CN111047221A - 区域水资源生态安全评价的建模方法 - Google Patents

区域水资源生态安全评价的建模方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111047221A
CN111047221A CN201911399435.7A CN201911399435A CN111047221A CN 111047221 A CN111047221 A CN 111047221A CN 201911399435 A CN201911399435 A CN 201911399435A CN 111047221 A CN111047221 A CN 111047221A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water resource
evaluated
area
data
land
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911399435.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111047221B (zh
Inventor
黄解军
王欢
周晗
梁友嘉
崔巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201911399435.7A priority Critical patent/CN111047221B/zh
Publication of CN111047221A publication Critical patent/CN111047221A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111047221B publication Critical patent/CN111047221B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0635—Risk analysis of enterprise or organisation activities
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/067—Enterprise or organisation modelling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及地球科学领域，尤其涉及区域水资源生态安全评价的建模方法，包括：针对评价时间段内：获取待评价区域的水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据；针对所述水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据进行处理与计算，分别得到待评价区域中的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表；根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子；根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型。本发明能够使评价模型更准确地反映当前待评价区域水资源可持续发展状态。

Description

区域水资源生态安全评价的建模方法
技术领域
本发明涉及地球科学领域，尤其涉及区域水资源生态安全评价的建模方法。
背景技术
水是人类社会赖以生存的物质基础，水资源作为一种基础性资源，在经济社会发展中也具有重要地位和作用。目前，淡水资源的稀缺和过度开发利用已经成为全球性的问题。中国是世界第二大经济体，近年来人口规模的不断增长、工业化程度的迅速提高以及城市化的大力推进使得对水资源的需求日益增长，同时也导致了许多地区出现水资源短缺和分配不均等问题，严重制约了区域的可持续发展。因此，水资源可持续开发利用研究成为近年来资源与环境领域的一个重要研究方向，有助于完善和补充可持续发展的理论体系。此外，结合区域水资源和水生态环境的特点分析和评价水资源开发利用现状，可以为水资源分配、用水调度、产业结构调整等方面的政策规划提供参考依据，具有重要的现实意义。
在水资源可持续开发利用的研究中，水足迹(Water footprint，WF)与水资源生态足迹(Water resources ecological footprint，WEF)是应用最广泛的两种方法。2002年，Hoekstra在虚拟水的研究基础上首次提出了“水足迹”的概念，将水资源的利用同消费模式相结合，从消费角度出发，计算生产居民消费的商品和服务所需的水量。水足迹具体包括蓝水、绿水与灰水，蓝水即生产目标产品所消耗的地表水和地下水总和；绿水代表产品生产过程中的蒸腾量，主要是针对作物而言；灰水用于衡量将生产目标产品所产生的污染物稀释到可接受的最高浓度的需水量。许多学者利用水足迹理论进行虚拟水贸易和消费产品耗水等方面的研究，其中一部分关注不同区域尺度的水资源消耗，另一部分则关注不同行业及产品水资源消费。水足迹能够从生产、贸易和消费三个角度较好地反映具体产品和服务所需的水资源总量，但也存在一定的局限性，例如在计算时只考虑消耗而未考虑供应、跨地区贸易中环境影响的责任分配不明确，以及灰水难以准确量化等问题。
为揭示人类活动对自然资源的占用与生态系统承载力之间的关系，Ree和Wackernage等通过分析承载力的概念提出了生态足迹(Ecological Footprint，EF)模型，为各类自然资源提供了统一的度量基础，同时也提供了一个有效的工具来量化不同区域的可持续发展程度。水资源生态足迹通过引入生态足迹理论中的生物生产性土地这一概念，将研究区域用水和产水能力以相应的土地面积来表示，主要包括水资源生态足迹和水资源生态承载力两个方面，分别代表人类消耗和自然供应能力两方面，因此相比于水足迹，水资源生态足迹的优势主要在于能够反映自然系统的水资源供应能力。
总体而言，现阶段关于水资源开发利用可持续性的评价方法仍有不足，主要表现为以下两点，一是角度单一，只考虑消耗未考虑供给情况；二是参数固定，在模型计算时使用全球尺度为背景，弱化了不同区域的差异性，导致其结果可能与实际情况不符合。
发明内容
本发明提供的区域水资源生态安全评价的建模方法，其能够使评价模型更准确地反映当前待评价区域水资源可持续发展状态。
本发明提供的区域水资源生态安全评价的建模方法，包括：
针对评价时间段内：
获取待评价区域的水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据；
针对所述水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据进行处理与计算，分别得到待评价区域中的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表；
根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子；
根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型。
进一步地，所述水资源相关数据包括但不限于：水资源开发利用数据、常住人口、三大产业占比；
所述水资源开发利用数据包括但不限于：用水量、水资源总量、单位面积产水模数和万元GDP用水；
所述土地相关数据包括但不限于：行政区划矢量数据和土地利用分类栅格数据；
所述净初级生产力数据为：净初级生产力栅格数据。
更进一步地，所述平均净初级生产力数据，包括：待评价区域所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值；
所述针对所述水资源相关数据和土地相关数据进行处理，分别得到待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，具体包括：
针对当前待评价区域：
对栅格数据进行拼接裁剪，并统一矢量数据和栅格数据的坐标系统，计算对应的平均净初级生产力数据；
对水资源相关数据进行整理分类，得到对应水资源属性分类表。
再进一步地，所述对栅格数据进行拼接裁剪，并统一矢量数据和栅格数据的坐标系统，计算对应的平均净初级生产力数据，具体包括：
针对当前待评价区域：
对栅格数据进行批量拼接和重投影，得到对应拼接后的图像；
将矢量数据作为掩膜，对所述拼接后的图像进行裁剪，分别得到净初级生产力分布图；
结合土地利用分类栅格数据和净初级生产力分布图，通过栅格计算器，提取各类土地的净初级生产力分布和对比地类的净初级生产力分布；
根据各类土地的净初级生产力分布，以及对应矢量数据，对应得到所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值。
还进一步地，所述根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子，具体包括：
针对当前待评价区域：
根据平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值，求出对比地类的均衡因子；
获取对比地类的社会经济数据；所述社会经济数据包括：对比地类的产品产值和面积；
联合待评价区域单位面积产水模数、万元GDP用水、对比地类的产品产值和面积，以及对比地类的均衡因子，计算得到待评价区域的均衡因子；
根据待评价区域和各子区域的平均产水模数分别得到对应的水资源平均生产能力；所述各子区域组合构成待评价区域；
根据评价区域和各子区域的水资源平均生产能力，分别得到每个子区域的产量因子。
又进一步地，所述根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型，具体包括：
获取待评价区域的各子区域水资源消耗量，联合待评价区域的水资源平均生产能力和均衡因子，得到各子区域的水资源生态足迹；
根据待评价区域的各子区域的产量因子、评价区域的均衡因子、水资源总量和水资源平均生产能力，得到各子区域的人均水资源生态承载力；
根据计算得到的各子区域的水资源生态足迹和人均水资源生态承载力，得到各子区域的水资源生态压力指数。
在上述技术方案中，所述对比地类的均衡因子的计算公式为：
γ′＝NPP′/NPP (4)
公式(4)中，NPP′为对比地类的平均净初级生产力，NPP为待评价区域的平均净初级生产力。
在上述技术方案中，所述待评价区域的均衡因子的计算公式为：
Figure BDA0002347142190000041
公式(3)中，γ′为对比地类的均衡因子，p为待评价区域单位面积产水模数，WGDP为待评价区域的万元GDP用水，O′为对比地类的产品产值，S′为对比地类的面积。
在上述技术方案中，所述各子区域的产量因子的计算公式为：
Figure BDA0002347142190000044
公式(5)中，Pc为各子区域的水资源平均生产能力，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力。
在上述技术方案中，所述水资源生态足迹模型为：
WEF＝N×wef＝γ×W/Pp (6)
Figure BDA0002347142190000042
WEPI＝WEF/WEC (8)
式中：WEF为水资源生态足迹(hm2)，WEC为水资源生态承载力(hm2)，WEPI为水资源生态压力指数，wef为人均水资源生态足迹(hm2/人)，wec为人均水资源生态承载力(hm2/人)，γ为待评价区域的水资源均衡因子，W为各子区域水资源消耗量(m3)，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力，
Figure BDA0002347142190000043
为各子区域的产量因子，Q为待评价区域水资源总量(m3)。
在本发明中，考虑了待评价区域的尺度，通过计算待评价区域的均衡因子与产量因子，从而计算得到评价模型，使其能够更准确地反映待评价区域水资源开发利用状态。
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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的方法流程图；
图2为本发明实施例中待评价区域水资源生态足迹/生态承载力/生态压力指数分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
本实施例以湖北省为待评价区域，湖北省的各地级市为子区域。将耕地作为对比地类。
如图1所示，本发明提供的区域水资源生态安全评价的建模方法，包括：
针对评价时间段内：
101、获取待评价区域的水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据；
所述水资源相关数据包括但不限于：水资源开发利用数据、常住人口、三大产业占比；
所述水资源开发利用数据包括但不限于：用水量、水资源总量、单位面积产水模数和万元GDP用水；
所述土地相关数据包括但不限于：行政区划矢量数据和土地利用分类(Land Useand Land Cover Change，LUCC)栅格数据；
所述净初级生产力数据为：净初级生产力(Net Primary Productivity，NPP)栅格数据。
在本实施例中，通过下载得到，2005/2010/2015年湖北省的MODIS的NPP产品MOD17A3，以及土地利用分类栅格数据，以上两者空间分辨率均为1千米。然后获取湖北省行政区划矢量数据，以及2005/2010/2015年水资源公报与统计年鉴。其中，水资源相关数据通过水资源公报得到。
102、针对所述水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据进行处理与计算，分别得到待评价区域中的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表；具体地：
针对当前待评价区域：
1021、对栅格数据进行拼接裁剪，并统一矢量数据和栅格数据的坐标系统，计算对应的平均净初级生产力数据；
所述平均净初级生产力数据，包括：待评价区域所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值；
具体地：
针对当前待评价区域：
10211、对栅格数据进行批量拼接和重投影，得到对应拼接后的图像；
针对MODIS数据，可以使用ENVI软件，利用其中的MRT((MODIS ReprojectionTool)对图像进行批量拼接与重投影。
10212、将矢量数据作为掩膜，对所述拼接后的图像进行裁剪，分别得到净初级生产力分布图；
再将湖北省省界矢量数据的面图层作为掩膜，对拼接后的图像进行裁剪，得到2005/2010/2015年湖北省NPP分布图。
10213、结合土地利用分类栅格数据和净初级生产力分布图，通过栅格计算器，提取各类土地的净初级生产力分布和对比地类的净初级生产力分布；
然后可以使用Arcmap软件，导入对应年份的NPP分布数据及土地利用分类数据，通过栅格计算器，提取除能源用地与建设用地以外的其他4类用地的NPP分布(由于能源用地与建设用地植被覆盖度过低，在计算区域平均NPP值时，通过不考虑以上两种地类)以及耕地地类对应的NPP分布。
10214、根据各类土地的净初级生产力分布，以及对应矢量数据，对应得到所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值。
再根据图层的属性统计值，得到2005/2010/2015年湖北省所有地类平均NPP值以及耕地地类平均NPP值。
1022、对水资源相关数据进行整理分类，得到对应水资源属性分类表；
对与统计数据，对2005/2010/2015年湖北省水资源公报及统计年鉴中的各市用水量、水资源总量、单位面积产水模数、万元GDP用水、常住人口、三大产业占比等数据进行整理分类。
103、根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子；具体地：
针对当前待评价区域：
1031、根据平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值，求出对比地类的均衡因子；
在本实施例中，均衡因子是为了消除生物生产性土地单位面积生产力差异，使计算结果转化为一个可以比较的标准；产量因子则是将各地区同类生物生产性土地转换成可比面积的参数。
均衡因子反映当前地类生产能力与全部土地平均生产能力的对比，对于特定研究尺度而言，等于该尺度下某类生物生产性地类的平均生产力与同一尺度下各类生物生产地类的平均生产力之比，如公式(1)所示：
PA/Pavg＝γA (1)
其中，PA为地类A单位面积平均生产力，Pavg为全部地类单位面积平均平均生产力，γA为地类A的均衡因子。因此，若以单位面积产值衡量生产能力，则可以认为存在以下等式：
OA/γA＝OB/γB＝Oavg/1 (2)
其中，OA为地类A单位面积产值，γA为地类A的均衡因子，OB为地类B单位面积产值，γB为地类B的均衡因子,Oavg为全部地类单位面积平均产值。
由于水资源用地的特殊性，直接求其均衡因子比较困难，但可根据等式(2)利用其他已知地类作为对比进行间接求解。在生态足迹模型中，常用的均衡因子产量因子计算方法包括实测产量法、投入产出法以及遥感方法。遥感方法的优势在于能够获取长时序大面积的数据，通过遥感数据合成的NPP产品可用于衡量陆地生态系统生产能力，因此，用于比较的地类通常选择面积占比较大同时植被覆盖较高可通过NPP法估算其均衡因子，本实施例选择耕地作为对比地类。
1032、获取对比地类的社会经济数据；所述社会经济数据包括：对比地类的产品产值和面积；
1033、联合待评价区域单位面积产水模数、万元GDP用水、对比地类的产品产值和面积，以及对比地类的均衡因子，计算得到待评价区域的均衡因子；
1034、根据待评价区域和各子区域的平均产水模数分别得到对应的水资源平均生产能力；所述各子区域组合构成待评价区域；
1035、根据评价区域和各子区域的水资源平均生产能力，分别得到每个子区域的产量因子。
在本实施例中，产量因子反映研究区域当前地类与上一级区域同一地类生产能力的对比。在本实施例中，以全省水资源平均生产能力代替全球水资源平均生产能力，其中水资源生产能力以平均产水模数衡量。
本实施例中均衡因子与产量因子计算方法如下：
所述对比地类的均衡因子的计算公式为：
γ′＝NPP′/NPP (4)
公式(4)中，NPP′为对比地类的平均净初级生产力，NPP为待评价区域的平均净初级生产力；
所述待评价区域的均衡因子的计算公式为：
Figure BDA0002347142190000081
公式(3)中，γ′为对比地类的均衡因子，p为待评价区域单位面积产水模数，WGDP为待评价区域的万元GDP用水，O′为对比地类的产品产值，S′为对比地类的面积；
所述各子区域的产量因子的计算公式为：
Figure BDA0002347142190000082
公式(5)中，Pc为各子区域的水资源平均生产能力，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力。
根据实例数据，计算得到湖北省2005/2010/2015年均衡因子和产量因子如表1和2：
表1.2005/2010/2015年湖北省水资源均衡因子
Figure BDA0002347142190000083
表2.2005/2010/2015年各市水资源产量因子
Figure BDA0002347142190000084
Figure BDA0002347142190000091
104、根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型；具体地：
1041、获取待评价区域的各子区域水资源消耗量，联合待评价区域的水资源平均生产能力和均衡因子，得到各子区域的水资源生态足迹；
1042、根据待评价区域的各子区域的产量因子、评价区域的均衡因子、水资源总量和水资源平均生产能力，得到各子区域的人均水资源生态承载力；
1043、根据计算得到的各子区域的水资源生态足迹和人均水资源生态承载力，得到各子区域的水资源生态压力指数。
根据步骤3中计算得到的均衡因子与产量因子，建立水资源生态足迹模型为：
WEF＝N×wef＝γ×W/Pp (6)
Figure BDA0002347142190000092
WEPI＝WEF/WEC (8)
式中：WEF为水资源生态足迹(hm2)，WEC为水资源生态承载力(hm2)，WEPI为水资源生态压力指数，wef为人均水资源生态足迹(hm2/人)，wec为人均水资源生态承载力(hm2/人)，γ为待评价区域的水资源均衡因子，W为各子区域水资源消耗量(m3)，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力，
Figure BDA0002347142190000093
为各子区域的产量因子，Q为待评价区域水资源总量(m3)。公式(7)中乘数0.4是由于水资源生态承载力中需扣除60％用于维持生态环境。
根据实例数据分别计算2005/2010/2015年湖北省各市的水资源生态足迹(WEF)、水资源生态承载力(WEC)、以及水资源生态压力指数(WEPI)。对WEPI的值进行分级：当WEPI≤0.5时，认为该区域水资源开发利用处于完全安全状态；当0.5<WEPI≤0.8时，认为该区域水资源开发利用处于安全状态；当0.8<WEPI≤1时，认为该区域水资源开发利用处于不安全状态；当WEPI>1时，认为该区域水资源开发利用处于极度不安全状态。模型计算结果如表3及图2所示。
表3.2005/2010/2015年各市WEF/WEC/WEPI
Figure BDA0002347142190000101
本实施例的有益效果为：
1、考虑待评价区域的尺度，通过对比实际存在的地类定量计算区域水资源用地的均衡因子与产量因子，使其能够更准确地反映区域水资源开发利用状态。
2、通过计算水资源生态足迹与生态承载力，不仅反映区域水资源的消耗情况，同时也反映出区域内水资源的生产能力，使评价与分析更为全面。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，包括：
针对评价时间段内：
获取待评价区域的水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据；
针对所述水资源相关数据、土地相关数据和净初级生产力数据进行处理与计算，分别得到待评价区域中的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表；
根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子；
根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型。
2.根据权利要求1所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述水资源相关数据包括但不限于：水资源开发利用数据、常住人口、三大产业占比；
所述水资源开发利用数据包括但不限于：用水量、水资源总量、单位面积产水模数和万元GDP用水；
所述土地相关数据包括但不限于：行政区划矢量数据和土地利用分类栅格数据；
所述净初级生产力数据为：净初级生产力栅格数据。
3.根据权利要求2所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述平均净初级生产力数据，包括：待评价区域所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值；
所述针对所述水资源相关数据和土地相关数据进行处理，分别得到待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，具体包括：
针对当前待评价区域：
对栅格数据进行拼接裁剪，并统一矢量数据和栅格数据的坐标系统，计算对应的平均净初级生产力数据；
对水资源相关数据进行整理分类，得到对应水资源属性分类表。
4.根据权利要求3所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述对栅格数据进行拼接裁剪，并统一矢量数据和栅格数据的坐标系统，计算对应的平均净初级生产力数据，具体包括：
针对当前待评价区域：
对栅格数据进行批量拼接和重投影，得到对应拼接后的图像；
将矢量数据作为掩膜，对所述拼接后的图像进行裁剪，分别得到净初级生产力分布图；
结合土地利用分类栅格数据和净初级生产力分布图，通过栅格计算器，提取各类土地的净初级生产力分布和对比地类的净初级生产力分布；
根据各类土地的净初级生产力分布，以及对应矢量数据，对应得到所有地类的平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值。
5.根据权利要求4所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述根据待评价区域的平均净初级生产力数据和水资源属性分类表，计算得到待评价区域的均衡因子和产量因子，具体包括：
针对当前待评价区域：
根据平均净初级生产力值和对比地类的平均净初级生产力值，求出对比地类的均衡因子；
获取对比地类的社会经济数据；所述社会经济数据包括：对比地类的产品产值和面积；
联合待评价区域单位面积产水模数、万元GDP用水、对比地类的产品产值和面积，以及对比地类的均衡因子，计算得到待评价区域的均衡因子；
根据待评价区域和各子区域的平均产水模数分别得到对应的水资源平均生产能力；所述各子区域组合构成待评价区域；
根据评价区域和各子区域的水资源平均生产能力，分别得到每个子区域的产量因子。
6.根据权利要求5所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述根据各子区域在评价时间段内的均衡因子和产量因子，建立对应水资源生态足迹模型，具体包括：
获取待评价区域的各子区域水资源消耗量，联合待评价区域的水资源平均生产能力和均衡因子，得到各子区域的水资源生态足迹；
根据待评价区域的各子区域的产量因子、评价区域的均衡因子、水资源总量和水资源平均生产能力，得到各子区域的人均水资源生态承载力；
根据计算得到的各子区域的水资源生态足迹和人均水资源生态承载力，得到各子区域的水资源生态压力指数。
7.根据权利要求5所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述对比地类的均衡因子的计算公式为：
γ′＝NPP′/NPP (4)
公式(4)中，NPP′为对比地类的平均净初级生产力，NPP为待评价区域的平均净初级生产力。
8.根据权利要求7所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述待评价区域的均衡因子的计算公式为：
Figure FDA0002347142180000031
公式(3)中，γ′为对比地类的均衡因子，p为待评价区域单位面积产水模数，WGDP为待评价区域的万元GDP用水，O′为对比地类的产品产值，S′为对比地类的面积。
9.根据权利要求7所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述各子区域的产量因子的计算公式为：
Figure FDA0002347142180000032
公式(5)中，Pc为各子区域的水资源平均生产能力，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力。
10.根据权利要求5所述的区域水资源生态安全评价的建模方法，其特征在于，所述水资源生态足迹模型为：
WEF＝N×wef＝γ×W/Pp (6)
Figure FDA0002347142180000033
WEPI＝WEF/WEC (8)
式中：WEF为水资源生态足迹(hm2)，WEC为水资源生态承载力(hm2)，WEPI为水资源生态压力指数，wef为人均水资源生态足迹(hm2/人)，wec为人均水资源生态承载力(hm2/人)，γ为待评价区域的水资源均衡因子，W为各子区域水资源消耗量(m3)，Pp为待评价区域的水资源平均生产能力，
Figure FDA0002347142180000034
为各子区域的产量因子，Q为待评价区域水资源总量(m3)。
CN201911399435.7A 2019-12-30 2019-12-30 区域水资源生态安全评价的建模方法 Active CN111047221B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911399435.7A CN111047221B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 区域水资源生态安全评价的建模方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911399435.7A CN111047221B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 区域水资源生态安全评价的建模方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111047221A true CN111047221A (zh) 2020-04-21
CN111047221B CN111047221B (zh) 2023-09-12

Family

ID=70241863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911399435.7A Active CN111047221B (zh) 2019-12-30 2019-12-30 区域水资源生态安全评价的建模方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111047221B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115953061A (zh) * 2022-12-29 2023-04-11 中国农业大学 一种水资源短缺度估算方法、装置及计算机可读存储介质

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2195531C1 (ru) * 2001-06-27 2002-12-27 Российское открытое акционерное общество энергетики и электрификации Способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема и плавкомплекс для осуществления способа
JP2003141269A (ja) * 2001-11-06 2003-05-16 Jma Consultants Inc 知的生産性の向上システム
CN101002686A (zh) * 2007-01-23 2007-07-25 武汉理工大学 基于驾驶模拟器的驾驶员疲劳状态分析实验系统
US20110055220A1 (en) * 2009-07-31 2011-03-03 Carbon Auditors Inc. Greenhouse gas grid and tracking system
CN103268424A (zh) * 2013-05-31 2013-08-28 中国科学院遥感与数字地球研究所 地表饮用水源集水区生态监测方法
CN103345567A (zh) * 2013-05-21 2013-10-09 青海师范大学 一种基于遥感影像测量生态补偿量的方法
AU2012332049A1 (en) * 2011-11-01 2014-06-12 Kenneth Michael Bellamy A method of carbon farming
CN104794336A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 武汉大学 一种农田秸秆资源空间分布估算方法
CN105117968A (zh) * 2015-08-11 2015-12-02 南京大学连云港高新技术研究院 海岸带生态承载力分析方法
CN107491868A (zh) * 2017-08-11 2017-12-19 南京信息工程大学 一种林地植被生态需水的定量测算方法
CN107886216A (zh) * 2017-10-12 2018-04-06 天津大学 一种基于土地利用适宜性评价的土地承载力分析方法
CN107993173A (zh) * 2017-10-13 2018-05-04 程小琴 一种生态城市的构建方法及系统
CN108564243A (zh) * 2018-02-09 2018-09-21 中国水利水电科学研究院 一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法
CN109086989A (zh) * 2018-07-25 2018-12-25 环境保护部卫星环境应用中心 一种自然保护区可持续发展评价方法及系统
CN110033187A (zh) * 2019-04-11 2019-07-19 中国水利水电科学研究院 一种基于环境数据的指标数据获取方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2195531C1 (ru) * 2001-06-27 2002-12-27 Российское открытое акционерное общество энергетики и электрификации Способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема и плавкомплекс для осуществления способа
JP2003141269A (ja) * 2001-11-06 2003-05-16 Jma Consultants Inc 知的生産性の向上システム
CN101002686A (zh) * 2007-01-23 2007-07-25 武汉理工大学 基于驾驶模拟器的驾驶员疲劳状态分析实验系统
US20110055220A1 (en) * 2009-07-31 2011-03-03 Carbon Auditors Inc. Greenhouse gas grid and tracking system
AU2012332049A1 (en) * 2011-11-01 2014-06-12 Kenneth Michael Bellamy A method of carbon farming
CN103345567A (zh) * 2013-05-21 2013-10-09 青海师范大学 一种基于遥感影像测量生态补偿量的方法
CN103268424A (zh) * 2013-05-31 2013-08-28 中国科学院遥感与数字地球研究所 地表饮用水源集水区生态监测方法
CN104794336A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 武汉大学 一种农田秸秆资源空间分布估算方法
CN105117968A (zh) * 2015-08-11 2015-12-02 南京大学连云港高新技术研究院 海岸带生态承载力分析方法
CN107491868A (zh) * 2017-08-11 2017-12-19 南京信息工程大学 一种林地植被生态需水的定量测算方法
CN107886216A (zh) * 2017-10-12 2018-04-06 天津大学 一种基于土地利用适宜性评价的土地承载力分析方法
CN107993173A (zh) * 2017-10-13 2018-05-04 程小琴 一种生态城市的构建方法及系统
CN108564243A (zh) * 2018-02-09 2018-09-21 中国水利水电科学研究院 一种江河源区生态保护修复的水资源效应定量评估方法
CN109086989A (zh) * 2018-07-25 2018-12-25 环境保护部卫星环境应用中心 一种自然保护区可持续发展评价方法及系统
CN110033187A (zh) * 2019-04-11 2019-07-19 中国水利水电科学研究院 一种基于环境数据的指标数据获取方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余盼等: "安徽省水资源生态足迹动态分析：2005-2013", no. 1 *
刘洁等: "南宁市水资源生态足迹动态分析", vol. 14, no. 5 *
黄解军等: "基于GIS的黄石市饮用水源水质信息系统设计与实现", vol. 40, no. 2 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115953061A (zh) * 2022-12-29 2023-04-11 中国农业大学 一种水资源短缺度估算方法、装置及计算机可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN111047221B (zh) 2023-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110490415B (zh) 一种多无人机视觉协同的建筑进度评估方法
Crochemore et al. Bias correcting precipitation forecasts to improve the skill of seasonal streamflow forecasts
Wu et al. Population estimation methods in GIS and remote sensing: A review
WO2023213142A1 (zh) 基于改进遥感生态指数的生态质量评价与分区方法及装置
CN109102193A (zh) 地理设计生态红线划定与管理系统及数据库、评价模型
CN104063718B (zh) 在作物识别和面积估算中选择遥感数据和分类算法的方法
CN105893770A (zh) 一种气候变化和人类活动对流域水资源影响的量化方法
CN103699809B (zh) 一种基于克里金插值方程的水土流失空间监测方法
CN114077970B (zh) 一种基于城市形态的碳排放相关因子的确定方法及装置
CN109508881A (zh) 海岛区域分类及生态资源价值评估方法及系统
CN109598056B (zh) 城市建设用地形态紧凑度的测度方法、系统及存储介质
CN102521624A (zh) 一种土地利用类型分类的方法和系统
CN110232198A (zh) 一种污染浓度的计算方法、计算装置及终端
CN101510273A (zh) 快速统计城市规划用地面积的方法和计算机程序
Carneiro et al. Assessment of solar irradiance on the urban fabric for the production of renewable energy using LIDAR data and image processing techniques
CN116561509A (zh) 顾及植被类型的城市植被地上生物量精确反演方法及系统
CN115239281A (zh) 一种基于bim+gis的公路征迁管理系统、方法及存储介质
CN111047221A (zh) 区域水资源生态安全评价的建模方法
CN108491403B (zh) 一种基于ArcGIS的山区建设用地的选址方法
Pan et al. Urban expansion and intra-urban land evolution as well as their natural environmental constraints in arid/semiarid regions of China from 2000–2018
CN113469127A (zh) 河流敏感性等级划分方法、装置、设备及存储介质
Crols et al. Downdating high-resolution population density maps using sealed surface cover time series
CN111199092A (zh) 太阳辐射遥感估算方法、系统及数据处理装置
CN110019167A (zh) 一种中长期新能源资源资料库构建方法及系统
CN110070279B (zh) 基于多源数据的用地效率量化评估方法、系统和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant