CN111680866A - 一种海洋生态保护重要性的评价方法、应用和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海洋生态保护重要性的评价方法，步骤如下：第一步，海洋生物集中分布区及典型海洋生态系统边界确定；第二步，开展生物多样性维护功能重要性评价；第三步，开展海岸防护功能重要性评价；第四步，开展海洋生态敏感性评价；第五步，集成分析。本方法解决了现有海洋生态保护红线随意性、主观性较大，缺乏科学评估标准等主要问题，从而为开展其海洋生态保护红线评估调整划定等工作提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于海洋技术领域，尤其是一种海洋生态保护重要性的评价方法、应用和装置。
背景技术
近年来，海洋环境污染、资源枯竭、生物多样性下降、自然灾害频发等生态环境问题已经严重影响人类社会可持续发展，根据生态服务功能需求、保护生态系统完整性和生态过程可持续性的需要，开展生态服务功能重要性和生态敏感性评价，确定不同类型的海洋生态保护重要区的空间范围和保护面积，对于保护生物多样性，减少人类对脆弱生态系统的干扰，维持生态系统重要生态功能，解决现有生态环境问题具有重要意义。陆地上通常根据景观类型和物种分布进行分类管理，较好地对生物多样性进行保护，但海洋的生境景观不如陆地丰富和直观，物种分布的可见性也较差，因此相对于陆地生态系统，海洋生态保护重要区的评估技术和方法都不是很成熟。国际上，加拿大渔业与海洋部、生物多样性公约等组织，提出了生态和生物重要性区域的评估标准，主要包括独特性、生物生产力、健康影响、自然性、恢复力、物种生活史的重要性、生物多样性等方面。国内开展情况来看，目前针对海洋生态重要性评价主要是针对局部区域开展，如滨海湿地(傅明珠，2014)、海岸带区域(王传胜，2016)，尚没有针对全海域的较为完善系统的海洋生态重要性评价技术方法，海洋生态红线划定技术指南仅给出了海洋生态保护重要区的类型以及原则性划定建议，对于如何开展评价，确定生态保护重要区并未给出可实际操作的准则。
目前我国海洋生态区划最为主要的成果为各省划定发布的海洋生态红线，但《海洋生态红线划定技术指南》，采用指标下达和定性识别的方法的方式，首先由国家确定各沿海省红线划定面积控制指标，然后由各省对省辖海域内进行生态环境问题分析与开发利用需求分析，明确本地区亟待解决的主要生态问题，识别主要生态风险，在此基础上识别和确定重要河口、重要滨海湿地、特别保护海岛、海洋保护区、自然景观及历史文化遗迹、珍稀濒危物种集中分布区、重要渔业水域、重要滨海旅游区、重要砂质岸线及邻近海域、沙源保护海域、红树林、珊瑚礁及海草床等十三种海洋生态红线区类型，最后结合国家下达的红线区划指标，确定海洋生态保护红线的范围和边界。
现有的海洋生态保护红线划定的技术总体上是合理的，十三种类型基本代表了我国急需保护的典型海洋生境，但同时也存在一定问题，具体如下：
一、缺乏量化评价，仅采取定性识别。海洋生态保护红线在划定前期缺乏对区域海洋生态系统本身生态服务功能、生态敏感性等的科学评估，从划定结果看，存在大量划远不划近，多划凑指标、划定结果存在较强的主观性与随意性等情况。比如发挥着重要海洋生态服务功能的典型海洋生态系统红树林、珊瑚礁、海草床等并未全部划入海洋生态保护红线。
二、直接套用管理边界。由于缺乏对典型生态系统边界的确定和评价，各省的海洋生态保护红线的区划成果大多存在套用保护区、海洋功能区划等管理边界，比如很多渔业增养殖区则套用功能区划等成果作为重要渔业海域大面积被划入海洋生态保护红线。
三、红线区类型设置上过多考虑了社会经济要素。海洋生态保护重要区评价应是对一定区域的海洋生态内在价值和自然属性的客观描述，即在生态意义上比其他海域更为重要的区域，而不是以人类开发利用价值、获取产品与服务重要程度的描述，但现有海洋生态红线的区划结果中重要滨海旅游区等类型并不是以生态价值为优先考量，而是以方便人类开发利用和获取旅游服务为优先考量。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术环境压力胁迫问题的不足之处，提供一种海洋生态保护重要性的评价方法、应用和装置，该方法解决了现有海洋生态保护红线随意性、主观性较大，缺乏科学评估标准等主要问题，从而为开展其海洋生态保护红线评估调整划定等工作提供了依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种海洋生态保护重要性的评价方法，步骤如下：
第一步，海洋生物集中分布区及典型海洋生态系统边界确定
1)海洋保护物种集中分布区
以保护物种为目标，基于分布现状确定集中分布区域，物种集中区域的确定采用物种分布模型进行评估，以国家一、二级保护物种和除此之外的具有重要保护价值的物种为保护目标，全面收集区域动植物多样性和环境资源数据，建立物种分布数据库；根据关键物种分布点的环境信息和背景信息，应用物种分布模型量化物种对环境的依赖关系，从而预测任何一点某物种分布的概率，结合关键物种的实际分布范围确定集中区域；
2)海洋经济鱼类集中分布区
以经济鱼类为目标，全面收集渔业三场一通道、渔业种质资源相关数据，确定重要渔业资源产卵场及水产种质资源保护区；
3)红树林
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的红树林斑块；
红树林生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定红树林斑块的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
4)珊瑚礁
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的珊瑚礁斑块；
珊瑚礁生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处珊瑚礁的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
5)海草床
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的海草床斑块；
海草床生态系统采用水下声纳扫描、无人机拍摄、水下机器人拍摄、卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处海草床的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
6)河口
位于河流和海洋生态系统的交汇处，为河流的终段，是河流和海洋的结合地段；
采用遥感识别方法，已知河流入海区位，依据河口地貌学方法，以河口岸线或入海河道宽度突变位置为河口-河流分界，围封河口水域的海岸线的包络线为河口-海洋分界，并结合遥感影像，修正河口与海洋的分界，完成河口的识别划定；
7)滩涂湿地及浅海水域湿地
调查范围内斑块面积大于等于1公顷的湿地斑块；
滩涂湿地及浅海水域湿地采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处湿地重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
8)海岛
采用遥感识别方法，依据海岛地貌学方法，以围封海岛岛体的海岸线的包络线为界，并结合遥感影像，完成海岛的识别划定；
第二步，开展生物多样性维护功能重要性评价
首先，确定评价指标；
其次，评价指标分级赋分：
分别对评价指标进行计算及评价，并对其重要性进行赋分，评价指标分级赋分标准如下：
第三，海洋生物多样性维护功能集成评价：
海洋生物多样性维护功能重要性依据物种层次和生态系统层次重要性评价结果进行集成，形成全域海洋生态重要性评价结果：
[海洋生物多样性维护功能重要性]＝Max([物种层次生物多样性维护功能重要性],[生态系统层次海洋生物多样性维护功能重要性])；
第三步，开展海岸防护功能重要性评价
识别承担海岸防护功能的区域，评价海岸防护功能的相对重要程度，优先将原真性和完整性高、需优先保护的区域划入极重要等级，区域边界向陆一侧为建设退缩线，向海一侧根据自然地理边界确定；
第四步，开展海洋生态敏感性评价
海洋生态敏感性指，本评估仅考虑生态系统本身的脆弱性、敏感性而不考虑对人为因素的敏感性，因此对海岸侵蚀及沙源流失敏感性进行评价：
首先，计算海岸侵蚀敏感性得分：
基于自然因素指标以及动态因素指标：
[海岸侵蚀敏感性]＝(N+M)/2
式中，N为海岸自然因素敏感性分级，M为海岸侵蚀动态因素敏感性分级，其中，N＝(g×0.6+h×0.2+Hw×0.2)/3，g为海岸地貌类型，h为风暴潮最大增水，Hw为平均波高，M为海岸侵蚀速率，各因子赋值如下：
将最终的敏感性值分为5级，高：4.1-5.0，较高：3.1-4.0，中等：2.1-3.0，较低：1.1-2.0和低：0.1-1.0；
其次，将岸线敏感性结果输出为岸滩敏感性结果，基于岸线敏感性评价结果，将地貌类型为砂质海岸且评价等级为极敏感的岸段向海一侧波基面延伸，形成敏感性高的临近海域区域；
第五步，集成分析
对海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果进行集成，用最大值法，取海洋海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果的较高等级，作为生态保护重要性等级的初判结果，生态系统服务功能极重要、重要以及生态极敏感、敏感等级的区域能够作为生态保护极重要区备选区域，并能够结合生物洄游通道对生态保护极重要等级的区域进行边界修正，通过聚合工具将相对聚集或邻近的图斑聚合为相对完整连片图斑，输出海洋生态保护重要性评价结果。
而且，所述第一步1)中物种分布模型包括回归模型、分类树和混合大量简单模型的神经网络、随机森林。
而且，所述第一步3)中遥感识别参考《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》，采取人机交互式的方式对监测区域内红树林和裸滩进行解译，解译时，影像放大，放大到的尺度能够做到矢量边界与红树林边界重合，对于难以辨认的，结合野外实测进行；影像解译过程中，多幅影像叠加对比，无变化区域以最高精度影像为准，有变化区域以最新影像为准。
而且，所述第一步4)中基于遥感图像对珊瑚礁进行分类包括以下几个步骤：
水下地形遥感反演模式建立，获取珊瑚礁的水下地形数据；底质光谱测量与特征分析，分析各类底质光谱特征，确定不同底质光谱的可分性，为珊瑚礁遥感监测提供光谱数据；珊瑚礁信息提取，基于高分辨率的遥感影像，利用识别模型，开展珊瑚礁信息提取。
而且，所述第一步5)监测方法依据《海草床生态监测技术规程HY/T 083-2005》，在调查范围内进行之字型巡航，利用成像声纳得到研究海域底栖植被的回声图像，在有类似海草物种回声的海域，进行水下机器人或水上无人机拍摄，以确定回声类型；重点监测海草床分布区的边缘线，记录每个边缘位置的GPS定位、声纳回声、影像资料；以1:10000地图为基础，根据GPS定位，结合声纳信号和水下或无人机摄像以及卫星遥感数据，绘制海草床的分布范围，计算分布面积，得到海草床生态系统水上、水下现状的影像资料。
而且，所述第一步6)中河口包括从近口段的潮区界至口外海滨段的淡水舌锋缘之间的永久性水域，和水下三角洲、拦门沙、沙脊、浅滩，以及河口系统四周冲积的泥/沙滩，沙州、包括水下部分的沙岛，植被盖度<30％；
其中，潮区界的潮差为零。
而且，所述第一步7)中生态监测方法依据《滨海湿地生态监测技术规程HYT080-2005》，监测类型、分布、面积、植被以及生态指标；
遥感识别依据《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》和《全国湿地资源调查技术规程》，采取人机交互式的方式对进行解译。
而且，所述第一步第三步中承担海岸防护功能的区域包括具有生物防护作用的区域和具有物理防护作用的区域；
所述需优先保护的区域为红树林、盐沼或基岩海岸；
或者，所述第四步中自然因素指标包括海岸地貌类型及利用现状、风暴潮最大增水、平均波高，所述动态因素指标包括海岸侵蚀速率。
如上所述的海洋生态保护重要性的评价方法在海洋保护方面中的应用。
实施如上所述的海洋生态保护重要性的评价方法的装置，所述装置包括输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块、输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块和输出海洋生态保护重要性区域模块，所述输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块依次相连接设置，所述输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块和输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块的输出端均与输出海洋生态保护重要性区域模块的输入端相连接设置。
本发明取得的优点和积极效果为：
1、本发明方法结合我国海洋生态实际情况，设计出一套定量和定性相结合的生态服务功能重要性和生态敏感性评估指标与方法，评价结果能够在宏观上客观反映评价区域内生态服务功能较高、生态较敏感的区域；评价单元上以生态系统、生物集中分布区等为边界，结果可以直接用于海洋生态保护红线划定等应用实践，支撑海洋生态资源空间化管理；评价指标标准上没有一刀切的设定阈值，而是采用相对阈值确定，即在评价区域内根据评价指标作出相对重要程度的判别，解决了现有海洋生态保护红线随意性、主观性较大，缺乏科学评估标准等主要问题，从而为开展其海洋生态保护红线评估调整划定等工作提供了依据。依据方法发明了一种流程化评价装置，输入标准化数据，按照操作流程可实现评价结果的集成、输出。
2、本发明方法基于目前国际通用的生态区划评价要点——生态服务功能重要性和生态敏感性，结合我国海洋生态实际情况，设计出一套定量和定性相结合的生态保护重要性评估指标与方法，评价结果能够在宏观上客观反映评价区域内生态服务功能较高、生态较敏感的区域，解决了现有海洋生态保护红线随意性、主观性较大，缺乏科学评估标准等主要问题，从而为开展其海洋生态保护红线评估调整划定等工作提供了依据。
3、本发明方法避免了以栅格为单元的传统生态评价方法，而是以海洋生物集中分布区、典型海洋生态系统分布识别等作为前提，识别过程考虑了地理、水体、生物等要素，确定每一分区单元的独立空间，在此基础上借助生境规模、生物生产力、完整性、特殊性等指标进行评价，评价更为重要和敏感的区域，保证了分区结果有明确的评价结论，结果可以直接用于海洋生态保护红线划定等应用实践，支撑海洋生态资源空间化管理。
4、由于海洋生态系统高度的流动性、连通性等特征，很难对生物生产力、生境规模等指标给出绝对评价标准，因此本评价方法没有一刀切的设定评价指标标准，而是采用相对阈值确定，即在评价区域内根据评价指标作出相对重要程度的判别，这一评价方法也符合地方划定海洋生态红线的实际需求，如对于分布于浙江、福建、广东、广西、海南五省的红树林，在评估生物多样性维护功能重要性时，广东省20公顷以上的红树林斑块可以评为极重要，而海南省则100公顷以上的红树林斑块评为极重要，各省可依据其生态本底情况和资源禀赋灵活开展评估。
附图说明
图1为本发明方法的一种工艺流程图；
图2为本发明装置的一种结构连接框图；
图3为本发明中一种海洋生态保护重要性评价结果图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
一种海洋生态保护重要性的评价方法，步骤如下：
第一步，海洋生物集中分布区及典型海洋生态系统边界确定
1)海洋保护物种集中分布区
以保护物种为目标，基于分布现状确定集中分布区域，物种集中区域的确定采用物种分布模型进行评估，以国家一、二级保护物种和除此之外的具有重要保护价值的物种为保护目标，全面收集区域动植物多样性和环境资源数据，建立物种分布数据库；根据关键物种分布点的环境信息和背景信息，应用物种分布模型量化物种对环境的依赖关系，从而预测任何一点某物种分布的概率，结合关键物种的实际分布范围确定集中区域；
2)海洋经济鱼类集中分布区
以经济鱼类为目标，全面收集渔业三场一通道、渔业种质资源相关数据，确定重要渔业资源产卵场及水产种质资源保护区；
3)红树林
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的红树林斑块；
红树林生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定红树林斑块的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
4)珊瑚礁
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的珊瑚礁斑块；
珊瑚礁生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处珊瑚礁的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
5)海草床
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的海草床斑块；
海草床生态系统采用水下声纳扫描、无人机拍摄、水下机器人拍摄、卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处海草床的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
6)河口
位于河流和海洋生态系统的交汇处，为河流的终段，是河流和海洋的结合地段；
采用遥感识别方法，已知河流入海区位，依据河口地貌学方法，以河口岸线或入海河道宽度突变位置为河口-河流分界，围封河口水域的海岸线的包络线为河口-海洋分界，并结合遥感影像，修正河口与海洋的分界，完成河口的识别划定；
7)滩涂湿地及浅海水域湿地
调查范围内斑块面积大于等于1公顷的湿地斑块；
滩涂湿地及浅海水域湿地采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处湿地重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
8)海岛
采用遥感识别方法，依据海岛地貌学方法，以围封海岛岛体的海岸线的包络线为界，并结合遥感影像，完成海岛的识别划定；
第二步，开展生物多样性维护功能重要性评价
首先，确定评价指标；
其次，评价指标分级赋分：
分别对评价指标进行计算及评价，并对其重要性进行赋分，评价指标分级赋分标准如下：
第三，海洋生物多样性维护功能集成评价：
海洋生物多样性维护功能重要性依据物种层次和生态系统层次重要性评价结果进行集成，形成全域海洋生态重要性评价结果：
[海洋生物多样性维护功能重要性]＝Max([物种层次生物多样性维护功能重要性],[生态系统层次海洋生物多样性维护功能重要性])；
第三步，开展海岸防护功能重要性评价
识别承担海岸防护功能的区域，评价海岸防护功能的相对重要程度，优先将原真性和完整性高、需优先保护的区域划入极重要等级，区域边界向陆一侧为建设退缩线，向海一侧根据自然地理边界确定；
第四步，开展海洋生态敏感性评价
海洋生态敏感性指，本评估仅考虑生态系统本身的脆弱性、敏感性而不考虑对人为因素的敏感性，因此对海岸侵蚀及沙源流失敏感性进行评价：
首先，计算海岸侵蚀敏感性得分：
基于自然因素指标以及动态因素指标：
[海岸侵蚀敏感性]＝(N+M)/2
式中，N为海岸自然因素敏感性分级，M为海岸侵蚀动态因素敏感性分级，其中，N＝(g×0.6+h×0.2+Hw×0.2)/3，g为海岸地貌类型，h为风暴潮最大增水，Hw为平均波高，M为海岸侵蚀速率，各因子赋值如下：
将最终的敏感性值分为5级，高：4.1-5.0，较高：3.1-4.0，中等：2.1-3.0，较低：1.1-2.0和低：0.1-1.0；
其次，将岸线敏感性结果输出为岸滩敏感性结果，基于岸线敏感性评价结果，将地貌类型为砂质海岸且评价等级为极敏感的岸段向海一侧波基面延伸，形成敏感性高的临近海域区域；
第五步，集成分析
对海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果进行集成，用最大值法，取海洋海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果的较高等级，作为生态保护重要性等级的初判结果，生态系统服务功能极重要、重要以及生态极敏感、敏感等级的区域能够作为生态保护极重要区备选区域，并能够结合生物洄游通道对生态保护极重要等级的区域进行边界修正，通过聚合工具将相对聚集或邻近的图斑聚合为相对完整连片图斑，输出海洋生态保护重要性评价结果。
本发明基于基于海洋自然属性、生态系统功能属性、自然资源和环境条件，进行海洋生态服务功能重要性、生态敏感性分析，科学界定对国家和区域安全具关键作用的重要生态区域，本发明方法的工艺流程图可以如图1所示。
更具体地，相关步骤如下：
第一步，海洋生物集中分布区及典型海洋生态系统边界确定
1)海洋保护物种集中分布区
以保护物种为目标，基于分布现状确定集中分布区域。物种集中区域的确定采用物种分布模型进行评估，以国家一、二级保护物种和其他具有重要保护价值的物种为保护目标，全面收集区域动植物多样性和环境资源数据，建立物种分布数据库。根据关键物种分布点的环境信息和背景信息，应用物种分布模型量化物种对环境的依赖关系，从而预测任何一点某物种分布的概率，结合关键物种的实际分布范围确定集中区域。常用的物种分布模型主要包括回归模型、分类树和混合大量简单模型的神经网络、随机森林等。
2)海洋经济鱼类集中分布区
以经济鱼类为目标，全面收集渔业三场一通道、渔业种质资源相关数据，确定重要渔业资源产卵场及水产种质资源保护区。
3)红树林
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的红树林斑块。
红树林生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定红树林斑块的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围。
遥感识别参考《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》，采取人机交互式的方式对监测区域内红树林和裸滩进行解译。解译时，影像放大到合适尺度，尽量做到矢量边界与红树林边界重合，对于难以辨认的，结合野外实测进行。影像解译过程中，多幅影像叠加对比，无变化区域以最高精度影像为准，有变化区域以最新影像为准。
4)珊瑚礁
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的珊瑚礁斑块。
珊瑚礁生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处珊瑚礁的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围。
基于遥感图像对珊瑚礁进行分类一般包括以下几个步骤：水下地形遥感反演模式建立，获取珊瑚礁的水下地形数据；底质光谱测量与特征分析，分析各类底质光谱特征，确定不同底质光谱的可分性，为更加细致的珊瑚礁遥感监测提供光谱数据；珊瑚礁信息提取，基于高分辨率的遥感影像，利用识别模型，开展珊瑚礁信息提取。
5)海草床
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的海草床斑块。
海草床生态系统采用水下声纳扫描、无人机拍摄、水下机器人拍摄、卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处海草床的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围。
监测方法依据《海草床生态监测技术规程HY/T 083-2005》，在调查范围内进行“之”字型巡航，利用成像声纳得到研究海域底栖植被的回声图像，在有类似海草物种回声的海域，进行水下机器人或水上无人机拍摄，以确定回声类型。重点监测海草床分布区的边缘线，记录每个边缘位置的GPS定位、声纳回声、影像资料。以1:10000地图为基础，根据GPS定位，结合声纳信号和水下或无人机摄像以及卫星遥感数据，绘制海草床的分布范围，计算分布面积，得到海草床生态系统水上、水下现状的影像资料。
6)河口
位于河流和海洋生态系统的交汇处，为河流的终段，是河流和海洋的结合地段。包括从近口段的潮区界(潮差为零)至口外海滨段的淡水舌锋缘之间的永久性水域，和水下三角洲、拦门沙、沙脊、浅滩等，以及河口系统四周冲积的泥/沙滩，沙州、沙岛(包括水下部分)，植被盖度<30％。
采用遥感识别方法，已知河流入海区位，依据河口地貌学方法，以河口岸线或入海河道宽度突变位置为河口-河流分界，围封河口水域的海岸线的包络线为河口-海洋分界，并结合遥感影像，修正河口与海洋的分界，完成河口的识别划定。
7)滩涂湿地及浅海水域湿地
调查范围内斑块面积大于等于1公顷的湿地斑块。
滩涂湿地及浅海水域湿地采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处湿地重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围。
生态监测方法依据《滨海湿地生态监测技术规程HYT080-2005》，监测类型、分布、面积、植被以及生态指标等。
遥感识别依据《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》和《全国湿地资源调查技术规程》，采取人机交互式的方式对进行解译。
8)海岛
采用遥感识别方法，依据海岛地貌学方法，以围封海岛岛体的海岸线的包络线为界，并结合遥感影像，完成海岛的识别划定。
第二步，开展生物多样性维护功能重要性评价
首先，确定评价指标。分别从物种层次和生态系统层次进行海洋生物多样性维护功能重要性评价，从种群规模重要性，分布区域重要性，生境规模等角度建立评价指标22个。
其次，评价指标分级赋分
分别对评价指标进行计算及评价，并对其重要性进行赋分，评价指标分级赋分标准见表1。
其中底栖生物多样性指标利用底栖生物的监测数据，计算器物种数、密度、生物量的年均值，并依据Shannon-Wiener多样性指数计算公式并在ArcGIS中对进行栅格运算，并依据等分法将其分为生物多样性高、中、低等级。
在ArcGIS中对红树林、珊瑚礁、海草床等斑块面积、覆盖度等进行自然断裂法，将其分为高、中等级。
表1生物多样性维护功能重要性评价指标分级赋分标准
第三，海洋生物多样性维护功能集成评价。
海洋生物多样性维护功能重要性依据物种层次和生态系统层次重要性评价结果进行集成，形成全域海洋生态重要性评价结果。
[海洋生物多样性维护功能重要性]＝Max([物种层次生物多样性维护功能重要性],[生态系统层次海洋生物多样性维护功能重要性])
第三步，开展海岸防护功能重要性评价
识别承担海岸防护功能的区域，包括沿海防护林、红树林、盐沼等具有生物防护作用的区域以及基岩海岸、生态海堤等具有物理防护作用的区域。评价海岸防护功能的相对重要程度，优先将原真性和完整性高、需优先保护的红树林、盐沼、基岩海岸等区域划入极重要等级，区域边界向陆一侧为一定距离的建设退缩线，向海一侧根据自然地理边界确定。
第四步，开展海洋生态敏感性评价
海洋生态敏感性指，本评估仅考虑生态系统本身的脆弱性、敏感性而不考虑对人为因素的敏感性，因此对海岸侵蚀及沙源流失敏感性进行评价。
首先，计算海岸侵蚀敏感性得分。
基于海岸地貌类型及利用现状、风暴潮最大增水、平均波高等自然因素指标以及海岸侵蚀速率等动态因素指标。
[海岸侵蚀敏感性]＝(N+M)/2
式中，N为海岸自然因素敏感性分级，M为海岸侵蚀动态因素敏感性分级，其中，N＝(g×0.6+h×0.2+Hw×0.2)/3，g为海岸地貌类型，h为风暴潮最大增水，Hw为平均波高，M为海岸侵蚀速率，各因子赋值见下表。
表2海岸侵蚀敏感性评价因子分级赋值
将最终的敏感性值分为5级，高(4.1-5.0)，较高(3.1-4.0)，中等(2.1-3.0)，较低(1.1-2.0)和低(0.1-1.0)。
其次，将岸线敏感性结果输出为岸滩敏感性结果。基于岸线敏感性评价结果，针对砂质海岸沙源流失等风险，将地貌类型为砂质海岸且评价等级为极敏感的岸段向海一侧波基面延伸，形成敏感性高的临近海域区域。
第五步，集成分析
对海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果进行集成，用最大值法，取海洋海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果的较高等级，作为生态保护重要性等级的初判结果，生态系统服务功能极重要、重要以及生态极敏感、敏感等级的区域可作为生态保护极重要区备选区域，并可结合生物洄游通道等对生态保护极重要等级的区域进行边界修正，通过聚合工具将相对聚集或邻近的图斑聚合为相对完整连片图斑，输出海洋生态保护重要性评价结果图，如图3所示。
实施如上所述的海洋生态保护重要性的评价方法的装置，如图2所示，所述装置包括输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块、输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块和输出海洋生态保护重要性区域模块，所述输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块依次相连接设置，所述输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块和输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块的输出端均与输出海洋生态保护重要性区域模块的输入端相连接设置。
较优地，所述装置可以为Arcgis，该装置首先确定生物集中分布区和生态系统边界，其次对边界内各评价指标进行评价赋分，确定区域指标得分，一个区域多项指标则取高分作为最后得分，分别输出得到生物多样性维护功能集中要区，海岸防护功能集中要区，海洋侵蚀及沙源流失极敏感区，最后利用gis的合并功能，形成海洋生态保护重要性区域分布图。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (10)
1.一种海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：步骤如下：
第一步，海洋生物集中分布区及典型海洋生态系统边界确定
1)海洋保护物种集中分布区
以保护物种为目标，基于分布现状确定集中分布区域，物种集中区域的确定采用物种分布模型进行评估，以国家一、二级保护物种和除此之外的具有重要保护价值的物种为保护目标，全面收集区域动植物多样性和环境资源数据，建立物种分布数据库；根据关键物种分布点的环境信息和背景信息，应用物种分布模型量化物种对环境的依赖关系，从而预测任何一点某物种分布的概率，结合关键物种的实际分布范围确定集中区域；
2)海洋经济鱼类集中分布区
以经济鱼类为目标，全面收集渔业三场一通道、渔业种质资源相关数据，确定重要渔业资源产卵场及水产种质资源保护区；
3)红树林
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的红树林斑块；
红树林生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定红树林斑块的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
4)珊瑚礁
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的珊瑚礁斑块；
珊瑚礁生态系统采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处珊瑚礁的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
5)海草床
调查范围内斑块面积大于等于0.05公顷的海草床斑块；
海草床生态系统采用水下声纳扫描、无人机拍摄、水下机器人拍摄、卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处海草床的重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
6)河口
位于河流和海洋生态系统的交汇处，为河流的终段，是河流和海洋的结合地段；
采用遥感识别方法，已知河流入海区位，依据河口地貌学方法，以河口岸线或入海河道宽度突变位置为河口-河流分界，围封河口水域的海岸线的包络线为河口-海洋分界，并结合遥感影像，修正河口与海洋的分界，完成河口的识别划定；
7)滩涂湿地及浅海水域湿地
调查范围内斑块面积大于等于1公顷的湿地斑块；
滩涂湿地及浅海水域湿地采用卫星遥感图片解译和实地调查相结合的方法，在地图上确定每处湿地重要边界点，并在GIS图上绘制其分布范围；
8)海岛
采用遥感识别方法，依据海岛地貌学方法，以围封海岛岛体的海岸线的包络线为界，并结合遥感影像，完成海岛的识别划定；
第二步，开展生物多样性维护功能重要性评价
首先，确定评价指标；
其次，评价指标分级赋分：
分别对评价指标进行计算及评价，并对其重要性进行赋分，评价指标分级赋分标准如下：
第三，海洋生物多样性维护功能集成评价：
海洋生物多样性维护功能重要性依据物种层次和生态系统层次重要性评价结果进行集成，形成全域海洋生态重要性评价结果：
[海洋生物多样性维护功能重要性]＝Max([物种层次生物多样性维护功能重要性],[生态系统层次海洋生物多样性维护功能重要性])；
第三步，开展海岸防护功能重要性评价
识别承担海岸防护功能的区域，评价海岸防护功能的相对重要程度，优先将原真性和完整性高、需优先保护的区域划入极重要等级，区域边界向陆一侧为建设退缩线，向海一侧根据自然地理边界确定；
第四步，开展海洋生态敏感性评价
海洋生态敏感性指，本评估仅考虑生态系统本身的脆弱性、敏感性而不考虑对人为因素的敏感性，因此对海岸侵蚀及沙源流失敏感性进行评价：
首先，计算海岸侵蚀敏感性得分：
基于自然因素指标以及动态因素指标：
[海岸侵蚀敏感性]＝(N+M)/2
式中，N为海岸自然因素敏感性分级，M为海岸侵蚀动态因素敏感性分级，其中，N＝(g×0.6+h×0.2+Hw×0.2)/3，g为海岸地貌类型，h为风暴潮最大增水，Hw为平均波高，M为海岸侵蚀速率，各因子赋值如下：
将最终的敏感性值分为5级，高：4.1-5.0，较高：3.1-4.0，中等：2.1-3.0，较低：1.1-2.0和低：0.1-1.0；
其次，将岸线敏感性结果输出为岸滩敏感性结果，基于岸线敏感性评价结果，将地貌类型为砂质海岸且评价等级为极敏感的岸段向海一侧波基面延伸，形成敏感性高的临近海域区域；
第五步，集成分析
对海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果进行集成，用最大值法，取海洋海洋生物多样性维护功能重要性、海岸防护功能重要性、海岸侵蚀及沙源流失敏感性评价结果的较高等级，作为生态保护重要性等级的初判结果，生态系统服务功能极重要、重要以及生态极敏感、敏感等级的区域能够作为生态保护极重要区备选区域，并能够结合生物洄游通道对生态保护极重要等级的区域进行边界修正，通过聚合工具将相对聚集或邻近的图斑聚合为相对完整连片图斑，输出海洋生态保护重要性评价结果。
2.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步1)中物种分布模型包括回归模型、分类树和混合大量简单模型的神经网络、随机森林。
3.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步3)中遥感识别参考《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》，采取人机交互式的方式对监测区域内红树林和裸滩进行解译，解译时，影像放大，放大到的尺度能够做到矢量边界与红树林边界重合，对于难以辨认的，结合野外实测进行；影像解译过程中，多幅影像叠加对比，无变化区域以最高精度影像为准，有变化区域以最新影像为准。
4.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步4)中基于遥感图像对珊瑚礁进行分类包括以下几个步骤：
水下地形遥感反演模式建立，获取珊瑚礁的水下地形数据；底质光谱测量与特征分析，分析各类底质光谱特征，确定不同底质光谱的可分性，为珊瑚礁遥感监测提供光谱数据；珊瑚礁信息提取，基于高分辨率的遥感影像，利用识别模型，开展珊瑚礁信息提取。
5.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步5)监测方法依据《海草床生态监测技术规程HY/T 083-2005》，在调查范围内进行之字型巡航，利用成像声纳得到研究海域底栖植被的回声图像，在有类似海草物种回声的海域，进行水下机器人或水上无人机拍摄，以确定回声类型；重点监测海草床分布区的边缘线，记录每个边缘位置的GPS定位、声纳回声、影像资料；以1:10000地图为基础，根据GPS定位，结合声纳信号和水下或无人机摄像以及卫星遥感数据，绘制海草床的分布范围，计算分布面积，得到海草床生态系统水上、水下现状的影像资料。
6.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步6)中河口包括从近口段的潮区界至口外海滨段的淡水舌锋缘之间的永久性水域，和水下三角洲、拦门沙、沙脊、浅滩，以及河口系统四周冲积的泥/沙滩，沙州、包括水下部分的沙岛，植被盖度<30％；
其中，潮区界的潮差为零。
7.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步7)中生态监测方法依据《滨海湿地生态监测技术规程HYT080-2005》，监测类型、分布、面积、植被以及生态指标；
遥感识别依据《海洋监测技术规程第7部分：卫星遥感技术方法(HYT 17.7-2013)》和《全国湿地资源调查技术规程》，采取人机交互式的方式对进行解译。
8.根据权利要求1所述的海洋生态保护重要性的评价方法，其特征在于：所述第一步第三步中承担海岸防护功能的区域包括具有生物防护作用的区域和具有物理防护作用的区域；
所述需优先保护的区域为红树林、盐沼或基岩海岸；
或者，所述第四步中自然因素指标包括海岸地貌类型及利用现状、风暴潮最大增水、平均波高，所述动态因素指标包括海岸侵蚀速率。
9.如权利要求1至8任一项所述的海洋生态保护重要性的评价方法在海洋保护方面中的应用。
10.实施如权利要求1至8任一项所述的海洋生态保护重要性的评价方法的装置，其特征在于：所述装置包括输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块、输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块和输出海洋生态保护重要性区域模块，所述输入海洋生物集中分布区识别典型海洋生态系统模块、生物多样性维护功能评价模块、输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入生物及基岩海岸数据模块、海岸防护功能评价模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块依次相连接设置，所述输入岸线本底类型、海岸侵蚀速率、风暴潮浪高模块、海岸侵蚀敏感性评价模块、输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块依次相连接设置，所述输出生物多样性维护功能重要性分区结果模块、输出海岸防护功能极重要性分区结果模块和输出海岸侵蚀极敏感岸段结果模块、输出海岸侵蚀敏感性分区结果、沙源流失海域模块的输出端均与输出海洋生态保护重要性区域模块的输入端相连接设置。
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