CN112232689A - 一种茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，主要步骤包括：(1)构建生态地质脆弱性的多级评价指标体系；(2)将评价区划分为若干数量的生态地质分区，并将其作为评价单元；(3)收集各评价指标的数据资料并进行标准化处理；(4)采用熵值法计算各评价指标的权重值；(5)运用综合指数法计算各评价单元的生态地质脆弱性指数值；(6)采用四级划分法，将评价区划分为生态地质脆弱性等级分区，并绘制生态地质脆弱性等级分区图；(7)对比评价结果与评价区的土壤侵蚀情况，检验评价结果可靠性。本发明采用可视化方法呈现茶叶连片种植区的生态地质脆弱性情况，较好地反映各评价单元分区的生态地质脆弱性，对其进行科学的评价。
Description
技术领域
本发明属于生态地质环境评价技术领域，具体涉及一种茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法。
背景技术
生态地质学以植物群落、岩石、土壤、地表水、地下水及其在自然和人类活动环境下发生变化的地球化学作用、地球动力作用和其他现代地质作用等作为主要研究对象，是一门综合采用生态学、地质学、土壤学和地貌学等方法的应用学科。在生态地质系统中，地质环境为所有生物提供一定的生存和生活条件，同时，生物活动亦会对地质环境产生影响。
生态地质系统脆弱性，即生态地质系统在一定的时间和空间内对外界扰动因素(包括自然因素和人为因素)具有的暴露性、易损性和恢复力，是一种在遭受扰动后表现出来的使系统恶化难以恢复原本状态的自然属性。
我国是世界重要的茶叶产地之一，据2019年统计数据，我国茶叶连片种植区面积已超过4500万亩。在人类活动的影响下，茶叶连片种植区的生态地质系统平衡遭到破坏，生态地质环境问题愈发严重，出现土壤侵蚀、土地污染和崩岗等现象，这不仅对当地的茶叶经济效益产生了消极影响，而且也对当地人民的生命财产安全造成了一定威胁。在此背景下，评价茶叶连片种植区的生态地质脆弱性，能够为解决茶叶连片种植区的生态地质环境问题提供重要的理论依据，并有助于科学指导茶叶连片种植区的可持续发展。
由于生态地质脆弱性评价是一个处于发展中的新技术领域，评价标准体系并未有严格统一要求，针对不同的生态地质环境应使用不同的评价标准体系。生态脆弱性评价步骤一般为：确定评价标准体系、划分评价单元、确定评价因子权重、划分脆弱性指数等级、计算结果与分析结论。在以往相关研究中，评价单元的划分多采用网格法，评价因子权重的确定多采用主观赋权法中的层次分析法。网格剖分法较难综合考虑构造、地质、地貌和流域等因素，故本发明基于人地耦合系统理论，综合考虑上述因素并重点根据地质单元和流域单元分区划分评价单元，并采用客观赋权法中的熵值法对评价因子权重进行赋值，以减少主观性对评价结果的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于小流域划分的茶叶连片种植区生态地质脆弱性评价方法，以克服以往研究中网格剖分法的不足，根据人地耦合系统理论进行评价单元的划分，利用标准化处理后的数据，通过综合指数方法进行生态地质脆弱性指数的计算，并采用可视化的方法呈现茶叶连片种植区的生态地质脆弱性情况，能较好地反映各评价单元分区的生态地质脆弱性，对其进行科学的评价。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案，包括以下步骤：
S1、根据人地耦合系统理论，分析评价区茶叶连片种植区的生态地质环境，构建生态地质脆弱性的多级评价指标体系；
S2、根据人地耦合系统理论和小流域特征，将所述评价区划分为若干个生态地质分区，并将所述生态地质分区作为评价单元；
S3、收集S1中所述多级评价指标中各评价指标的数据，对其进行标准化处理，得到各评价指标的标准化值；
S4、基于S3中得到的所述标准化值，采用熵值法计算所述多级评价指标体系中各评价指标的权重值；
S5、根据所述标准化值和所述权重值，运用综合指数法计算各评价单元的生态地质脆弱性指数值：
(i＝1,2,……n)
其中，F为各评价单元的生态地质脆弱性指数值，n为评价单元的数量，Yi为第i个评价指标的标准化值，Wi为第i个评价指标的权重值；
S6、根据S5得到的所述各评价单元的生态地质脆弱性指数值，将评价区划分为生态地质脆弱性等级分区图，并绘制所述生态地质脆弱性等级分区图；
S7、对比评价结果与评价区的土壤侵蚀情况，检验评价结果的可靠性；
优选地，S1中所述的构建生态地质脆弱性的多级评价指标评价体系为二级指标评价体系，该体系包括一级评价指标体系和设于一级评价指标下属的二级评价指标体系；
优选地，所述一级评价指标为：暴露性、易损性、恢复力；
优选地，所述暴露性一级评价指标下属的二级评价指标包括：年降水量、海拔200～500m丘陵面积比、茶果园种植面积比和建设用地面积比；
优选地，所述易损性一级评价指标下属的二级评价指标为：平均坡度、土壤有机质、成土母质、土壤类型；
优选地，所述恢复力一级评价指标下属的二级评价指标为植被净初级生产力；
优选地，S2中所述人地耦合系统理论，将地质单元与流域单元分区作为主要依据，划分若干个生态地质分区；
优选地，将S6中所述生态地质脆弱性等级分区图划分为四个等级，分别为：高度脆弱、中度脆弱、低度脆弱、微度脆弱。
本发明的有益效果为：本发明提供一种基于小流域划分的茶叶连片种植区生态地质脆弱性评价方法，以克服以往研究中网格剖分法的不足，根据人地耦合系统理论进行评价单元的划分，利用标准化处理后的数据，通过综合指数方法进行生态地质脆弱性指数的计算，并采用可视化的方法呈现茶叶连片种植区的生态地质脆弱性情况，能较好地反映各评价单元分区的生态地质脆弱性，对其进行科学的评价。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明茶叶连片种植区生态地质脆弱性评价流程图。
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，包括以下步骤：
步骤1、基于人地耦合系统理论，分析评价区茶叶连片种植区的生态地质环境，构建生态地质脆弱性的多级评价指标体系。
构建该多级评价指标体系时需遵循科学性原则、代表性原则、针对性原则和可操作性原则，能较好地体现出人类与自然相互关系与相互作用；其中，科学性原则——该评价指标体系的建立必须有科学依据；代表性原则——评价区的生态地质脆弱性的影响因素众多，需要选择其中最具有代表性的影响因素作为评价指标，以把握住主要矛盾；针对性原则——为保证生态地质脆弱性评价指标的适用性，应当结合评价区的实际情况和特殊情况来选取评价指标；可操作性原则——由于某些数据受到现有技术条件限制而无法获取，故应在尽可能保证评价指标体系全面性的同时，选取实际操作可能性较高的评价指标。
本发明构建的茶叶连片种植区生态地质脆弱性的二级评价指标体系，包括一级评价指标和设于一级评价指标下属的二级评价指标；该体系的一级评价指标分别为暴露性、易损性和恢复力；暴露性下属的二级评价指标分别为年降水量、海拔200～500m丘陵面积比、茶果园种植面积比和建设用地面积比；易损性下属的二级评价指标分别为平均坡度、土壤有机质、成土母质和土壤类型；恢复力的下属二级评价指标为植被净初级生产力。
步骤2、根据人地耦合系统理论，基于小流域分布特征，将评价区划分为一定数量的生态地质分区，并将其作为评价单元。
步骤3、收集步骤1所确定的各评价指标的数据资料，对其进行标准化处理，得到各评价指标的标准化值。
其中，年降水量资料可从评价区当地气象站或评价区附近地区的气象站获取；海拔200～500m丘陵面积比和平均坡度可从地理国情监测云平台获取；茶果园种植面积比和建设用地面积比可从评价区当地的年鉴获取；土壤有机质含量数据来源则为中国1公里栅格土壤有机质含量图；体现植被净初级生产力的数据为NDVI值数据，其来源为中国年度植被指数(NDVI)空间分布数据集。
对各评价指标的数据进行Min-Max标准化处理，最终得到范围值为0～1的标准化值。标准化公式如下：
其中，Yij是第i个评价对象的第j个指标的标准化值；Xij是第i个评价对象的第j个指标的初始值；XijMin和XijMax分别是第i个评价对象的第j个指标的最小值与最大值。
在该多级评价指标体系中，正向指标分别为年降水量、海拔200～500m丘陵面积比、茶果园种植面积比、建设用地面积比和平均坡度，负向指标分别为土壤有机质和植被净初级生产力。
步骤4、基于步骤3获得的标准化值，采用熵值法计算步骤1所确定的各评价指标的权重值。
本发明采用客观赋权法中的熵值法确定权重，提高可信度，降低人为对权重确定的影响，保证评价结果的科学性。首先利用步骤3所获得的标准化值，运用以下公式计算得到各评价指标的信息熵：
其中，Ej为各评价指标的信息熵；n为评价单元的数量；
利用各评价指标的信息熵，可运用以下公式进一步计算出各评价指标的权重值：
Wj＝(1-Ej)/∑(1-Ej)
其中，Wj为各评价指标的权重值。
步骤5、根据步骤3获得的标准化值与步骤4中获得的权重值，运用综合指数法计算各评价单元的生态地质脆弱性指数值。
生态地质脆弱性指数的计算公式如下：
(i＝1,2,……n)
其中，F为各评价单元的生态地质脆弱性指数值；n为评价单元的数量；Yi为第i个评价指标的标准化值；Wi为第i个评价指标的权重值。
由于生态地质脆弱性指数值是暴露性、易损性和恢复力三个一级评价指标数值的函数，根据综合指数法，分别计算出一级评价指标数值。
步骤6、根据步骤5获得的各评价单元的生态地质脆弱性指数值，采用四级划分法，将评价区划分为一定数量生态地质脆弱性等级分区，并绘制生态地质脆弱性等级分区图。
茶叶连片种植区的生态地质脆弱性分级情况如表1所示：
表1
| 生态地质脆弱性指数 | 生态地质脆弱性分级 |
| 0≤F≤0.25 | 微度脆弱 |
| 0.25＜F≤0.50 | 低度脆弱 |
| 0.50＜F≤0.75 | 中度脆弱 |
| 0.75＜F≤1 | 高度脆弱 |
利用软件ArcGis绘制评价区的生态地质脆弱性分区图，将评价区的生态地质脆弱性情况通过可视化方式呈现。
步骤7、对比评价结果与评价区的土壤侵蚀情况，检验评价结果的可靠性。
本发明所述的茶叶连片种植区生态地质脆弱性评价方法，是在分析评价区生态地质环境的基础上，根据人地耦合系统理论，构建多级评价指标体系，划分生态地质分区，其后，标准化处理各评价指标的数据，并计算各评价指标的权重，确定分级标准，最后得到各评价单元的生态地质脆弱性指数和评价区的生态地质脆弱性分级图，并检验评价结果。
Claims (8)
1.一种茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据人地耦合系统理论，分析评价区茶叶连片种植区的生态地质环境，构建生态地质脆弱性的多级评价指标体系；
S2、根据人地耦合系统理论和小流域特征，将所述评价区划分为若干个生态地质分区，并将所述生态地质分区作为评价单元；
S3、收集S1中所述多级评价指标中各评价指标的数据，对其进行标准化处理，得到各评价指标的标准化值；
S4、基于S3中得到的所述标准化值，采用熵值法计算所述多级评价指标体系中各评价指标的权重值；
S5、根据所述标准化值和所述权重值，运用综合指数法计算各评价单元的生态地质脆弱性指数值：
其中，F为各评价单元的生态地质脆弱性指数值，n为评价单元的数量，Yi为第i个评价指标的标准化值，Wi为第i个评价指标的权重值；
S6、根据S5得到的所述各评价单元的生态地质脆弱性指数值，将评价区划分为生态地质脆弱性等级分区图，并绘制所述生态地质脆弱性等级分区图；
S7、对比评价结果与评价区的土壤侵蚀情况，检验评价结果的可靠性。
2.根据权利要求1所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，S1中所述的构建生态地质脆弱性的多级评价指标评价体系为二级指标评价体系，该体系包括一级评价指标体系和设于一级评价指标下属的二级评价指标体系。
3.根据权利要求2所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，所述一级评价指标为：暴露性、易损性、恢复力。
4.根据权利要求3所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，所述暴露性一级评价指标下属的二级评价指标包括：年降水量、海拔200～500m丘陵面积比、茶果园种植面积比和建设用地面积比。
5.根据权利要求3所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，所述易损性一级评价指标下属的二级评价指标为：平均坡度、土壤有机质、成土母质、土壤类型。
6.根据权利要求3所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，所述恢复力一级评价指标下属的二级评价指标为植被净初级生产力。
7.根据权利要求1所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，S2中所述人地耦合系统理论，将地质单元与流域单元分区作为主要依据，划分若干个生态地质分区。
8.根据权利要求1所述的茶叶连片种植区的生态地质脆弱性评价方法，其特征在于，将S6中所述生态地质脆弱性等级分区图划分为四个等级，分别为：高度脆弱、中度脆弱、低度脆弱、微度脆弱。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210115 |