CN112037107B - 一种自然保护地边界重叠特征的量化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，包括以下步骤：S1.对不同类型自然保护地边界归类；S2.不同类型自然保护地边界重叠区域提取；S3.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠率；S4.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠个数；S5.基于绝对重叠个数获取连续重叠区域模型；S6.根据连续重叠区域模型进行等级与类别划分，得到每个区域的聚集特点。本发明能为不同类型自然保护地空间边界重叠特征和关系提供量化的方法，能系统厘清复杂的自然保护地交叉重叠关系，可为自然保护地体系的空间规划与布局选择提供科学依据，为自然保护地优化整合和国家公园建设提供数据计算方法。

Description

一种自然保护地边界重叠特征的量化方法

技术领域

本发明涉及生态环境保护监管技术领域，更具体的说是涉及一种自然保护地边界重叠特征的量化方法。

背景技术

自然保护地作为我国自然生态空间最精华和最重要的组成部分，是建设生态文明的核心载体，在维护国家生态安全中居于首要地位。经过60余年的实践和发展，我国已建立了由自然保护区、风景名胜区、森林公园、地质公园、湿地公园等数量众多、类型丰富、功能多样的自然保护地体系。然而在我国自然保护地建设在取得巨大成就的同时，仍然存在不同类型自然保护地之间交叉重叠的现象。自然保护地的交叉重叠容易引发起管理权属争议，增加管理成本，浪费管理资源，影响了我国自然保护地的整体保护成效，难以满足保障国家生态安全和维护生物多样性的要求。对自然保护地边界交叉重叠特征的量化研究是我国自然保护地整合优化的基础性工作，厘清各类自然保护地在空间上的重叠特征，是优化中国自然保护地体系亟需解决的问题。

现有技术中主要基于核密度分析、地理集中指数、基尼系数等方法，分析我国不同类型自然保护地边界重叠和空间分布特征。其中，核密度分析主要基于点位密集度，得到保护地分布高密度区，从而推断热点区或可能存在重叠的聚集区；地理集中指数、基尼系数更多的是对于空间分布状况的计算，能够定性的得到在某一空间区域范围内分布特点。上述方法难以更好的量化各级各类自然保护地间复杂的重叠特征和关系，无法为自然保护地交叉重叠的优化整合提供精准的数据支撑。

因此，如何提出一种能对自然保护地边界重叠特征进行准确量化的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，本发明为不同类型自然保护地空间边界重叠特征和关系提供量化的方法，能系统厘清复杂的自然保护地交叉重叠关系。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，包括以下步骤：

S1.对不同类型自然保护地边界归类，将自然保护地边界按类型划分为不同的图层；

S2.不同类型自然保护地边界重叠区域提取：将各类型图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分；

S3.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠率；其中绝对重叠率为当前自然保护地与其他自然保护地重叠部分的面积与当前自然保护地的总面积之比；

S4.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠个数；其中绝对重叠个数为与当前自然保护地有重叠关系的其他自然保护地的个数；

S5.基于绝对重叠个数获取连续重叠区域模型；其中获取连续重叠区域模型的方法为：

将所有自然保护地绝对重叠个数数量按照从大到小排序，绝对重叠个数最多的自然保护地作为根节点，与根节点具有重叠区域的自然保护地作为根节点的子节点，再依次将与根节点的子节点具有重叠区域的自然保护地作为下一级子节点，直至将绝对重叠个数为1的自然保护地作为叶子节点；

S6.根据连续重叠区域模型进行等级与类别划分，得到每个区域的聚集特点。

优选的，S1的具体内容为：不同自然保护地类型进行归类，形成各类自然保护地单独的边界图层；其中自然保护地类型包括但不限于自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园和风景名胜区。

优选的，S2中将各图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分，相交原则为：

其中，m为保护地类型总数，n为交集涉及的保护地类型。

优选的，S3中绝对重叠率的具体公式为：

其中，

表示当前自然保护地A₁的绝对重叠率，分子为绝对重叠面积，A₁表示该自然保护地的总面积。

优选的，当

时，

的值越大则当前自然保护地与其它自然保护地具有重叠的面积越大，当

时，则当前自然保护地所有部分均与其它自然保护地具有重叠关系。

优选的，S6中的等级与类别划分结果包括重叠高聚集性区域、一般重叠区域、简单重叠区域和不重叠区域。

优选的，还包括：根据S6的等级与类别划分结果整合各类自然保护地，解决自然保护地区域交叉、空间重叠的问题，并从区域角度和服务功能角度对不同类型自然保护地进行类型整合。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，本发明通过对自然保护地重叠次数、重叠数量、重叠率和重叠性质的分析，得到相对重叠区，并根据绝对重叠率公式得到单个自然保护地的绝对重叠率，并按照与单个保护地的关联个数得到绝对重叠个数。并进一步延伸得到连续重叠区域，从而得到连续重叠区具有的保护地数量，并根据数量进行排序、程度划分，从而实现自然保护地重叠关系的量化结果，本发明能为不同类型自然保护地空间边界重叠特征和关系提供量化的方法，能系统厘清复杂的自然保护地交叉重叠关系，可为自然保护地体系的空间规划与布局选择提供科学依据，为自然保护地优化整合和国家公园建设提供数据计算方法。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种自然保护地边界重叠特征的量化方法的流程图；

图2附图为本发明实施例中的连续重叠区域模型；

图3附图为本发明实施例中的具有一次重叠区域的相对重叠关系示意图；

图4附图为本发明实施例中的具有两次重叠区域的连续重叠区域模型；

图5附图为本发明实施例中的单个自然保护地绝对重叠率示意图。

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。

本发明实施例公开了一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1.对不同类型自然保护地边界归类；

S2.不同类型自然保护地边界重叠区域提取：将自然保护地边界按类型划分为不同的图层，将各图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分；

S3.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠率；其中绝对重叠率为当前自然保护地与其他自然保护地重叠部分的面积与当前自然保护地的总面积之比；

S4.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠个数；其中绝对重叠个数为与当前自然保护地有重叠关系的其他自然保护地的个数；

S5.基于绝对重叠个数获取连续重叠区域模型；其中获取连续重叠区域模型的方法为：

将所有自然保护地绝对重叠个数数量按照从大到小排序，绝对重叠个数最多的自然保护地作为根节点，与根节点具有重叠区域的自然保护地作为根节点的子节点，再依次将与根节点的子节点具有重叠区域的自然保护地作为下一级子节点，直至将绝对重叠个数为1的自然保护地作为叶子节点；

S6.根据连续重叠区域模型进行等级与类别划分，得到每个区域的聚集特点。

需要说明的是：

对于S5中的获取连续重叠区域模型的方法，下面结合实例进行进一步说明：

如图2所示，以m表示与该自然保护地本身的绝对重叠个数，以具有最多绝对重叠个数的自然保护地为根节点，即图中的m＝5，再将其他与之相交的保护地作为其子节点，即图中的m_a、m_b、m_c、m_d和m_e，再根据图中的重叠关系，将与m_a、m_b、m_c、m_d和m_e具有重叠部分的保护地分别作为m_a、m_b、m_c、m_d和m_e的子节点，并对该级子节点的绝对重叠个数分别进行标注，并将存在重叠关系的相邻节点进行连接，直至不再有其他的重叠关系。

为了进一步实施上述技术方案，S1的具体内容为：不同自然保护地类型进行归类，形成各类自然保护地单独的边界图层；其中自然保护地类型包括但不限于自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园和风景名胜区。

为了进一步实施上述技术方案，S2中将各图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分，相交原则为：

其中，m为保护地类型总数，n为交集涉及的保护地类型数，所得到的结果

为需要进行相交的次数，相交后即得到所有类型之间具有重叠关系的区域，包括多次重叠的区域。

需要进一步说明的是：

当n＝2时，按照两两相交的原则，是对两两相交重叠部分边界进行取交集并提取相应范围，见图3，此时计算原则为

当n＝3时，是对三类边界相交重叠部分边界进行取交集并提取相应范围，并计算相交部分面积，此时计算原则为

见图4。

例如：如研究的保护地共有6种类型，当计算具有两类边界相交的情况时，应进行

次相交，相交后即得到具有两种类型保护地相交的边界。然后依次计算3类直至6类边界相交的情况，即

即可得到所有类型之间具有重叠关系的区域，包括多次重叠的区域。

为了进一步实施上述技术方案，S3中绝对重叠率的具体公式为：

其中，

表示当前自然保护地A₁的绝对重叠率，分子为绝对重叠面积，A₁表示该自然保护地的总面积。

需要进一步说明的是：

绝对重叠率实际是由所有与某个自然保护地具有相对重叠关系的自然保护地进行上述有规律的合并得到的。以下图中的自然保护地A为例：

如图5所示，自然保护地A的绝对重叠率计算方法为：

其中，MJ为面积，当边界重叠呈现复杂情形时，依此类推。

重复以上步骤，获取所有N个保护地的绝对重叠率。

为了进一步实施上述技术方案，当

时，

的值越大则当前自然保护地与其它自然保护地具有重叠的面积越大，当

时，则当前自然保护地所有部分均与其它自然保护地具有重叠关系。

为了进一步实施上述技术方案，S6中的等级与类别划分结果包括高连续重叠区域、一般重叠区域、简单重叠区域和不重叠区域，并对以上类别的绝对重叠率进行分析。如对于简单重叠区域，当某一保护地绝对重叠率很高，甚至为100％时，可直接将其并入其他保护地；当高连续重叠区一般涉及保护地个数较多，但是当部分保护地的绝对重叠率较低时，可通过范围调整或勘界立标的形式将其独自划分，等等。

为了进一步实施上述技术方案，该方法还包括：根据S6的等级与类别划分结果整合各类自然保护地，解决自然保护地区域交叉、空间重叠的问题，并从区域角度和服务功能角度对不同类型自然保护地进行类型整合。如连续重叠区域具有多种类型保护地、保护对象多样，如森林公园、动植物类型保护区、地质公园、风景名胜区具有重叠，且连续重叠的个数和某些绝对重叠率较高，则应为国家公园的优选区域；如湿地公园、水产种质资源保护区、水利风景区、湿地水鸟类保护区重叠，则保护对象和服务功能趋同，应合并或调整为保护区或自然公园。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.对不同类型自然保护地边界归类，将自然保护地边界按类型划分为不同的图层；

S2.不同类型自然保护地边界重叠区域提取：将各类型图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分；

S3.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠率；其中绝对重叠率为当前自然保护地与其他自然保护地重叠部分的面积与当前自然保护地的总面积之比；

S3中绝对重叠率的具体公式为：

其中，

表示当前自然保护地A₁的绝对重叠率，分子为绝对重叠面积，A₁表示该自然保护地的总面积；m表示自然保护地的总数；

当

时，

的值越大则当前自然保护地与其他自然保护地具有重叠的面积越大，当

时，则当前自然保护地所有部分均与其他自然保护地具有重叠关系；

S4.计算每个自然保护地与其他自然保护地的绝对重叠个数，绝对重叠个数为与当前自然保护地有重叠关系的其他自然保护地的个数；

S5.基于绝对重叠个数获取连续重叠区域模型；其中获取连续重叠区域模型的方法为：

将所有自然保护地绝对重叠个数数量按照从大到小排序，绝对重叠个数最多的自然保护地作为根节点，与根节点具有重叠区域的自然保护地作为根节点的子节点，再依次将与根节点的子节点具有重叠区域的自然保护地作为下一级子节点，直至将绝对重叠个数为1的自然保护地作为叶子节点；

S6.根据连续重叠区域模型进行等级与类别划分，得到每个区域的聚集特点。

2.根据权利要求1所述的一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，其特征在于，S1的具体内容为：不同自然保护地类型进行归类，形成各类自然保护地单独的边界图层；其中自然保护地类型包括但不限于自然保护区、森林公园、湿地公园、地质公园和风景名胜区。

3.根据权利要求1所述的一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，其特征在于，S2中将各图层按照排列组合原理提取具有重叠关系的相交部分，相交原则为：

其中，m为保护地类型总数，n为交集涉及的保护地类型数，

为需要进行相交的次数。

4.根据权利要求1所述的一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，其特征在于，S6中的等级与类别划分结果包括重叠高聚集性区域、一般重叠区域、简单重叠区域和不重叠区域。

5.根据权利要求1所述的一种自然保护地边界重叠特征的量化方法，其特征在于，还包括：根据S6的等级与类别划分结果整合各类自然保护地，解决自然保护地区域交叉、空间重叠的问题，并从区域角度和服务功能角度对不同类型自然保护地进行类型整合。

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