CN111523088A - 一种基于dpsir模型的生态环境评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括以下步骤：(1)以DPSIR模型为基础，结合水源地基本情况，充分考虑地理空间信息，构建生态环境评价指标体系；(2)对生态环境评价指标体系中各指标进行计算，并对不同量纲的生态环境评价指标进行标准化处理；(3)结合GIS和RS技术，以乡镇为单元对各标准化生态环境评价指标进行空间化处理；(4)基于层次分析法确定生态环境评价指标权重值；(5)根据权重值计算DPSIR各层得分，包括驱动力、压力、状态、影响、响应以及最终的生态环境综合评价指数。本发明具有流程化、空间化的优点，可以使生态环境指标以地图的形式展示出来，实现生态环境指标的可视化和地理位置上直观的对生态环境的评价。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境领域，尤其涉及一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
背景技术
现有生态环境评价模型用到的数据多以统计数据和调查数据为主，生态评价结果多为数据格式。本方法在DPSIR模型的基础上，结合GIS和RS技术，考虑了生态环境评价指标的空间位置信息，使生态环境评价和地理信息更好结合，同时增加了结果的直观性。生态环境评价是生态环境的核心问题。在国外，生态环境评价研究已是一个重要的基础性科学研究，生态环境评价指标建立于生态系统风险和生态系统健康，生态环境评价方法主要是构建生态模型对生态环境进行评价；在国内，生态环境评价指标的构建则是从研究对象的不同尺度和不同属性出发，生态环境评价方法应用较多的是基于P-S-R框架的数学模型对生态环境进行评价。为反映社会经济指标，研究社会-生态复杂系统，欧洲环境署1999年添加了两类指标：驱动力指标和影响指标，最后与压力，状态和响应等指标一道形成了DPSIR模型。由于该模型具有系统性、灵活性、整体性、综合性等优点在复杂环境系统的评价中被广泛应用。首先建立总的水生态安全指数，其次将总的水生态安全指数分解为经济社会驱动力、资源环境压力、资源环境状态、生态环境影响和调控措施响应5个准则，最后建立各准则层下的各项指标。水生态安全评价涉及生态环境的诸多方面，需通过技术、经济、环境和社会诸多准则进行综合评价。依据评价地域、水体性质、区域社会经济发展程度的不同，水生态安全评价的内容和标准有较大的差异。
在目前系统流程下，存在的问题为各指标以数据格式为主，无法在地理位置上直观的对生态环境进行评价，为解决此类问题，本发明结合水库水源地特点，收集整理遥感影像数据、水情水质监测数据、环境监测数据以及社会经济数据等相关资料，基于DPSIR模型，构建生态环境评价指标体系。在建立生态环境评价指标体系的基础上，通过具体计算和标准化，得到标准化生态环境评价指标。标准化生态环境评价指标计算过程中，农业面源污染负荷、水土流失污染负荷、以及生活污水污染负荷，通过利用RS和GIS技术对标准化生态环境评价指标进行调查及空间化处理，获得可视化的生态环境指标，使生态环境评价结果更加准确直观。
发明内容
本发明提供的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，旨在解决生态环境评价模型构建过程中的各指标多以统计或调查数据为主，缺乏直观性且无法在地理空间上精准定位到生态环境存在风险的区域的缺点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括以下步骤：
将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；
将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
以乡镇为单元，在DPSIR模型传统指标的基础上，充分考虑地理空间信息，利用具有大范围同步观测特点的遥感影像数据，加入可以综合展现地理形态与分布，真实体现植被、土壤及人类活动影响等地物特征指标构建生态环境评价指标体系，进而得到第一次生态环境评价指标，第一次生态环境评价指标即为生态环境评价指标体系中的各指标。并对第一次生态环境指标利用指标计算原则进行计算，并对不同量纲的指标进行标准化，得到标准化生态环境评价指标，使数据具有可比性。结合标准化生态环境评价指标，再利用GIS和RS技术进行空间化处理，得到生态环境指标。对生态环境指标利用层次分析法得到权重值，和所述标准化生态环境评价指标通过乘加复合方法计算DPSIR各层得分，包括驱动力、压力、状态、影响、响应以及最终的生态环境综合评价指数。
该方法可以使各指标以地图的形式展示出来，实现指标的可视化，实现在地理位置上直观的对生态环境的评价，实现地理空间上精准定位到生态环境存在风险的区域。
作为优选，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标，包括：
以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
作为优选，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数，包括：
将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
作为优选，将所述第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标，包括：
利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，包括：
获取模块，将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
标准化模块，将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
可视化模块，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标。
计算模块，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
作为优选，所述可视化模块包括：
空间插值单元，以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
区域统计分析单元，根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
作为优选，所述计算模块包括：
五级标度法单元，将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
权重值单元，对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
计算单元，利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
作为优选，所述标准化模块包括：
指标计算单元，利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
标准化处理单元，将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述中任一项所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序使计算机执行时实现如上述中任一项所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
本发明具有如下有益效果：
(1)以DPSIR模型为基础，结合水源地基本情况，充分考虑地理空间信息，构建生态环境评价指标体系；(2)对生态环境评价指标体系中各指标进行计算，并对不同量纲的生态环境评价指标进行标准化处理；(3)结合GIS和RS技术，以乡镇为单元对各标准化生态环境评价指标进行空间化处理；(4)基于层次分析法确定生态环境评价指标权重值；(5)根据权重值计算DPSIR各层得分，包括驱动力、压力、状态、影响、响应以及最终的生态环境综合评价指数。本发明具有流程化、空间化的优点，可以使生态环境指标以地图的形式展示出来，实现生态环境指标的可视化和地理位置上直观的对生态环境的评价。
附图说明
图1是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法第一流程图；
图2是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法第二流程图；
图3是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法第三流程图；
图4是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法第四流程图；
图5是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法的具体实施流程图。
图6是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置示意图；
图7是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的可视化模块示意图；
图8是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的计算模块示意图；
图9是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的获取模块示意图；
图10是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的具体实施流程图；
图11是本发明实施例实现一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法的一种电子设备示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，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。
实施例1
如图1所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括以下步骤：
S110、将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
S120、将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
S130、将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；
S140、将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
根据实施例1可知，在传统DPSIR模型指标的基础上，充分考虑地理空间信息，利用具有大范围同步观测特点的遥感影像数据，加入可以综合展现地理形态与分布，真实体现植被、土壤及人类活动影响等地物特征指标构建生态环境评价指标体系，使科学研究成果与管理政策紧密联系。
DPSIR模型以驱动力、压力、状态、影响和响应5个评价指标表征一个自然系统，使科学研究成果与管理政策之间紧密相连，其评价指标的选取遵循系统性、目的性、代表性、科学性和因地制宜的原则。根据评价指标的原则可以准确的反应湖泊生态系统健康状况和进行湖泊生态安全评估，得到生态环境评价指标。对生态环境评价指标的计算及标准化处理，得到标准化生态环境评价指标
利用GIS和RS技术，以乡镇为单元对标准化生态环境评价指标进行空间化处理，其中GIS技术针对空间分析指标进行处理，RS技术针对遥感指标进行处理，得到相对应的生态环境指标。GIS和RS技术考虑了生态环境评价指标体系的空间位置信息，使生态环境评价指标和地理信息更好的结合，增加了结果的直观性。其中空间分析指标包括降水距平、人口密度、城镇人口比例、水资源利用率、生活污水污染负荷、生活垃圾污染负荷、畜禽养殖污染负荷、水体氨氮含量、水体高锰酸盐指数含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水土流失治理率、污水处理率和生活垃圾无害化处理率；遥感指标包括农业面源污染负荷、建设用地比例、植被覆盖率和土壤侵蚀模数。
将生态环境指标通过层次分析法和五级标度法确定各层各要素相对重要性，最终得到各层指标的权重值，之后利用各层指标的权重值计算得到各指标、各子系统与整个系统的生态环境综合评价指数。
实施例2
如图2所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括：
S210、将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
S220、将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
S230、以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点。
S240、根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
根据实施例2可知，空间插值方法依赖于反距离的幂值，幂参数可根据站点检测数据进行空间插值。具体内容可为首先利用距离函数求出各离散点与插值点的距离，然后利用权重函数计算各个离散点的权重，最后根据权重计算插值点的插值。示例性的：水质监测指标中总磷含量表示水土中各种有机磷和无机磷的总量，是评估水体富营养化程度和水质的关键指标。依据站点实测数据及空间插值方法，得到各乡镇对水质中总磷含量的影响情况。
实现各指标可视化，能够以地图的形式进行展示，展示方式更加直观，结合环境信息和空间分析指标充分考虑地理空间分布情况。
实施例3
如图3所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括：
S310、将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
S320、将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
S330、将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；
S340、将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
S350、对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
S360、利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
实施例3中，当五级标度法中标度为1时，因素Ni与Nj同样重要：Nij取值1；标度为3时，因素Ni比Nj明显重要：Nij取值3；标度为5时，因素Ni与Nj绝对重要：Nij取值5；标度为2，4时，上述两相邻判断的中间值；标度为1～5的倒数时，表示因素i与因素j比较的标度值等于因素j与因素i比较的标度值的倒数。使用五级标度法可以使判断矩阵更具有说服力，可以依照层次分析法依次求取层次单排序，最大特征根并进行一致性判断，最终得到各层指标的权重值。在构造判断矩阵的时候，还需要对各指标的相对重要性进行判断，并进行一致性检验，对各层指标进行标准化处理，使各层指标达到无量纲、具有可比性的特点。
将计算得到的权重值放入生态环境评价指数的计算模型中进行处理，生态环境评价指数的计算模型采用乘加复合综合指数模型来评价生态安全性，是一个以生态环境评价指数衡量生态安全程度的指标，与生态健康程度正相关，也与生态风险的大小成负相关。本方法中生态环境评价指数的计算模型主要包括模型一：各指标、各子系统与整个系统的关系；模型二：各子系统水源地生态环境评价指数；模型三：系统水源地生态环境评价指数。
实施例4
如图4所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，包括：
S410、将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
S420、将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
S430、利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
S440、将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
实施例4中指标计算原则包括降水距平、人口密度、城镇人口比例、水资源利用率、生活污水污染负荷、生活垃圾污染负荷、畜禽养殖污染负荷、农业面源污染负荷、建设用地比例、植被覆盖率、土壤侵蚀模数、水体氨氮含量、水体高锰酸盐指数含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水土流失治理率、污水处理率和生活垃圾无害化处理率。示例性的：水体总氮含量的指标计算原则是利用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法或气相分子吸收光谱法测定水中各种形态无机和有机氮的总量，是评估水体富营养化程度和水质的重要指标。
标准化处理是为了使第二次生态环境评价指标具有可比性，第二次生态黄经评价指标为经过指标计算原则后生态环境评价指标体系中的各指标，采用相应的国家标准、中华人民共和国环境保护行业标准及土壤侵蚀分类分级标准对数据进行标准化，得到无量纲、具有可比性的标准化数据。
实施例5
如图5所示，一种具体的实施方式可为：
S510、根据目标层生态安全指数，将目标层分解为5个准则建立准则层；
建立生态安全指数(目标层)，将水生态安全指数分解为经济社会驱动力、资源环境压力、资源环境状态、生态环境影响和调控措施响应5个准则(准则层)，最后建立各准则层下的各项指标(指标层)。
S520、以DPSIR模型为基础结合生态环境信息、地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，建立起生态环境评价指标体系，从而获得生态环境评价体系；
DPSIR模型表征一个自然系统的评价指标分为驱动力、压力、状态、影响和响应5个部分，描述了人类与环境之间相互作用的因果关系，通过各元素间的作用和反馈表达了它们之间的信息联系。环境信息是以水库水源地为研究对象，以乡镇为研究单元，包括遥感影像数据、水情水质监测数据、环境监测数据以及社会经济数据等相关资料。将基于地理空间信息、大范围同步观测特点的遥感影像数据，综合展现地理形态与分布，真实体现植被、土壤及人类活动影响等地物特征指标加入到生态环境评价指标体系，利用生态环境评价指标体系获得生态环境评价指标。
S530、对获得的生态环境评价体系中的第一次生态环境评价指标根据指标计算原则进行计算并进行标准化处理，得到标准化生态环境评价指标。
利用降水距平、人口密度、城镇人口比例、水资源利用率、生活污水污染负荷、生活垃圾污染负荷、畜禽养殖污染负荷、农业面源污染负荷、建设用地比例、植被覆盖率、土壤侵蚀模数、水体氨氮含量、水体高锰酸盐指数含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水土流失治理率、污水处理率和生活垃圾无害化处理率指标计算原则对生态环境评价指标进行计算，示例性的：城镇人口比例中利用城镇人口比例＝城镇人口/总人口，统计出单元内城镇人口占总人口的比例，可以表示区域人口城镇化水平。再参考各类的标准条款对生态环境评价指标进行标准化处理，得到无量纲、具有可比性的标准化生态环境评价指标。
S540、根据GIS利用空间插值法对空间分析指标进行计算，得到插值点的插值：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
空间插值方法依赖于反距离的幂值，根据监测到的水质状态，拓展到面上得到各乡镇对水质监测指标的影响，算法描述如下：
(1)利用距离函数求出各离散点与插值点的距离：
其中，(x，y)为插值点坐标，(xi，yi)为离散点坐标。
(2)利用权重函数计算各个离散点的权重：
其中，P为幂参数，n为离散点个数。
(3)计算插值点的插值：
其中，wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点。
遥感指标的计算示例性的：植被覆盖率指以研究区域为单位，乔木林、灌木林与草地等林草植被面积之和占区域土地面积的比例，植被覆盖率的计算方法为基于遥感影像解译得到的土地利用分类图，并分区域统计植被覆盖区域的面积，计算公式为：林草覆盖率＝(林地面积+草地面积)/研究区域土地总面积×100％
S550、使用ArcGIS工具对插值进行区域统计分析，得到可视化的生态环境指标；
根据插值，以乡镇为单位进行空间区域统计，其中插值结果为栅格数据，乡镇为矢量数据，利用ArcGIS工具中的Zonal statistics工具，将矢量数据和栅格数据的属性表进行链接，统计各乡镇覆盖范围内插值结果的均值，得到乡镇对水质监测指标的潜在影响分级情况。实现各指标可视化，能够以地图的形式进行展示，实现数据传递速度快和显示的多维性，可以更直观的展示数据信息。
S560、利用五级标度法对生态环境指标进行处理，得到判断矩阵后对判断矩阵进行计算，得到各层指标的权重值；
五级标度法判断三个因子的相对重要性程度，构建判断矩阵可以采用专家打分的方法。构建好多层次评价指标体系及判断矩阵后，依照AHP层次分析法依次求取层次单排序、最大特征根并进行一致性判断，最终得到各层指标的权重值。
层次分析方法将定性分析过程定量化，其基本原理是将需要解决的复杂问题拆分成若干简单问题，不同的问题又对应不同的解决方案便可构成层次结构，然后逐层判断所有指标的相对重要性，构造判断矩阵。计算出判断矩阵的特征向量，特征向量的分量即为对应元素单排序的权重值。以此类推，可以得到最底层指标对于最上层总体目标的权重排序。
S570、建立计算模型，通过权重值和标准化生态环境评价指标计算得到生态环境综合评价指数。
建立的计算模型为：
ESIij＝Yij·βj
其中ESIij表示指标层Cij的水源地生态环境评价指数；Yij表示指标Cij标准化值；βi表示指标层Ci的综合权重值。
各子系统水源地生态环境评价指数计算模型：
其中ESIkj表示各子系统的水源地生态环境评价指数，ESIij表示第i项指标的水源地生态环境评价指数。
系统水源地生态环境评价指数计算模型:
其中ESIj表示水源地生态环境评价指数，ESIkj表示第k个子系统的第j项指标的水源地生态环境评价指数。
实施例6
如图6所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，包括：
获取模块10，将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
标准化模块20，将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
可视化模块30，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标。
计算模块40，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
上述装置的一种实施方式可为：获取模块10，将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系，然后将标准化模块20，将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标，之后将可视化模块30，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；最后计算模块40，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
实施例7
如图7所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的可视化模块30，包括：
空间插值单元32，以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
区域统计分析单元34，根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
上述装置的可视化模块30的一种实施方式可为：空间插值单元32，空间插值单元，以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点，然后将区域统计分析单元34，根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
实施例8
如图8所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的计算模块40包括：
五级标度法单元42，将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
权重值单元44，对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
计算单元46，利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
上述装置的计算模块40的一种实施方式可为：五级标度法单元42，将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵，然后将计算单元46，利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数，最后将计算单元46，利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
实施例9
如图9所示，一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置的标准化模块20，包括：
指标计算单元22，利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
标准化处理单元24，将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
上述装置的标准化模块20的一种实施方式可为：指标计算单元22，利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标，标准化处理单元24，将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
实施例10
S1010、根据目标层生态安全指数，将目标层分解为5个准则建立准则层；
建立生态安全指数(目标层)，将水生态安全指数分解为经济社会驱动力、资源环境压力、资源环境状态、生态环境影响和调控措施响应5个准则(准则层)，最后建立各准则层下的各项指标(指标层)。
S1020、以DPSIR模型为基础结合生态环境信息、地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，建立起生态环境评价指标体系，从而获得生态环境评价体系；
DPSIR模型表征一个自然系统的评价指标分为驱动力、压力(Pressures)、状态、影响和响应5个部分，描述了人类与环境之间相互作用的因果关系，通过各元素间的作用和反馈表达了它们之间的信息联系。环境信息是以水库水源地为研究对象，以乡镇为研究单元，包括遥感影像数据、水情水质监测数据、环境监测数据以及社会经济数据等相关资料。将基于地理空间信息、大范围同步观测特点的遥感影像数据，综合展现地理形态与分布，真实体现植被、土壤及人类活动影响等地物特征指标加入到生态环境评价指标体系，利用生态环境评价指标体系获得生态环境评价指标。
S1030、对获得的生态环境评价体系中的第一次生态环境评价指标根据指标计算原则进行计算并进行标准化处理，得到标准化生态环境评价指标。
利用降水距平、人口密度、城镇人口比例、水资源利用率、生活污水污染负荷、生活垃圾污染负荷、畜禽养殖污染负荷、农业面源污染负荷、建设用地比例、植被覆盖率、土壤侵蚀模数、水体氨氮含量、水体高锰酸盐指数含量、水体总磷含量、水体总氮含量、水土流失治理率、污水处理率和生活垃圾无害化处理率指标计算原则对生态环境评价指标进行计算，示例性的：城镇人口比例中利用城镇人口比例＝城镇人口/总人口，统计出单元内城镇人口占总人口的比例，可以表示区域人口城镇化水平。再参考各类的标准条款对生态环境评价指标进行标准化处理，得到无量纲、具有可比性的标准化生态环境评价指标。
S1040、根据GIS利用空间插值法对空间分析指标进行计算，得到插值点的插值：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
空间插值方法依赖于反距离的幂值，根据监测到的水质状态，拓展到面上得到各乡镇对水质监测指标的影响，算法描述如下：
(1)利用距离函数求出各离散点与插值点的距离：
其中，(x，y)为插值点坐标，(xi，yi)为离散点坐标。
(2)利用权重函数计算各个离散点的权重：
其中，P为幂参数，n为离散点个数。
(3)计算插值点的插值：
其中，wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点。
遥感指标的计算示例性的：植被覆盖率指以研究区域为单位，乔木林、灌木林与草地等林草植被面积之和占区域土地面积的比例，植被覆盖率的计算方法为基于遥感影像解译得到的土地利用分类图，并分区域统计植被覆盖区域的面积，计算公式为：林草覆盖率＝(林地面积+草地面积)/研究区域土地总面积×100％
S1050、使用ArcGIS工具对插值进行区域统计分析，得到可视化的生态环境指标；
根据插值，以乡镇为单位进行空间区域统计，其中插值结果为栅格数据，乡镇为矢量数据，利用ArcGIS工具中的Zonal statistics工具，将矢量数据和栅格数据的属性表进行链接，统计各乡镇覆盖范围内插值结果的均值，得到乡镇对水质监测指标的潜在影响分级情况。实现各指标可视化，能够以地图的形式进行展示，实现数据传递速度快和显示的多维性，可以更直观的展示数据信息。
S1060、利用五级标度法对生态环境指标进行处理，得到判断矩阵后对判断矩阵进行计算，得到各层指标的权重值；
五级标度法判断三个因子的相对重要性程度，构建判断矩阵可以采用专家打分的方法。构建好多层次评价指标体系及判断矩阵后，依照AHP层次分析法依次求取层次单排序、最大特征根并进行一致性判断，最终得到各层指标的权重值。
层次分析方法将定性分析过程定量化，其基本原理是将需要解决的复杂问题拆分成若干简单问题，不同的问题又对应不同的解决方案便可构成层次结构，然后逐层判断所有指标的相对重要性，构造判断矩阵。计算出判断矩阵的特征向量，特征向量的分量即为对应元素单排序的权重值。以此类推，可以得到最底层指标对于最上层总体目标的权重排序。
S1070、建立计算模型，通过权重值和标准化生态环境评价指标计算得到生态环境综合评价指数。
建立的计算模型为：
ESIij＝Yij·βj
其中ESIij表示指标层Cij的水源地生态环境评价指数；Yij表示指标Cij标准化值；βi表示指标层Ci的综合权重值。
各子系统水源地生态环境评价指数计算模型：
其中ESIkj表示各子系统的水源地生态环境评价指数，ESIij表示第i项指标的水源地生态环境评价指数。
系统水源地生态环境评价指数计算模型:
其中ESIj表示水源地生态环境评价指数，ESIkj表示第k个子系统的第j项指标的水源地生态环境评价指数。
实施例11
如图11所示，一种电子设备，包括存储器1101和处理器1102，所述存储器1101用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器1102执行以实现上述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序使计算机执行时实现如上述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器1101中，并由处理器1102执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令用于描述计算机程序在计算机设备中的执行过程。
计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备可包括，但不仅限于，存储器1101、处理器1102。本领域技术人员可以理解，本实施例仅仅是计算机设备的示例，并不构成对计算机设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器1102可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器1102、数字信号处理器1102(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgRAM503mableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器1102可以是微处理器1102或者该处理器1102也可以是任何常规的处理器1102等。
存储器1101可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器1101也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器1101还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1101用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据。存储器1101还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；
将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
2.根据权利要求1所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，其特征在于，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标，包括：
以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
3.根据权利要求2所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，其特征在于，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数，包括：
将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
4.根据权利要求1所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法，其特征在于，将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标，包括：
利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
5.一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，其特征在于，包括：
获取模块，将DPSIR模型结合地理空间信息、遥感影像数据和地物特征指标，输出生态环境评价指标体系；
标准化模块，将所述生态环境评价指标体系中的第一次生态环境评价指标利用指标计算原则进行计算和标准化处理，输出标准化生态环境评价指标；
可视化模块，将所述标准化生态环境评价指标利用GIS和RS技术进行空间化处理，输出生态环境指标；
计算模块，将所述生态环境指标结合标准化生态环境评价指标依次经过层次分析法和计算模型进行计算，输出生态环境综合评价指数。
6.根据权利要求5所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，其特征在于，所述可视化模块，包括：
空间插值单元，以乡镇为单元，利用GIS技术将空间分析指标通过空间插值方法进行计算，输出插值点的插值，计算公式为：
其中wi为权重，Z(xi，yi)为离散点，Z(x，y)为插值点；
区域统计分析单元，根据所述插值进行区域统计分析，输出生态环境指标。
7.根据权利要求6所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，其特征在于，所述计算模块，包括：
五级标度法单元，将所述生态环境指标利用五级标度法进行判断，输出判断矩阵；
权重值单元，对所述判断矩阵进行计算，输出各层指标的权重值；
计算单元，利用生态环境评价指数的计算模型对所述权重值进行计算，输出生态环境综合评价指数。
8.根据权利要求5述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价装置，其特征在于，所述标准化模块，包括：
指标计算单元，利用指标计算原则对所述第一次生态环境评价指标进行计算，输出第二次生态环境评价指标；
标准化处理单元，将所述第二次生态环境评价指标进行标准化处理，输出标准化生态环境评价指标。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如权利要求1～4中任一项所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序使计算机执行时实现如权利要求1～4中任一项所述的一种基于DPSIR模型的生态环境评价方法。
Priority Applications (1)
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| CN202010287190.5A CN111523088A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种基于dpsir模型的生态环境评价方法 |
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2020
- 2020-04-13 CN CN202010287190.5A patent/CN111523088A/zh active Pending
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