CN1804225A - 一种湿地保护与开发的优化分析方法 - Google Patents

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朱泽生
孙玲
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Abstract

本发明涉及一种湿地保护与开发的优化分析方法，涉及自然资源保护与开发及相关领域。在通过卫星遥感技术获取湿地不同覆盖的种类和面积的基础上，将湿地覆盖所创造的生态服务价值划分为在自然生态系统面积上创造的服务价值和在人为生态系统面积上创造的服务价值，与湿地的不同覆盖的面积以及相关的生态系统的服务价值一起作为对湿地资源保护和开发的策略进行优化的基本数据，再根据湿地保护和开发的合理需求设计若干约束条件，建立相关的最优规划模型，并求解该模型，最后根据获得的湿地保护和开发的最优规划策略实现对湿地资源的保护和开发的科学管理，具有方法简单、效益显著、易于应用等特点。

Description

一种湿地保护与开发的优化分析方法
技术领域    本发明涉及自然资源保护与开发及相关领域，用于对湿地保护与开发策略进行优化分析，实现对湿地的科学管理。
背景技术    人类对湿地资源的开发历史悠久，这种开发对区域经济发展起到了积极的作用，但是近年来随着区域经济快速发展，对湿地资源的开发速度也随之加快，特别是20世纪八十年代以来，大量的湿地资源被缺乏科学依据的开发，损害了湿地生态系统的服务功能。由于湿地是维持全球生态环境的重要资源，所以湿地在全球生态环境保护中占有重要的地位，因此运用优化分析方法，确定合理的保护与开发比例，为湿地资源制订科学的最优保护和开发的规划及策略，对湿地资源的可持续利用，保护湿地资源生态系统的服务功能具有重要的意义。
对湿地资源保护和开发的研究已有大量报告，但这些研究的重点大多集中在对湿地资源的保护和开发现状进行评估分析方面，而根据湿地的覆盖及生态系统服务功能，建立优化分析模型对湿地资源的保护和开发进行决策及科学管理尚未见报道。实践证明，湿地资源的保护和开发更多地受到自然及非自然因素的影响，但对其覆盖及生态服务价值进行合理规划是实施科学保护和开发的关键。
在世界范围内，为湿地资源的保护和开发建立实用的规划模型一直是自然资源保护领域中面临的一个难题，这个问题的解决对于制定相应的湿地资源的保护和开发的管理策略具有重要的价值，国内外的学者对此已进行了大量的探索，但未见取得实质性进展。
本发明的目的是通过运用遥感技术对湿地资源的利用与覆盖进行分析，进而建立一种基于湿地资源的覆盖和生态系统服务价值的数学模型，对湿地资源的覆盖及生态系统服务价值进行最优规划，确定合理的保护与开发比例，以实现对湿地资源的保护和开发的科学管理，具有方法简单、效益显著、易于应用等特点。
发明内容    本发明认为湿地资源的保护和开发的最优规划主要取决于湿地资源的覆盖以及相关覆盖的生态系统服务价值两大因素，在通过遥感技术获取湿地不同覆盖的种类和面积的基础上，可以将湿地资源的覆盖所创造的生态服务价值进一步划分为自然生态系统创造的服务价值和人为生态系统创造的服务价值，并将湿地的不同覆盖的面积以及相关的生态系统的服务价值作为对湿地资源进行保护和开发策略进行优化的基本数据，再根据湿地保护和开发的需要设计若干约束条件，最终建立相关的最优规划模型，从中求解出湿地保护和开发的最优规划策略。因此，运用遥感技术获取湿地不同覆盖的面积，再按湿地覆盖的种类以及人为和自然生态系统的划分来计算它们的面积以及生态系统服务价值，并定义与保护和开发相关的约束条件，建立相关的最优规划模型，求解该模型，获得湿地保护和开发的最优策略，成为本发明的重要特征。
本发明的湿地保护与开发的优化分析方法如下：
首先，通过对利用卫星遥感技术获取的卫星影像的解译，来完成对湿地覆盖或地类的识别和面积的分析计算；再将湿地覆盖或地类划分为自然生态系统和人为生态系统，并根据计算的两种生态系统及相关地类的面积及所创造的生态服务价值、相关的约束条件，通过最优规划模型求解出湿地保护和开发的最优策略，解决对湿地实施科学保护和开发的实际问题。
本发明的湿地保护与开发的优化分析方法主要包括四个步骤，首先完成对湿地覆盖或地类的识别和面积的分析计算；其次计算地类及相关的生态系统所创造的生态服务价值；然后再通过在地类面积、生态服务价值和约束条件上建立的最优规划模型，并通过相关的解法求出湿地保护和开发的最优策略；最后根据最优策略实现湿地的科学保护和开发。
下面以江苏省大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析为例，来说明湿地保护与开发的优化分析方法，但本优化分析方法适用于使用任何最优规划模型对所有湿地的保护与开发的优化分析是本发明的重要特征。
江苏沿海滩涂资源的开发历史悠久，这种开发对区域经济发展起到了积极的作用，但是近年来随着区域经济快速发展，对滩涂资源的开发速度也随之加快，特别是20世纪八十年代以来，沿海滩涂大量被缺乏科学依据的开发，损害了滩涂生态系统的服务功能。由于滩涂是维持沿海生态环境的重要资源，在湿地保护中占有重要的地位，与其它湿地生态系统相比较，滩涂湿地的面积是在随淤积过程动态增加的，具有更强的自我恢复功能，因此运用优化分析方法，对这一损害进行评估，制订科学合理的最优保护和开发规划，对滩涂资源的可持续利用，保护滩涂生态系统的服务功能具有重要的意义。
自然概况
大丰市滩涂湿地位于东经120°49’，北纬33°05’，海拔1-4米，为典型的黄海滩涂湿地，物种丰富多样，具有显著的生态价值和经济价值。本区域滩涂属黄海中淤涨性平原，地势平坦，土质为壤质，ph值为7.7-8.8，0-60cm土层含盐量为0.04-1.13％，为滨海盐土亚类。该地带具有明显的海洋性和季风性的气候特征，属亚热带暖湿带的过渡地带，夏季多东南风，冬季多西北风，季风交替形成干湿、冷暖多变的气候，年均气温14.1℃，相对湿度80％左右，年均降雨量1068mm，无霜期217天。
本区域为典型的黄海滩涂湿地，由林地、草滩、沼泽地和盐裸地组成，地势平坦，从陆地到海水，主要植被类型有：由茵陈篙和狗尾草等组成的半熟地和抛荒地植被、落叶阔林及疏灌林植被；由盐渍化土草甸和盐土草甸组成的盐生草甸；由芦苇和水藻组成的沼泽植被、水生植被。
该区域是许多野生动物的栖息地，有国家重点保护鸟类23种，其中包括丹顶鹤等国家一级保护鸟类4种，其余二级保护鸟类19种，兽类12种，其中包括国家一级保护动物糜鹿，两栖爬行类动物27种，昆虫599种，鱼类156种，鸟类315种，物种资源十分丰富。
滩涂湿地开发利用的分析
利用卫星遥感技术对滩涂地类的面积进行分析计算是实现这种分析的重要手段之一，对近海湿地及盐土的遥感分析相当复杂，尤其是盐土的辐射，使植被的可解译性大为降低，复杂的光谱散射现象使不同地类的区分较为困难，因此我们采用了人工目视解译、科学布设训练样区、计算机分类辅助解译的方法解决了这个问题。遥感解译采用的卫星影像为1984年、1997年、2002年的轨道号为11937的陆地7号卫星影像和陆地5号卫星影像，其覆盖了上述评估区域。
遥感影像的解译主要包括四个步骤，首先对原始影像进行几何校正、线性拉伸增强等预处理，其次根据野外实地调查的情况确定相应的耕地、养殖等地类的解译标志，并且选定用于影像分类解译的训练样区，然后再利用遥感影像处理软件对影像进行人工目视解译，从中提取耕地、林地、草地、水面、养殖、堤、裸地、居民用地以及盐田等地类的面积信息，并用人工的方法对解译结果进行检验，并进行必要的修正，生成包含所有地类的矢量化解译图件，再用地理信息系统对不同年份的解译图件中所有地类的面积进行分析计算，并将计算的结果用于对滩涂生态系统服务价值的计算。
滩涂湿地生态系统的服务价值的计算
计算方法采用了Costanza等人1997年在第387期《自然》杂志上介绍的方法，首先按单位面积对滩涂中的每一种地类的生态服务功能的价值进行估算，然后再计算出相关地类的所有面积的总价值，最后用同样的方法计算所有地类的价值，并且求和作为整个滩涂生态系统的服务价值。由于Costanza方法的估算是基于全球系统的，将其应用到滩涂生态系统服务价值的计算上可能会有一些误差，但是在长达18年的时间内，对不同时期的生态系统服务价值采用同一种方法进行计算，并且比较之间的差异，对这种误差可以不予考虑。滩涂生态系统服务价值可以用下式进行计算：
V = Σ i = 1 11 A i × P i ;
式中，V为研究区域生态系统的总服务价值(US$)；i＝1，...，11依次表示滩涂利用类型为：耕地，林地，养殖，裸堤，林堤，居民，盐田，草地，裸地，围滩，围水；Pi是类型为i的生态系统服务总价值；Ai为与Pi有关的面积(km2)。
这里的滩涂利用类型为耕地是指滩涂经过开发后用于种植农作物；养殖是指滩涂用于水产养殖；林地是生长林木的土地；居民指居民点用地；裸地指已经围垦的滩涂，由于割断了它与海水的联系，从卫星上观察，其光谱特性几乎等同于有少量植被的裸地；草地是指在滩涂上自然生长的植被，包括芦苇；裸堤是指用于围垦滩涂的堤，但堤上没有林木，相当于裸地；林堤是指围垦滩涂的堤，但堤上有林木；围滩指已围垦的草滩或滩涂；围水指已围垦的水面。对于没有现成服务系统价值的地类服务价值的计算，是通过将有关地类的卫星光谱与已有服务价值的地类光谱进行对比分析，并结合实地调查，再根据经验确定的。
滩涂湿地保护与开发的最优规划
对滩涂保护与开发最优规划的关键是建立最优规划模型，可以选择任何可行的最优规划模型，为说明原理方便，这里以线性规划模型为例。首先定义线性规划变量：X1为耕地面积；X2为林地面积；X3为养殖面积；X4为裸堤面积；X5为林堤面积；X6为居民面积；X7为盐田面积；X8为草地面积；X9为裸地面积；X10为围滩面积；X11为围水面积。其次再定义目标函数为生态服务价值取最大值的函数。最后根据许多专家在江苏省沿海滩涂开发规划(1998～2000年)中共同提出的滩涂生态环境建设指标，并结合具体情况，定义相关的约束条件如下。
(1)所有线性规划变量Xi之和应等于滩涂总面积： Σ i = 1 11 X i = SA ;
(2)林牧区、淡水鱼区以及林堤的林木覆盖率应该达到总面积的20％：X2+X5≥0.2×SA；
(3)地面植被覆盖率应该达到总面积的57％左右：X1+X8+X9+X10≥0.57×SA；
(4)淡水水面覆盖率可以达到总面积的17％左右：X3+X11≥0.17×SA；
(5)上述三者再加裸堤的面积合计应该达到总面积的90％，这样才能保证滩涂生态环境有一个较大的改善：X1+X2+X3+X4+X5+X8+X10+X11≥0.9×SA；
(6)滩涂位于国家自然湿地保护区，自然生态系统创造的服务价值不应小于人为生态系统创造的服务价值： Σ i = 1 7 X i × P i - Σ i = 8 11 X i × P i ≤ 0 ;
(7)滩涂位于国家自然湿地保护区，自然生态系统的面积也不应小于人为生态系统的面积：
Σ i = 1 7 X i - Σ i = 8 11 X i ≤ 0 ;
(8)所有线性规划变量Xi均不应小于0，既有：Xi≥0(i＝1，...，11)；
最终可得大丰滩涂湿地保护与开发的线性规划模型如下：
MaxV = Σ i = 1 11 X i × P i ;
s.t.：
X2+X5≥0.2×SA：……………………………………………………………………(1)
X1+X8+X9+X10≥0.57×SA：…………………………………………………………(2)
X3+X11≥0.17×SA：…………………………………………………………………(3)
X1+X2+X3+X4+X5+X8+X10+X11≥0.9×SA：…………………………………………(4)
Σ i = 1 7 X i × P i - Σ i = 8 11 X i × P i ≤ 0 ; ……………………………………………………………(5)
Σ i = 1 7 X i - Σ i = 8 11 X i ≤ 0 ; ……………………………………………………………………(6)
Xi≥0(i＝1，...，11)：……………………………………………………………(7)
Σ i = 1 11 X i = SA . …………………………………………………………………………(8)
在对上述线性规划模型的求解过程中，有时由于约束条件较多或不同，可能会出现无解，即无法计算出优化分析结果的情况。此时，可以通过减少约束变量并动态调整约束条件的方法来消除无解。具体方法是将一些相对固定而在实际中又无需进行调整的变量用它们现有的数值代入(如：将变量X4，X5，X6，X7，X10和X11的当前值代入)，并对原线性规划模型进行化简，使线性规划模型的变量减少为对保护与开发有重要影响的4个：耕地、林地、养殖和草地，然后再通过动态调整约束条件中耕地的下限对线性规划模型求解。这里采用了一种动态改变约束条件下限的方法来求解该模型，即通过不断改变耕地面积的下限来尝试线性规划模型在有解时，此下限达到的最大值，从而解出整个线性规划模型。这一求解过程说明，在大丰滩涂湿地保护和开发中，滩涂湿地保护与开发的约束条件对最大允许开发的耕地面积具有明显的限制，超过这个限制线性规划模型就会无解，而在实际中相应的滩涂湿地的保护和开发策略就不可行。根据上述方法，给出1984年，1997年和2002年三个年度大丰市滩涂湿地保护与开发优化分析的线性规划模型如下。
1984年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥59.15
X1+X8≥120.75
X3≥3.45
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤5.37
X1+X2+X3-X8≤91.01
X8≥0
X1≥43.16
X1+X2+X3+X8＝187.05
1997年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥69.55
X1+X8≥193.99
X3≥55.69
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤12.26
X1+X2+X3-X8≤21.77
X8≥0
X1≥50.11
X1+X2+X3+X8＝328.94
2002年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥102.90
X1+X8≥284.25
X3≥84.97
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤14.01
X1+X2+X3-X8≤17.97
X8≥0
X1≥43.16
X1+X2+X3+X8＝485.53
根据上述线性规划模型，可以计算出1984、1997和2002三个年度大丰市滩涂湿地保护与开发的最优规划方案及各种覆盖的最优比例。
具体实施方式
实施举例
分析计算过程见上述技术方案描述，对大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析如下。
滩涂湿地保护与开发中土地利用方式的变化
大丰市滩涂的开发利用在不同的历史时期具有不同的特色，解放前主要用于晒盐，滩涂的自然生态状态完好，解放后的几十年主要用于围垦种粮，近20年来开始进行大规模的水产养殖，开发利用的范围也从传统的潮上带向潮间带、潮下带发展，但所有这些开发的总体目标都是获取最大的经济效益，而对滩涂作为湿地生态系统的服务价值的下降对整个生态环境的影响则很少考虑，但滩涂开发利用方式的变化，将导致自然滩涂覆盖格局的变化，从而改变滩涂生态系统的结构，使生物多样性受到损失，降低生态系统的生产能力。
对1984、1997、2002年三期TM影像数据解译所获得的滩涂利用与覆盖结果以及对滩涂利用与覆盖最优规划的结果如表1所示。
表1  1984-2002大丰滩涂利用与覆盖的变化和最优规划(平方公里)
滩涂资源类型   1984   1997   2002   1984-1997   1997-2002
  面积(km2)   比例(％)   面积(km2)   比例(％)   面积(km2)   比例(％)   变化率(％)   年均(％)   变化率(％)   年均(％)
  人为现状   耕地   59.13   18.80   161.4   4031   173.44   30.73   172.96   13.30   7.46   1.49
  林地   0.76   0.24   0.86   0.21   0.00   0.00   13.16   1.01   -100.00   -20.00
  养殖   22.6   7.18   106.47   26.59   335.31   59.42   371.11   28.55   214.93   42.99
  裸堤   6.32   2.01   4.15   1.04   8.72   1.55   -34.34   -2.64   110.12   22.02
  林堤   3.77   1.20   10.54   2.63   9.97   1.77   179.58   13.81   -5.41   -1.08
  居民   0.21   0.07   1.8   0.45   3.46   0.61   757.14   58.24   92.22   18.44
  盐田   7.96   2.53   8.37   2.09   8.27   1.47   5.15   0.40   -1.19   -0.24
  小计   100.75   32.03   293.59   73.32   539.17   95.54   191.40   14.72   83.65   16.73
  自然现状   草地   59.96   19.06   53.95   13.47   1.66   0.29   -10.02   -0.77   -96.92   -19.38
  裸地   61.57   19.57   31.98   7.99   11.1   1.97   -48.06   -3.70   -65.29   -13.06
  围滩   42.27   13.44   8.53   2.13   1.44   0.26   -79.82   -6.14   -83.12   -16.62
  围水   50.03   15.90   12.38   3.09   10.97   1.94   -75.25   -5.79   -11.39   -2.28
  小计   213.83   67.97   106.84   26.68   25.17   4.46   -50.04   -3.85   -76.44   -15.29
  现状合计   314.58   100.00   400.43   100.00   564.34   100.00   27.29   2.10   40.93   8.19
  人为最优   耕地   43.07   13.69   50.11   12.51   63.88   11.32   16.35   1.26   27.48   5.50
  林地   59.16   18.80   69.56   17.37   102.90   18.23   0.00   0.00   0.00   0.00
  养殖   3.45   1.10   55.69   1391   84.97   1506   1514.20   116.48   52.58   10.52
  裸堤   6.32   2.01   4.15   1.04   8.72   1.55   -3434   -2.64   110.12   22.02
  林堤   3.77   1.20   10.54   2.63   9.97   1.77   179.58   13.81   -5.41   -1.08
  居民   0.21   0.07   1.8   0.45   3.46   0.61   757.14   58.24   92.22   18.44
盐田 7.96 2.53 8.37 2.09 8.27 1.47 5.15 0.40 -1.19 -0.24
  小计   123.94   39.40   200.22   50.00   282.17   50.00   61.55   4.73   40.93   8.19
  自然最优   草地   81.37   25.87   153.59   38.36   233.78   41.43   88.74   6.83   52.22   10.44
  裸地   16.97   5.39   25.72   6.42   35.98   6.38   51.56   3.97   39.89   7.98
  围滩   42.27   13.44   8.53   2.13   1.44   0.26   -79.82   -6.14   -83.12   -16.62
  围水   50.03   15.90   12.38   3.09   10.97   1.94   -75.25   -5.79   -11.39   -2.28
  小计   190.64   60.60   200.22   50.00   282.17   50.00   5.02   0.39   40.93   8.19
  最优合计   314.58   100.00   400.43   100.00   564.34   100.00   27.29   2.10   40.93   8.19
对比表1的结果可以看出，从1984年到2002年的18年间，对滩涂资源的开发是以高强度牺牲自然生态系统的面积、增加人为生态系统的面积为代价的。从1984年到1997年的13年间，自然生态系统的面积平均每年递减3.85％，但是从1997年到2002年的5年间，自然生态系统的面积平均每年递减15.29％，减少的速度为前者的4倍。同期，在人为生态系统方面，从1984年到1997年的13年间，平均面积递增14.72％，而在1997年到2002年的5年间，平均面积递增也达16.73％。在1984年的已围滩涂利用现状中，裸地分布最广，约占总面积的19.57％，其次是草地和耕地，分别占总面积的19.06％和18.80％。1997年，耕地为研究区域中面积最大的土地利用类型，约占总面积的40.31％，其次是养殖，占总面积的26.59％。从滩涂利用方式变化的特点来看，表现为耕地面积大幅增加，城镇面积扩展，水面养殖增加，林地面积略增，可利用裸地面积大幅减少，草地面积减少。在1984年到1997年的13年间，耕地面积变化最明显，增加了172.96％，林地虽然占总面积的比例很少，但增加了13.16％，草地面积减少了10.02％，水面养殖面积增加了371.11％，居民用地面积增加了757.14％，可开发的裸地面积减少了48.06％，用于围垦滩涂的林堤面积也增加了179.58％。2002年，养殖为面积最大的土地利用类型，占总面积的59.42％，其次是耕地，占30.73％。在1997年到2002年的5年时间内，林地面积减少到几乎为0，裸堤面积增加110.12％，草地面积减少96.92％，变化最明显。水面养殖、耕地和居民的面积则不断增加，分别达214.93％、7.46％和92.22％，可利用裸地面积减少达65.29％。
滩涂湿地生态系统服务价值的变化
大丰市滩涂生态系统的实际服务价值和最优规划服务价值的计算结果如表2所示，表中1984现状(84前)表示1984年以前围垦的滩涂在1984年的利用现状，1997现状(1984-1997)表示在1984年到1997年间围垦的滩涂在1997年的利用现状，依次类推其它表示的含意。
表2  1984-2002大丰市分阶段围垦滩涂实际和最优规划生态系统服务价值变化(按全球生态系统服务价值计算)
  滩涂利用类型   耕地   林地   养殖   裸堤   林堤   居民   盐田   小计   草地   裸地   围滩   围水   小计   合计
  单位面积价值(104$km-2a-1)   0.92   2.61   0.04   0.20   1.31   0.00   0.04   -   2.32   0.01   0.23   0.04   -   -
  1984现状(1984前)   面积(km2)   59.13   0.76   22.6   6.32   3.77   0.21   7.96   100.75   59.96   61.57   42.27   50.03   213.83   314.58
  生态价值(104$)   54.40   1.98   0.81   1.26   4.94   0.00   0.29   63.69   139.11   0.37   9.72   2.00   151.20   214.89
  1997现状(1984前)   面积(km2)   159.15   0.86   75.26   1.08   8.86   1.68   8.37   255.26   29.9   11.27   7.47   10.67   59.31   314.57
  生态价值(104$)   146.42   2.24   2.71   0.22   11.61   0.00   0.30   163.50   69.37   0.07   1.72   0.43   71.58   235.08
  2002现状(1984前)   面积(km2)   153.85   0.00   136.58   0.58   7.94   3.11   8.27   310.33   0.45   0.00   0.00   3.81   4.26   314.59
  生态价值(104$)   141.54   0.00   4.92   0.12   10.40   0.00   0.30   157.27   1.04   0.00   0.00   0.15   1.20   158.47
  1997现状(1984-1997)   面积(km2)   2.24   0.00   31.21   3.07   1.68   0.12   0.00   38.32   24.05   20.71   1.06   1.71   47.53   85.85
  生态价值(104$)   2.06   0.00   1.12   0.61   2.20   0.00   0.00   6.00   55.80   0.12   0.24   0.07   56.23   62.23
  2002现状(1984-1997)   面积(km2)   8.53   0.00   68.3   1.96   2.03   0.22   0.00   81.04   0.14   4.27   0.00   0.4   4.81   85.85
  生态价值(104$)   7.85   0.00   2.46   0.39   2.66   0.00   0.00   13.36   0.32   0.03   0.00   0.02   0.37   13.72
  2002现状(1997-2002)   面积(km2)   11.06   0.00   30.44   6.18   0.00   0.13   0.00   147.81   1.07   6.83   1.44   6.76   16.10   163.91
  生态价值(104$)   10.18   0.00   4.70   1.24   0.00   0.00   0.00   16.11   2.48   0.04   0.33   0.27   2.52   18.63
  1997现状(1997前)   面积(km2)   161.40   0.86   106.47   4.15   10.54   1.80   8.37   293.59   53.95   31.98   8.53   12.38   106.84   400.43
  生态价值(104$)   148.49   2.24   3.83   0.83   13.81   0.00   0.30   169.50   125.16   0.19   1.96   0.50   127.81   297.32
  2002现状(2002前)   面积(km2)   173.44   0.00   335.31   8.72   9.97   3.46   8.27   539.17   1.66   11.10   1.44   10.97   25.17   564.34
  生态价值(104$)   159.56   0.00   12.07   1.74   13.06   0.00   0.30   186.74   3.85   0.07   0.33   0.44   4.69   191.43
  1984-1997实际变化   价值增减(104$)   94.09   0.26   3.02   -0.43   8.87   0.00   0.01   105.82   -13.94   -0.18   -7.76   -1.51   -23.39   82.43
  年均增减(104$)   7.24   0.02   0.23   -0.03   0.68   0.00   0.00   8.14   -1.07   -0.01   -0.60   -0.12   -1.80   6.34
  1997-2002实际变化   价值增减(104$)   11.08   -2.24   8.24   0.91   -0.75   0.00   0.00   17.23   -121.31   -0.13   -1.63   -0.06-   123.13   -105.89
  年均增减(104$)   2.22   -0.45   1.65   0.18   -0.15   0.00   0.00   3.45   -24.26   -0.03   -0.33   -0.01   -24.63   -21.18
  1984最优(1984前)   面积(km2)   43.07   59.16   3.45   6.32   3.77   0.21   7.96   123.94   81.37   16.97   42.27   50.03   190.64   314.58
  生态价值(104$)   39.62   154.41   0.12   1.26   4.94   0.00   0.29   200.65   188.78   0.10   9.72   2.00   200.60   401.25
  1997最优(1997前)   面积(km2)   50.11   69.56   55.69   4.15   10.54   1.80   8.37   200.22   153.59   25.72   8.53   12.38   200.22   400.44
  生态价值(104$)   46.10   181.55   2.00   0.83   13.81   0.00   0.30   244.60   356.33   0.15   1.96   0.50   358.94   603.54
  2002最优(2002前)   面积(km2)   63.88   102.9   84.97   8.72   9.97   3.46   8.27   282.17   233.78   35.98   1.44   10.97   282.17   564.34
  生态价值(104$)   58.77   268.57   3.06   1.74   13.06   0.00   0.30   345.50   542.37   0.22   0.33   0.44   543.36   888.86
  1984-1997最优变化   价值增减(104$)   6.48   27.14   1.88   -0.43   8.87   0.00   0.01   43.95   167.55   0.05   -7.76   -1.51   158.34   202.29
  年均增减(104$)   0.50   2.09   0.14   -0.03   0.68   0.00   0.00   3.38   12.89   0.00   -0.60   -0.12   12.18   15.56
  1997-2002最优变化   价值增减(104$)   12.67   87.02   1.05   0.91   -0.75   0.00   0.00   100.90   186.04   0.06   -1.63   -0.06   184.42   285.32
  年均增减(104$)   2.53   17.40   0.21   0.18   -0.15   0.00   0.00   20.18   37.21   0.01   -0.33   -0.01   36.88   57.06
从表2中可以看出不同时段围垦滩涂生态系统服务价值的变化。例如，对于1984年以前围垦的滩涂来说，在1984年到1997年的13年间，自然生态系统的服务价值从151.20×104美元减少到71.58×104美元，在1997年到2002年的5年间，又从71.58×104美元减少到1.20×104美元，而同期的人为生态系统的服务价值则从63.69×104美元增加到163.50×104美元，再减少到157.27×104美元。从表2中同样可见，在1984年到1997年的13年间围垦的自然生态系统的服务价值，从1997年的56.23×104美元减少到2002年的0.37×104美元，而同期的人为生态系统的服务价值也从1997年的6.00×104美元增加到2002年的13.36×104美元。
从总体上来看，在1984年到1997年的13年间，自然生态系统的服务价值年均下降仅1.80％，而从1997年到2002年的5年间，这种服务价值急剧下降，年均下降达24.63％，十分剧烈，对自然生态系统造成了严重损害。从表2还可以看出，在1984年到1997年的13年间，人为生态系统创造的服务价值为105.82×104美元，自然生态系统创造的服务价值为-23.39×104美元。而在1997年到2002年的5年期间，人为生态系统创造的服务价值为17.23×104美元，自然生态系统创造的服务价值剧减为-123.13×104美元。
按最低值计算，1984年生态系统服务总价值为214.89×104美元，1997年为297.32×104美元，即生态系统服务价值比1984年增加了82.43×104美元，年均增加6.34×104美元。2002年为191.43×104美元，比1997年减少105.89×104美元，年均减少21.18×104美元。从表2中可以看出，截止1984年开发的滩涂构成的生态系统的服务价值，在1984年到1997年之间增加了20.19×104美元，而在1997年到2002年间减少了76.61×104美元。1984年到1997年开发的滩涂的生态系统服务价值从62.23×104美元减少到2002年的13.72×104，减少达48.51×104美元。
滩涂湿地保护与开发的对策
表1给出了运用线性规划方法计算的1984、1997和2002年度滩涂地类面积的最优规划值，将其与表1的实际值进行对比，可以计算出面积超出最优的地类为：1984年实际耕地面积超出最优面积0.37倍，1997年超出2.22倍，2002年超出1.72倍；1984年实际养殖面积超出最优面积5.55倍，1997年超出0.91倍，2002年超出2.95倍；面积低于最优的地类为：1984年实际林地面积低于最优面积76.84倍，1997年低于79.88倍，2002年低于102.90(km2)；1984年实际草地面积低于最优面积0.36倍，1997年低于1.85倍，2002年低于139.83倍；面积超出和低于最优兼有的地类为：1984年实际裸地面积超出最优面积2.63倍，1997年超出0.24倍，2002年低于2.24倍；其余为不变地类。由此可见，随着时间的推移，实际值与最优值的差异越来越大，生态系统功能的退化也越来越严重，而恢复生态系统功能的策略应该是逐步减少这种差异。在表2的下部，分析了在最优规划的情况下生态系统服务价值的变化，既假定生态系统功能得到恢复后的服务价值，总生态系统、人为生态系统和自然生态系统的最优与实际服务价值的年度变化比较如附图所示，附图为生态系统服务价值年度变化图。
附图中的最优与实际服务价值之间形成的鲜明对比说明：大丰市的滩涂生态系统功能自1984年前以来就呈现整体退化，尽管由于缺乏更早的影像，无法得知这种退化从何时开始，但与最优值相比，1984年就已经退化了，1997年的状况比1984年略有恢复，但也根本没有达到1984年的最优水平，更谈不上达到1997年的最优水平，在没有任何保护措施的高强度开发下，2002年滩涂生态系统功能的总体服务价值退化到只有最优值的四分之一，其中自然服务价值几乎退化为0，人为服务价值也退化到最优值的一半，生态环境趋于严重恶化。在比较表2的实际与最优地类服务价值后还可以看出，要想逐步恢复生态系统的服务功能，当务之急必须采取严厉的保护措施，根据优化分析的结果，有步骤地减少对滩涂的开发利用，退耕、退渔、还林、还草。
通过对实际与最优服务价值进行比较后可以看出，在1984年到2002年的18年时间内，大丰市滩涂的保护和利用结构的变化十分剧烈，不同的开发利用方式对该区域生态系统服务价值的影响截然不同，1984年到1997年间有节制的开发方式使服务价值上升了38.36％，而1997年到2002年的高强度开发方式使服务价值损失达35.61％，但与最优规划提供的服务价值相比，在过去的18年中，大丰市滩涂湿地生态环境恶化的趋势并未从根本上得到改善。

Claims (7)

1、一种湿地保护与开发的优化分析方法，在通过卫星遥感技术获取湿地不同覆盖的种类和面积的基础上，将湿地覆盖所创造的生态服务价值划分为在自然生态系统面积上创造的服务价值和在人为生态系统面积上创造的服务价值，与湿地的不同覆盖的面积以及相关的生态系统的服务价值一起作为对湿地资源保护和开发的策略进行优化的基本数据，再根据湿地保护和开发的合理需求要设计若干约束条件，建立相关的最优规划模型，并求解该模型，最后根据获得的湿地保护和开发的最优规划策略实现对湿地资源的保护和开发的科学管理，具有方法简单、效益显著、易于应用等特点。
2、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的在通过卫星遥感技术获取湿地不同覆盖的种类和面积基础上是指一种湿地保护与开发的优化分析方法是建立在将通过卫星遥感技术获取的湿地覆盖的类别和面积大小作为优化分析的基础之上，是基于卫星遥感技术的湿地保护与开发的优化分析方法。
3、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的将湿地覆盖所创造的生态服务价值划分为在自然生态系统面积上创造的服务价值和在人为生态系统面积上创造的服务价值，与湿地的不同覆盖的面积以及相关的生态系统的服务价值一起作为对湿地资源保护和开发的策略进行优化的基本数据是指将湿地划分为人为影响或开发过的湿地与其余没有受到人为影响或开发过的湿地两个部分，这两个部分面积的大小和创造的生态服务价值的大小，以及在自然和人为生态系统内部的所有不同覆盖的面积的大小和创造的生态服务价值的大小均是描述和评估整个湿地自然特征及受到保护程度的重要指标，即湿地不同覆盖的面积和生态系统的服务价值均是一种湿地保护与开发的优化分析方法的基础。
4、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的再根据湿地保护和开发的合理需求设计若干约束条件是指可以根据实际需要，设计与湿地不同覆盖的面积和创造的生态服务价值相关的约束条件，对优化分析过程进行约束，使优化分析的结果符合实际需求，即一种湿地保护与开发的优化分析方法是以约束条件为特征的优化分析方法。
5、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的建立相关的最优规划模型是指任何可行的以约束条件为特征的使湿地生态服务价值为最大的最优规划模型，包括下述以大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析为例所描述的线性规划模型以及应用方法，该模型以及应用方法适用于对所有湿地保护与开发的优化分析。
大丰市滩涂湿地保护与开发的线性规划模型
首先定义线性规划变量：X1为耕地面积；X2为林地面积；X3为养殖面积；X4为裸堤面积；X5为林堤面积；X6为居民面积；X7为盐田面积；X8为草地面积；X9为裸地面积；X10为围滩面积；X11为围水面积。其次再定义目标函数为生态服务价值取最大值的函数。最后定义相关的约束条件如下。
(1)所有线性规划变量Xi之和应等于滩涂湿地总面积： Σ i = 1 11 X i = SA ;
(2)林牧区、淡水鱼区以及林堤的林木覆盖率应该达到总面积的20％：X2+X5≥0.2×SA；
(3)地面植被覆盖率应该达到总面积的57％左右：X1+X8+X9+X10≥0.57×SA；
(4)淡水水面覆盖率可以达到总面积的17％左右：X3+X11≥0.17×SA；
(5)上述三者再加裸堤的面积合计应该达到总面积的90％，这样才能保证滩涂生态环境有一个较大的改善：X1+X2+X3+X4+X5+X8+X10+X11≥0.9×SA；
(6)滩涂位于国家自然湿地保护区，自然生态系统创造的服务价值不应小于人为生态系统创造的服务价值： Σ i = 1 7 X i × P i - Σ i = 8 11 X i × P i ≤ 0 ;
(7)滩涂位于国家自然湿地保护区，自然生态系统的面积也不应小于人为生态系统的面积：
Σ i = 1 7 X i - Σ i = 8 11 X i ≤ 0 ;
(8)所有线性规划变量Xi均不应小于0，既有：xi≥0(i＝1，…，11)；最终可得大丰滩涂湿地保护与开发的线性规划模型如下：
Max V = Σ i = 1 11 X i × P i ;
s.t.：
X2+X5≥0.2×SA；……………………………………………………………………(1)
X1+X8+X9+X10≥0.57×SA；…………………………………………………………(2)
X3+X11≥0.17×SA；…………………………………………………………………(3)
X1+X2+X3+X4+X5+X8+X10+X11≥0.9×SA；…………………………………………(4)
Σ i = 1 7 X i × P i - Σ i = 8 11 X i × P i ≤ 0 ; · · · · · · · · · · · · · ( 5 )
Σ i = 1 7 X i - Σ i = 8 11 X i ≤ 0 ; · · · · · · · · · · · · · ( 6 )
Xi≥0(i＝1，…，11)； ……………………………………………………………(7)
Σ i = 1 11 X i = SA . · · · · · · · · · · · · · ( 8 )
根据上述线性规划模型，可以计算出1984、1997和2002三个年度大丰市滩涂湿地保护与开发的最优规划方案。
6、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的并求解该模型是指求解用于对湿地保护与开发进行优化分析的最优规划模型的任何求解方法，包括下述以大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析为例所描述的线性规划模型的求解中，采用的动态改变约束条件的方法，即减少约束条件变量或约束条件的数量和动态调整约束条件上界或下界值，使无解的线性规划模型转变为有解的线性规划模型的方法，该方法适用于对所有湿地保护与开发的优化分析。
大丰市滩涂湿地保护与开发的线性规划模型求解方法
在对大丰市滩涂湿地保护与开发的线性规划模型的求解过程中，有时由于约束条件较多或不同，可能会出现无解，即无法计算出优化分析结果的情况。此时，可以通过减少约束变量并动态调整约束条件的方法来消除无解。具体方法是将一些相对固定而在实际中又无需进行调整的变量用它们现有的数值代入(如：将变量X4，X5，X6，X7，X10和X11的当前值代入)，并对原线性规划模型进行化简，使线性规划模型的变量减少为对保护与开发有重要影响的4个：耕地、林地、养殖和草地，然后再通过动态调整约束条件中耕地的下限对线性规划模型求解。这里采用了一种动态改变约束条件下限的方法来求解该模型，即通过不断改变耕地面积的下限来尝试线性规划模型在有解时，此下限达到的最大值，从而解出整个线性规划模型。这一求解过程说明，在大丰滩涂湿地保护和开发中，滩涂湿地保护与开发的约束条件对最大允许开发的耕地面积具有明显的限制，超过这个限制线性规划模型就会无解，而在实际中相应的滩涂湿地的保护和开发策略就不可行。根据上述方法，给出1984年，1997年和2002年三个年度大丰市滩涂湿地保护与开发优化分析的线性规划模型如下。
1984年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥59.15
X1+X8≥120.75
X3≥3.45
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤5.37
X1+X2+X3-X8≤91.01
X8≥0
X1≥43.16
X1+X2+X3+X8＝187.05
1997年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥69.55
X1+X8≥193.99
X3≥55.69
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤12.26
X1+X2+X3-X8≤21.77
X8≥0
X1≥50.11
X1+X2+X3+X8＝328.94
2002年度线性规划模型
Max V＝0.92X1+2.61X2+0.004X3+2.32X8
s.t.：
0.1X2≥102.90
X1+X8≥284.25
X3≥84.97
0.92X1+2.61X2+0.004X3-2.32X8≤14.01
X1+X2+X3-X8≤17.97
X8≥0
X1≥43.16
X1+X2+X3+X8＝485.53
根据上述线性规划模型，可以计算出1984、1997和2002三个年度大丰市滩涂湿地保护与开发的最优规划方案及各种覆盖的最优比例。
7、根据权利要求1所述的一种湿地保护与开发的优化分析方法，其特征在于所述的最后根据获得的湿地保护和开发的最优规划策略实现对湿地资源的保护和开发的科学管理是指根据对湿地保护和开发的优化分析获得的湿地覆盖的最优布局，来调整湿地保护和开发的方案，确保自然生态系统与人为生态系统及其相关覆盖的面积不会超过最优布局设定的范围，包括下述以大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析为例所描述的用于科学管理的表格和图形结果以及相关的方法，该结果和方法适用于对所有湿地保护与开发的优化分析。
大丰市滩涂湿地保护与开发的优化分析
滩涂湿地保护与开发中土地利用方式的变化
大丰市滩涂的开发利用在不同的历史时期具有不同的特色，解放前主要用于晒盐，滩涂的自然生态状态完好，解放后的几十年主要用于围垦种粮，近20年来开始进行大规模的水产养殖，开发利用的范围也从传统的潮上带向潮间带、潮下带发展，但所有这些开发的总体目标都是获取最大的经济效益，而对滩涂作为湿地生态系统的服务价值的下降对整个生态环境的影响则很少考虑，但滩涂开发利用方式的变化，将导致自然滩涂覆盖格局的变化，从而改变滩涂生态系统的结构，使生物多样性受到损失，降低生态系统的生产能力。
对1984、1997、2002年三期TM影像数据解译所获得的滩涂利用与覆盖结果以及对滩涂利用与覆盖最优规划的结果如表1所示。
表1 1984-2002大丰滩涂利用与覆盖的变化和最优规划(平方公里) 滩涂资源类型            1984            1997             2002              1984-1997            1997-2002   面积(km2)   比例(％)   面积(km2)   比例(％)   面积(km2)   比例(％)   变化率(％)   年均(％)   变化率(％)   年均(％) 人为现状   耕地林地养殖裸堤林堤居民盐田   59.130.7622.66.323770.217.96   18.800.247.182.011.200.072.53   161.40.86106.474.1510.541.88.37   40.310.2126.591.042.630.452.09   173.440.00335.318.729.973.468.27   30.730.0059.421.551.770.611.47   172.9613.16371.11-34.34179.58757.145.15   13.301.0128.55-2.6413.8158.240.40   7.46-100.00214.93110.12-5.4192.22-1.19   1.49-20.0042.9922.02-1.0818.44-0.24   小计   100.75   32.03   293.59   73.32   539.17   95.54   191.40   14.72   83.65   16.73   自然现状   草地裸地   59.9661.57   19.0619.57   53.9531.98   13.477.99   1.6611.1   0.291.97   -10.02-48.06   -0.77-3.70   -96.92-65.29   -19.38-13.06   围滩   42.27   13.44   8.53   2.13   1.44   0.26   -79.82   -6.14   -83.12   -16.62   围水   50.03   15.90   12.38   3.09   10.97   1.94   -75.25   -5.79   -11.39   -2.28   小计   213.83   67.97   106.84   26.68   25.17   4.46   -50.04   -3.85   -76.44   -15.29   现状合计   314.58   100.00   400.43   100.00   564.34   100.00   27.29   2.10   40.93   8.19 人为最优   耕地林地养殖裸堤   43.0759.163.456.32   13.6918.801.102.01   50.1169.5655.694.15   12.5117.3713.911.04   63.88102.9084.978.72   11.3218.2315.061.55   16.350.001514.20-34.34   1.260.00116.48-2.64   27.480.0052.58110.12   5.500.0010.5222.02
  林堤居民盐田   3.770.217.96   1.200.072.53   10.541.88.37   2.630.452.09   9.973.468.27   1.770.611.47   179.58757.145.15   13.8158.240.40   -5.4192.22-1.19   -1.0818.44-0.24   小计   123.94   39.40   200.22   50.00   282.17   50.00   61.55   4.73   40.93   8.19   自然最优   草地裸地   81.3716.97   25.875.39   153.5925.72   38.366.42   233.7835.98   41.436.38   88.7451.56   6.833.97   52.2239.89   10.447.98   围滩   42.27   13.44   8.53   2.13   1.44   0.26   -79.82   -6.14   -83.12   -16.62   围水   50.03   15.90   12.38   3.09   10.97   1.94   -75.25   -5.79   -11.39   -2.28   小计   190.64   60.60   200.22   50.00   282.17   50.00   5.02   0.39   40.93   8.19   最优合计   314.58   100.00   400.43   100.00   564.34   100.00   27.29   2.10   40.93   8.19
对比表1的结果可以看出，从1984年到2002年的18年间，对滩涂资源的开发是以高强度牺牲自然生态系统的面积、增加人为生态系统的面积为代价的。从1984年到1997年的13年间，自然生态系统的面积平均每年递减3.85％，但是从1997年到2002年的5年间，自然生态系统的面积平均每年递减15.29％，减少的速度为前者的4倍。同期，在人为生态系统方面，从1984年到1997年的13年间，平均面积递增14.72％，而在1997年到2002年的5年间，平均面积递增也达16.73％。在1984年的已围滩涂利用现状中，裸地分布最广，约占总面积的19.57％，其次是草地和耕地，分别占总面积的19.06％和18.80％。1997年，耕地为研究区域中面积最大的土地利用类型，约占总面积的40.31％，其次是养殖，占总面积的26.59％。从滩涂利用方式变化的特点来看，表现为耕地面积大幅增加，城镇面积扩展，水面养殖增加，林地面积略增，可利用裸地面积大幅减少，草地面积减少。在1984年到1997年的13年间，耕地面积变化最明显，增加了172.96％，林地虽然占总面积的比例很少，但增加了13.16％，草地面积减少了10.02％，水面养殖面积增加了371.11％，居民用地面积增加了757.14％，可开发的裸地面积减少了48.06％，用于围垦滩涂的林堤面积也增加了179.58％。2002年，养殖为面积最大的土地利用类型，占总面积的59.42％，其次是耕地，占30.73％。在1997年到2002年的5年时间内，林地面积减少到几乎为0，裸堤面积增加110.12％，草地面积减少96.92％，变化最明显。水面养殖、耕地和居民的面积则不断增加，分别达214.93％、7.46％和92.22％，可利用裸地面积减少达65.29％。
滩涂湿地生态系统服务价值的变化
大丰市滩涂生态系统的实际服务价值和最优规划服务价值的计算结果如表2所示，表中1984现状(84前)表示1984年以前围垦的滩涂在1984年的利用现状，1997现状(1984-1997)表示在1984年到1997年间围垦的滩涂在1997年的利用现状，依次类推其它表示的含意。
表2 1984-2002大丰市分阶段围垦滩涂实际和最优规划生态系统服务价值变化(按全球生态系统服务价值计算)   滩涂利用类型   耕地   林地   养殖   裸堤   林堤   居民   盐田   小计   草地   裸地   围滩   围水   小计   合计   单位面积价值(104$km-2a-1)   0.92   2.61   0.04   0.20   1.31   0.00   0.04   -   2.32   0.01   0.23   0.04   -   -   1984现状(1984前)   面积(km2)   59.13   0.76   22.6   6.32   3.77   0.21   7.96   100.75   59.96   61.57   42.27   50.03   213.83   314.58   生态价值(104$)   54.40   1.98   0.81   1.26   4.94   0.00   0.29   63.69   139.11   0.37   9.72   2.00   151.20   214.89   1997现状(1984前)   面积(km2)   159.15   0.86   75.26   1.08   8.86   1.68   8.37   255.26   29.9   11.27   7.47   10.67   59.31   314.57   生态价值(104$)   146.42   2.24   2.71   0.22   11.61   0.00   0.30   163.50   69.37   0.07   1.72   0.43   71.58   235.08   2002现状(1984前)   面积(km2)   153.85   0.00   136.58   0.58   7.94   3.11   8.27   310.33   0.45   0.00   0.00   3.81   4.26   314.59   生态价值(104$)   141.54   0.00   4.92   0.12   10.40   0.00   0.30   157.27   1.04   0.00   0.00   0.15   1.20   158.47   1997现状(1984-1997)   面积(km2)   2.24   0.00   31.21   3.07   1.68   0.12   0.00   38.32   24.05   20.71   1.06   1.71   47.53   85.85   生态价值(104$)   2.06   0.00   1.12   0.61   2.20   0.00   0.00   6.00   55.80   0.12   0.24   0.07   56.23   62.23   2002现状(1984-1997)   面积(km2)   8.53   0.00   68.3   1.96   2.03   0.22   0.00   81.04   0.14   4.27   0.00   0.4   4.81   85.85   生态价值(104$)   7.85   0.00   2.46   0.39   2.66   0.00   0.00   13.36   0.32   0.03   0.00   0.02   0.37   13.72   2002现状(1997-2002)   面积(km2)   11.06   0.00   130.44   6.18   0.00   0.13   0.00   147.81   1.07   6.83   1.44   6.76   16.10   163.91   生态价值(104$)   10.18   0.00   4.70   1.24   0.00   0.00   0.00   16.11   2.48   0.04   0.33   0.27   2.52   18.63   1997现状(1997前)   面积(km2)   161.40   0.86   106.47   4.15   10.54   1.80   8.37   293.59   53.95   31.98   8.53   12.38   106.84   400.43   生态价值(104$)   148.49   2.24   3.83   0.83   13.81   0.00   0.30   169.50   125.16   0.19   1.96   0.50   127.81   297.32   2002现状(2002前)   面积(km2)   173.44   0.00   335.31   8.72   9.97   3.46   8.27   539.17   1.66   11.10   1.44   10.97   25.17   564.34   生态价值(104$)   159.56   0.00   12.07   1.74   13.06   0.00   0.30   186.74   3.85   0.07   0.33   0.44   4.69   191.43   1984-1997实际变化   价值增减(104$)   94.09   0.26   3.02   -0.43   8.87   0.00   0.01   105.82   -13.94   -0.18   -7.76   -1.51   -23.39   82.43   年均增减(104$)   7.24   0.02   0.23   -0.03   0.68   0.00   0.00   8.14   -1.07   -0.01   -0.60   -0.12   -1.80   6.34   1997-2002实际变化   价值增减(104$)   11.08   -2.24   8.24   0.91   -0.75   0.00   0.00   17.23   -121.31   -0.13   -1.63   -0.06   -123.13   -105.89   年均增减(104$)   2.22   -0.45   1.65   0.18   -0.15   0.00   0.00   3.45   -24.26   -0.03   -0.33   -0.01   -24.63   -21.18   1984最优(1984前)   面积(km2)   43.07   59.16   3.45   6.32   3.77   0.21   7.96   123.94   81.37   16.97   42.27   50.03   190.64   314.58   生态价值(104$)   39.62   154.41   0.12   1.26   4.94   0.00   0.29   200.65   188.78   0.10   9.72   2.00   200.60   401.25   1997最优(1997前)   面积(km2)   50.11   69.56   55.69   4.15   10.54   1.80   8.37   200.22   153.59   25.72   8.53   12.38   200.22   400.44   生态价值(104$)   46.10   181.55   2.00   0.83   13.81   0.00   0.30   244.60   356.33   0.15   1.96   0.50   358.94   603.54   2002最优(2002前)   面积(km2)   63.88   102.9   84.97   8.72   9.97   3.46   8.27   282.17   233.78   35.98   1.44   10.97   282.17   564.34   生态价值(104$)   58.77   268.57   3.06   1.74   13.06   0.00   0.30   345.50   542.37   0.22   0.33   0.44   543.36   888.86   1984-1997最优变化   价值增减(104$)   6.48   27.14   1.88   -0.43   8.87   0.00   0.01   43.95   167.55   0.05   -7.76   -1.51   158.34   202.29   年均增减(104$)   0.50   2.09   0.14   -0.03   0.68   0.00   0.00   3.38   12.89   0.00   -0.60   -0.12   12.18   15.56   1997-2002最优变化   价值增减(104$)   12.67   87.02   1.05   0.91   -0.75   0.00   0.00   100.90   186.04   0.06   -1.63   -0.06   184.42   285.32   年均增减(104$)   2.53   17.40   0.21   0.18   -0.15   0.00   0.00   20.18   37.21   0.01   -0.33   -0.01   36.88   57.06
从表2中可以看出不同时段围垦滩涂生态系统服务价值的变化。例如，对于1984年以前围垦的滩涂来说，在1984年到1997年的13年间，自然生态系统的服务价值从151.20×104美元减少到71.58×104美元，在1997年到2002年的5年间，又从71.58×104美元减少到1.20×104美元，而同期的人为生态系统的服务价值则从63.69×104美元增加到163.50×104美元，再减少到157.27×104美元。从表2中同样可见，在1984年到1997年的13年间围垦的自然生态系统的服务价值，从1997年的56.23×104美元减少到2002年的0.37×104美元，而同期的人为生态系统的服务价值也从1997年的6.00×104美元增加到2002年的13.36×104美元。
从总体上来看，在1984年到1997年的13年间，自然生态系统的服务价值年均下降仅1.80％，而从1997年到2002年的5年间，这种服务价值急剧下降，年均下降达24.63％，十分剧烈，对自然生态系统造成了严重损害。从表2还可以看出，在1984年到1997年的13年间，人为生态系统创造的服务价值为105.82×104美元，自然生态系统创造的服务价值为-23.39×104美元。而在1997年到2002年的5年期间，人为生态系统创造的服务价值为17.23×104美元，自然生态系统创造的服务价值剧减为-123.13×104美元。
按最低值计算，1984年生态系统服务总价值为214.89×104美元，1997年为297.32×104美元，即生态系统服务价值比1984年增加了82.43×104美元，年均增加6.34×104美元。2002年为191.43×104美元，比1997年减少105.89×104美元，年均减少21.18×104美元。从表2中可以看出，截止1984年开发的滩涂构成的生态系统的服务价值，在1984年到1997年之间增加了20.19×104美元，而在1997年到2002年间减少了76.61×104美元。1984年到1997年开发的滩涂的生态系统服务价值从62.23×104美元减少到2002年的13.72×104，减少达48.51×104美元。
滩涂湿地保护与开发的对策
表1给出了运用线性规划方法计算的1984、1997和2002年度滩涂地类面积的最优规划值，将其与表1的实际值进行对比，可以计算出面积超出最优的地类为：1984年实际耕地面积超出最优面积0.37倍，1997年超出2.22倍，2002年超出1.72倍；1984年实际养殖面积超出最优面积5.55倍，1997年超出0.91倍，2002年超出2.95倍；面积低于最优的地类为：1984年实际林地面积低于最优面积76.84倍，1997年低于79.88倍，2002年低于102.90(km2)；1984年实际草地面积低于最优面积0.36倍，1997年低于1.85倍，2002年低于139.83倍；面积超出和低于最优兼有的地类为：1984年实际裸地面积超出最优面积2.63倍，1997年超出0.24倍，2002年低于2.24倍；其余为不变地类。由此可见，随着时间的推移，实际值与最优值的差异越来越大，生态系统功能的退化也越来越严重，而恢复生态系统功能的策略应该是逐步减少这种差异。在表2的下部，分析了在最优规划的情况下生态系统服务价值的变化，既假定生态系统功能得到恢复后的服务价值，总生态系统、人为生态系统和自然生态系统的最优与实际服务价值的年度变化比较。
最优与实际服务价值之间形成的鲜明对比说明：大丰市的滩涂生态系统功能自1984年前以来就呈现整体退化，尽管由于缺乏更早的影像，无法得知这种退化从何时开始，但与最优值相比，1984年就已经退化了，1997年的状况比1984年略有恢复，但也根本没有达到1984年的最优水平，更谈不上达到1997年的最优水平，在没有任何保护措施的高强度开发下，2002年滩涂生态系统功能的总体服务价值退化到只有最优值的四分之一，其中自然服务价值几乎退化为0，人为服务价值也退化到最优值的一半，生态环境趋于严重恶化。在比较表2的实际与最优地类服务价值后还可以看出，要想逐步恢复生态系统的服务功能，当务之急必须采取严厉的保护措施，根据优化分析的结果，有步骤地减少对滩涂的开发利用，退耕、退渔、还林、还草。
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