析结果、第二分析结果和第三分析结果构建目标城市的城市生态安全空间格局模型，本发明涉及城市生态安全空间技术领域。该方法详细可靠，并且可以直观展示。
Description
技术领域
本发明涉及城市生态安全空间技术领域，具体为一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法。
背景技术
工业革命以来，人类活动和工业化过程已使地球环境严重恶化。人类活动造成的土地利用变化引发各类陆地生态系统面积、空间分布与格局变化，从而导致生境与结构破碎、生物地球化学循环过程改变、环境污染、水循环过程改变等一系列问题。从全球范围来看，全球性的生态灾难和环境危机，正在严重威胁着人类社会的生存、发展。一系列严重的生态和环境问题警示我们人类社会生存的环境正在退化。这些退化影响着人类的生活质量，威胁着国际经济的稳定，同时，还会触发许多新的国际争端，干扰人类社会的进步。生态安全是随着生态恶化和环境问题日益严重而提出的一种安全理念，其可在一定程度上揭示一个国家或地区的生态环境与社会经济发展之间的相互关系，表明国家或地区生态环境的状况是否对社会经济发展构成了威胁，生态环境与社会经济之间是否出现了不协调现象；依据此理念及相关措施可监控生态环境的变化，确保国家或地区社会经济的稳定。随着生态灾难的频繁发生，生态安全研究的紧迫性和必要性越来越大，生态安全作为国家或地区安全的有机组成部分，其重要性日益突出。生态安全空间格局是从空间尺度认知生态安全问题，不同层面具有不同的内涵。国土尺度生态安全格局是国家与区域的自然生命支持系统，它是由河流、湿地、林地、草原、野生动物栖息地和其他自然区域共同构成的相互连接的生态网络，用以支持生物物种、维护自然生态过程、提供空气和水资源，提高居民健康和生活质量。区域生态安全格局是针对区域生态环境问题，在干扰排除的基础上保护和恢复生物多样性、维持生态系统结构和过程的完整性、实现对区域生态环境问题有效控制和持续改善的区域性空间格局。景观生态安全格局是指景观中存在着某种潜在的空间格局，它们由一些关键性的局部、点及位置关系所构成，对维护和控制某种生态过程有着关键性的作用。城市生态安全空间格局是国土生态安全格局和区域生态安全格局的重要组成部分，是各种生态空间的有机组合，用以维持城市生态系统结构和过程的完整性，实现土地资源可持续利用、生态环境问题得到持续改善的城市区域性空间格局。总体来看，城市生态安全空间格局是城市发展的基本保障，已经成为城市发展的基本保障之一。目前尚缺乏一种可靠性强的城市生态安全空间格局模型构建方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，解决了人类活动造成的土地利用变化引发各类陆地生态系统面积、空间分布与格局变化，从而导致生境与结构破碎、生物地球化学循环过程改变、环境污染、水循环过程改变等一系列问题。从全球范围来看，全球性的生态灾难和环境危机，正在严重威胁着人类社会的生存、发展的问题。
(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：一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：统计所述目标城市生态用地统计数据、所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据，计算所述目标城市各区县的生态区位系数；
步骤二：利用状态空间法对一目标城市的生态空间安全状态进行分析获得第一分析结果；
步骤三：将所述目标城市的土地分为n个土地利用类型，n为大于1的自然数，统计各土地利用类型的生态服务价值系数，复数个时间段的各土地利用类型的土地面积，计算各所述时间段所述目标城市的生态系统服务价值V；
步骤四：利用生态系统服务功能对所述目标城市的生态空间的服务能力进行分析获得第二分析结果；
步骤五：获取所述目标城市所需时间点的遥感图像，将所述目标城市的道路和绿地网络进行矢量化，获得所述目标城市的道路网络矢量图和绿地网络矢量图；
步骤六：利用地理信息系统对所述目标城市的生态空间的网络性能进行分析获得第三分析结果；
步骤七：根据所述第一分析结果、所述第二分析结果和所述第三分析结果构建所述目标城市的城市生态安全空间格局模型。
优选的，所述步骤一中所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据包括地区国内生产总值、地区人口数量和工业综合能耗。
优选的，所述步骤二所述的目标城市的生态安全状态由区域生态安全指数表示，
其中，G表示所述地区国内生产总值，P表示所述地区人口数量，E表示所述工业综合能耗，S表示所述生态用地面积；μ表示所述生态区位系数。
优选的，所述步骤三根据公式V＝∑Ai×Ri(6)计算各所述时间段所对应的所述目标城市的生态系统服务价值V，其中，1≤i≤n，且i为自然数；Ai 为第i土地利用类型的土地面积；Ri为第i土地利用类型的生态服务价值系数。
优选的，所述步骤四第二分析结果由目标城市各区县的生态安全系数表达，根据所述目标城市的生态系统服务价值计算逐步计算目标城市各区县的区县生态系统服务价值、目标城市各区县的人均生态服务功能价值、单位国内生产总值生态系统服务功能价值和所述目标城市各区县的生态安全系数。
优选的，所述步骤五根据公式γ＝L/3(V-2)计算所述道路网络矢量图和所述绿地网络矢量图的是网络中连线的数目与该网络最大可能的连线数之比γ。
优选的，根据公式α＝(L-V+1)/(2V-5)计算所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图的环度α。
优选的，根据公式β＝L/V(9)计算所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图的节点联系难易度指标β。
优选的，其中L为所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图中实际存在的连线数；V表示网络实际的节点数。
优选的，所述步骤六第三分析结果为成本比指数，根据公式Costration ＝L-1/d(10)计算成本比指数Costration，其中L为网络廊道数，d为廊道长度。
(三)有益效果
本发明提供了一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，具备以下有益效果：
本发明，通过一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，包括以下步骤，
步骤一：统计所述目标城市生态用地统计数据，统计所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据，计算所述目标城市各区县的生态区位系数；
步骤二：利用状态空间法对一目标城市的生态空间安全状态进行分析获得第一分析结果；
步骤三：将所述目标城市的土地分为m个土地利用类型，m为大于1的自然数，并设置各土地利用类型的生态服务价值系数，统计复数个时间段的各土地利用类型的土地面积，计算各所述时间段所述目标城市的生态系统服务价值V；
步骤四：利用生态系统服务功能对所述目标城市的生态空间的服务能力进行分析获得第二分析结果；
步骤五：获取所述目标城市所需时间点的TM遥感图像，将所述目标城市的道路和绿地网络进行矢量化，获得所述目标城市的道路网络矢量图和绿地网络矢量图；
步骤六：利用地理信息系统对所述目标城市的生态空间的网络性能进行分析获得第三分析结果；
步骤七：根据所述第一分析结果、所述第二分析结果和所述第三分析结果构建所述目标城市的城市生态安全空间格局模型。使得本申请方法详细可靠，并且可以直观展示。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：统计所述目标城市生态用地统计数据、所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据，计算所述目标城市各区县的生态区位系数；
步骤二：利用状态空间法对一目标城市的生态空间安全状态进行分析获得第一分析结果；
步骤三：将所述目标城市的土地分为n个土地利用类型，n为大于1的自然数，统计各土地利用类型的生态服务价值系数，复数个时间段的各土地利用类型的土地面积，计算各所述时间段所述目标城市的生态系统服务价值V；
步骤四：利用生态系统服务功能对所述目标城市的生态空间的服务能力进行分析获得第二分析结果；
步骤五：获取所述目标城市所需时间点的遥感图像，将所述目标城市的道路和绿地网络进行矢量化，获得所述目标城市的道路网络矢量图和绿地网络矢量图；
步骤六：利用地理信息系统对所述目标城市的生态空间的网络性能进行分析获得第三分析结果；
步骤七：根据所述第一分析结果、所述第二分析结果和所述第三分析结果构建所述目标城市的城市生态安全空间格局模型。
步骤一中目标城市人类行为的生态环境负荷数据包括地区国内生产总值、地区人口数量和工业综合能耗。
步骤二的目标城市的生态安全状态由区域生态安全指数表示，
其中，G表示地区国内生产总值，P表示地区人口数量，E表示工业综合能耗，S表示生态用地面积；μ表示生态区位系数。
步骤三根据公式V＝∑Ai×Ri(6)计算各时间段所对应的目标城市的生态系统服务价值V，其中，1≤i≤n，且i为自然数；Ai为第i土地利用类型的土地面积；Ri为第i土地利用类型的生态服务价值系数。
步骤四第二分析结果由目标城市各区县的生态安全系数表达，根据目标城市的生态系统服务价值计算逐步计算目标城市各区县的区县生态系统服务价值、目标城市各区县的人均生态服务功能价值、单位国内生产总值生态系统服务功能价值和目标城市各区县的生态安全系数。
步骤五根据公式γ＝L/3(V-2)计算道路网络矢量图和绿地网络矢量图的是网络中连线的数目与该网络最大可能的连线数之比γ。
根据公式α＝(L-V+1)/(2V-5)计算道路网络矢量图或绿地网络矢量图的环度α。
根据公式β＝L/V(9)计算道路网络矢量图或绿地网络矢量图的节点联系难易度指标β。
其中L为道路网络矢量图或绿地网络矢量图中实际存在的连线数；V表示网络实际的节点数。
步骤六第三分析结果为成本比指数，根据公式Costration＝L-1/d(10) 计算成本比指数Costration，其中L为网络廊道数，d为廊道长度。
使用时，1)通过遥感影像判读和实地调研进行基础资料收集，收集的基础资料包括城市绿地、农林用地、自然水体、矿区和其他用处土地。
2)根据1)所收集的基本资料，进行矿业城市生态空间生态要素提取、归类；
3)通过生态规划理论和城市空间规划理论相结合，从而得出城市生态空间规划；
4)根据2)和3)的理论与实际相结合，得出矿业城市生态空间规划目标、重点、指导思想和原则；
5)根据4)具体的规划要素，实施矿业城市生态空间规划。
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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一：统计所述目标城市生态用地统计数据、所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据，计算所述目标城市各区县的生态区位系数；
步骤二：利用状态空间法对一目标城市的生态空间安全状态进行分析获得第一分析结果；
步骤三：将所述目标城市的土地分为n个土地利用类型，n为大于1的自然数，统计各土地利用类型的生态服务价值系数，复数个时间段的各土地利用类型的土地面积，计算各所述时间段所述目标城市的生态系统服务价值V；
步骤四：利用生态系统服务功能对所述目标城市的生态空间的服务能力进行分析获得第二分析结果；
步骤五：获取所述目标城市所需时间点的遥感图像，将所述目标城市的道路和绿地网络进行矢量化，获得所述目标城市的道路网络矢量图和绿地网络矢量图；
步骤六：利用地理信息系统对所述目标城市的生态空间的网络性能进行分析获得第三分析结果；
步骤七：根据所述第一分析结果、所述第二分析结果和所述第三分析结果构建所述目标城市的城市生态安全空间格局模型。
2.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤一中所述目标城市人类行为的生态环境负荷数据包括地区国内生产总值、地区人口数量和工业综合能耗。
3.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤二所述的目标城市的生态安全状态由区域生态安全指数表示，
其中，G表示所述地区国内生产总值，P表示所述地区人口数量，E表示所述工业综合能耗，S表示所述生态用地面积；μ表示所述生态区位系数。
4.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤三根据公式V＝∑Ai×Ri(6)计算各所述时间段所对应的所述目标城市的生态系统服务价值V，其中，1≤i≤n，且i为自然数；Ai为第i土地利用类型的土地面积；Ri为第i土地利用类型的生态服务价值系数。
5.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤四第二分析结果由目标城市各区县的生态安全系数表达，根据所述目标城市的生态系统服务价值计算逐步计算目标城市各区县的区县生态系统服务价值、目标城市各区县的人均生态服务功能价值、单位国内生产总值生态系统服务功能价值和所述目标城市各区县的生态安全系数。
6.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤五根据公式γ＝L/3(V-2)计算所述道路网络矢量图和所述绿地网络矢量图的是网络中连线的数目与该网络最大可能的连线数之比γ。
7.根据权利要求6所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：根据公式α＝(L-V+1)/(2V-5)计算所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图的环度α。
8.根据权利要求7所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：根据公式β＝L/V(9)计算所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图的节点联系难易度指标β。
9.根据权利要求8所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：其中L为所述道路网络矢量图或所述绿地网络矢量图中实际存在的连线数；V表示网络实际的节点数。
10.根据权利要求1所述的一种矿业城市生态安全空间格局模型构建方法，其特征在于：所述步骤六第三分析结果为成本比指数，根据公式Costration＝L-1/d(10)计算成本比指数Costration，其中L为网络廊道数，d为廊道长度。
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