CN112948759A - 一种生态环境质量变化情况的判断方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态环境质量变化情况的判断方法及系统，涉及生态环境判断领域。该方法包括：步骤1，获取土地利用类型的属性数据；步骤2，通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；步骤3，通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；步骤4，基于所述转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；步骤5，根据所述生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。本发明能够解决由于忽视区域生态系统特点及社会需求，而导致的针对性低的问题。

Description

一种生态环境质量变化情况的判断方法及系统
技术领域
本发明涉及生态环境质量判断领域，尤其涉及一种生态环境质量变化情况的判断方法及系统。
背景技术
随着中国生态文明理念的贯彻和执行，对于生态环境质量日益重视。目前对于生态环境质量评估技术主要包括生态空间的辨识、识别生态源地、评估生态系统服务、生态健康、构建生态安全格局等，先进技术的应用推动了生态空间的进一步划定和管理。
虽然已有的研究成果和专利多种多样，从最开始是集中于土地利用变化对气候、水文、土壤以及生物多样性等生态环境单一要素影响发展到了对区域整体生态环境质量影响的研究，但目前对于生态环境质量整体评估的研究较为薄弱，现有评估体系由于忽视区域生态系统特点及社会需求，具有较低的政策应用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种生态环境质量变化情况的判断方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生态环境质量变化情况的判断方法，包括：
步骤1，获取土地利用类型的属性数据；
步骤2，通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；
步骤3，通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
步骤4，基于所述转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
步骤5，根据所述生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
本发明的有益效果是：根据土地利用类型的属性数据可以对整体生态环境做评估，且通过模糊赋值等方式可以快速高效的评估生态环境质量的整体状况，具有较强的针对性以及适用性。
进一步，步骤1具体为：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
进一步，步骤2具体为：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
进一步，步骤3具体为：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据所述转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
进一步，步骤4具体为：
对所述变化面积、所述区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种生态环境质量变化情况的判断系统，包括：
获取模块，用于获取土地利用类型的属性数据；
赋值模块，用于通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；
计算模块，用于通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
处理模块，用于基于所述转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
判断模块，用于根据所述生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
本发明的有益效果是：根据土地利用类型的属性数据可以对整体生态环境做评估，且通过模糊赋值等方式可以快速高效的评估生态环境质量的整体状况，具有较强的针对性以及适用性。
进一步，获取模块具体用于：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
进一步，赋值模块具体用于：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
进一步，计算模块具体用于：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据所述转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
进一步，处理模块具体用于：
对所述变化面积、所述区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明一种生态环境质量变化情况的判断方法的实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种生态环境质量变化情况的判断系统的实施例提供的结构框架图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
100、获取模块，200、赋值模块，300、计算模块，400、处理模块，500、判断模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种生态环境质量变化情况的判断方法，包括：
步骤1，获取土地利用类型的属性数据；
步骤2，通过层次分析法对属性数据进行模糊赋值；
步骤3，通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
步骤4，基于转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
步骤5，根据生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
在一些可能的实施方式中，根据土地利用类型的属性数据可以对整体生态环境做评估，且通过模糊赋值等方式可以快速高效的评估生态环境质量的整体状况，具有较强的针对性以及适用性。
需要说明的是，对于模糊赋值可以采用如下方式进行分析，结合专家评分和层次分析法，参考国内外研究进展，基于土地利用类型对生态环境质量进行模糊赋值。其中关于模糊赋值，基于土地利用类型，参考国内外研究进展，结合专家评分及层次分析法对土地利用类型所具有的生态环境质量进行模糊赋值。对二级分类体系下土地利用类型所具有的生态环境质量进行模糊赋值的结果如表1所示：
Figure BDA0002961698200000051
表1
基于土地利用转移矩阵，通过地图代数原理分析土地利用变化。在GIS的支持下，通过对不同时期的遥感影像或者土地利用图进行空间叠加运算，求出各时期土地利用类型的转移矩阵，进而分析引起土地利用变化的过程，从而得出土地利用转移情况。在实际运用中，根据地图代数的原理，对任意两期(k及k+1)土地利用类型图
Figure BDA0002961698200000061
和
Figure BDA0002961698200000062
的土地利用转移矩阵的计算公式如下：
Figure BDA0002961698200000063
土地利用变化类型生态贡献率指某一种土地利用类型变化所导致的区域生态质量的改变，基于生态贡献率进行了对比研究分析，基于研究结果可以对区域生态环境质量的变化情况有一个整体的把握。其表达式为：
Figure BDA0002961698200000064
其中，LEI为土地利用变化类型生态贡献率，LEt+1、LEt分别为某种土地利用类型变化初期和末期所具有生态环境质量指数，LA为该类型变化的面积，TA为区域总面积；
下述实施例中均以珠三角城市群为例。
优选地，在上述任意实施例中，步骤1具体为：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
优选地，在上述任意实施例中，步骤2具体为：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
优选地，在上述任意实施例中，步骤3具体为：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
优选地，在上述任意实施例中，步骤4具体为：
对变化面积、区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
如图2所示，一种生态环境质量变化情况的判断系统，包括：
获取模块100，用于获取土地利用类型的属性数据；
赋值模块200，用于通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；
计算模块300，用于通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
处理模块400，用于基于转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
判断模块500，用于根据生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
在一些可能的实施方式中，根据土地利用类型的属性数据可以对整体生态环境做评估，且通过模糊赋值等方式可以快速高效的评估生态环境质量的整体状况，具有较强的针对性以及适用性。
优选地，在上述任意实施例中，获取模块100具体用于：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
优选地，在上述任意实施例中，赋值模块200具体用于：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
优选地，在上述任意实施例中，计算模块300具体用于：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
优选地，在上述任意实施例中，处理模块400具体用于：
对变化面积、区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
实施例1，利用GIS的空间分析功能对珠三角2000年、2015年两期数据进行空间叠置分析，得到2000-2015年珠三角土地利用类型变化幅度、空间分布图和土地利用类型转移矩阵。结果如表2、3所示。然后分别对这六种土地利用类型的变化进行具体分析。
Figure BDA0002961698200000081
表2
Figure BDA0002961698200000082
Figure BDA0002961698200000091
表3
注:A行表示2000年第i种土地利用类型转变为2015年第j种土地利用类型的比例；
B行表示2015年第j种土地利用类型中由2000年的第i种土地利用类型转变而来的比例；
计算得到珠三角2000年和2015年的区域生态环境质量指数，结果分别为0.63和0.61，即2000-2015年间，珠三角城市群区域的生态环境质量指数从0.63下降到0.61，年均下降0.11％。因此，2000-2015年期间珠三角生态环境在一定程度上维持着相对平衡但总体来看略微下降。由表4可知，其中林地、水域和耕地的下降幅度最大，并且生态环境质量同时存在改善和恶化两种相反趋势，珠三角区域导致生态环境质量改善的土地利用转变类型主要包括退耕还林、退耕还水以及林地内部的相互转化等；由表5可知，导致生态环境质量恶化的土地利用转变类型主要包括城乡建设用地规模的扩大和土地退化。从研究结果可以发现导致生态环境变化的主导因素是生态贡献率高的林地、水域和草地等类型与其他生态贡献率低的土地利用/土地覆盖类型之间的相互转变，其中城市化引起的空间扩张对区域生态环境质量下降影响最为深刻。
Figure BDA0002961698200000101
表4
Figure BDA0002961698200000102
Figure BDA0002961698200000111
表5
可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。
需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生态环境质量变化情况的判断方法，其特征在于，包括：
步骤1，获取土地利用类型的属性数据；
步骤2，通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；
步骤3，通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
步骤4，基于所述转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
步骤5，根据所述生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
2.根据权利要求1所述的一种生态环境质量变化情况的判断方法，其特征在于，步骤1具体为：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
3.根据权利要求2所述的一种生态环境质量变化情况的判断方法，其特征在于，步骤2具体为：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
4.根据权利要求3所述的一种生态环境质量变化情况的判断方法，其特征在于，步骤3具体为：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据所述转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
5.根据权利要求4所述的一种生态环境质量变化情况的判断方法，其特征在于，步骤4具体为：
对所述变化面积、所述区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
6.一种生态环境质量变化情况的判断系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取土地利用类型的属性数据；
赋值模块，用于通过层次分析法对所述属性数据进行模糊赋值；
计算模块，用于通过遥感图像或土地利用图，得出不同时期的土地利用类型的转移矩阵；
处理模块，用于基于所述转移矩阵，对模糊赋值的结果进行处理，得到土地利用类型转变的生态贡献率；
判断模块，用于根据所述生态贡献率，判断生态环境质量变化情况。
7.根据权利要求6所述的一种生态环境质量变化情况的判断系统，其特征在于，获取模块具体用于：
获取土地利用类型的生态环境质量数据。
8.根据权利要求7所述的一种生态环境质量变化情况的判断系统，其特征在于，赋值模块具体用于：
基于土地利用类型，通过层次分析法对生态环境质量数据进行模糊赋值。
9.根据权利要求8所述的一种生态环境质量变化情况的判断系统，其特征在于，计算模块具体用于：
基于土地利用类型，将不同时期的遥感图像或不同时期的土地利用图进行空间叠加运算，得到不同时期的土地利用类型的转移矩阵，根据所述转移矩阵得出不同时期的土地利用类型的变化面积以及不同时期的土地利用类型的区域总面积。
10.根据权利要求9所述的一种生态环境质量变化情况的判断系统，其特征在于，处理模块具体用于：
对所述变化面积、所述区域总面积以及模糊赋值的结果进行计算，得到土地利用类型转变的生态贡献率。
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