一种基于水生态功能的流域分区方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机图像处理领域，尤其涉及对于流域水生态功能相关数据的处理 方法，特别涉及一种基于水生态功能的流域分区方法。
【背景技术】
[0002] 流域水生态系统的特征由自然因素和人文因素共同作用而形成，其中人类活动的 影响深远而强烈。对流域水生态系统形成的自然与人文基础条件进行分析，是开展流域水 生态功能分区以及流域水生态环境综合管理的基础。社会经济的发展和人口的急剧增加， 给区域水资源造成了巨大的压力，区域水资源供需矛盾加剧，河流水体质量恶化，造成区域 一定程度的水质型缺水。水功能区划是通过对水资源和水生态环境现状的分析，根据国民 经济发展规划与江河流域综合规划的要求，将江河湖库划分为不同使用目的的水功能区， 并提出保护水功能区的水质目标。水功能区划采用两级体系，即一级区划和二级区划。一 级功能区分4类，即保护区、保留区、开发利用区和缓冲区；二级功能区划是在一级功能区 中的开发利用区进行，分7类，包括饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景 观娱乐用水区、过渡区和排污控制区。
[0003] 由于主要产业类型由农业转变为工业，人口数量急剧增加，使得流域农业用水量 从上游至下游逐渐减少，而流域工业用水量和居民生活用水则由上游至下游逐渐增多。由 于诸多的自然和人为因素，导致流域污染日益加剧，如果不采取措施，必将影响社会和经济 的发展，危及水资源的可持续利用。虽然目前已有大量有关流域的研究，但很少从社会、经 济、生态各个层面全面、统筹地进行综合分析，对于流域水环境基准技术的制定也少有探 索，流域水生态功能与水环境质量的分区、分类管理与保护不足。因此，需要引入国内外先 进的水生态管理技术和最新的水生态研究科技成果，在充分认识流域水生态系统特征空间 分异的基础上，通过水生态功能分区，为流域水生态功能保护、水环境治理及流域管理提供 科技支撑，并将其经验用于指导和推动其它类似地区的水生态保护工作。目前，虽然有技术 涉及生态分区，还有技术涉及主体功能分区。但是现有技术中从未涉及基于水体的特征及 流域内陆域与水域之间的关联性进行分区的方法。
【发明内容】
[0004] 为了解决前述的体现流域陆地对水体的生态服务功能差异的技术问题，本发明提 出了一种基于水生态功能的流域分区方法，所述方法包括：建立流域水生态功能的指标数 据库，所述指标数据库中存储有表征产水能力和速度的一级分区指标，同时存储有影响入 水物质数量和性质的二级分区指标；根据一级分区指标、集水区图层、行政区图层生成一级 分区图层；根据二级分区指标、一级分区图层、集水区图层、行政区图层生成二级分区图层； 基于一级分区图层和二级分区图层生成流域水生态功能分区图。
[0005] 优选地，根据一级分区指标、集水区图层、行政区图层生成一级分区图层包括：对 所有一级分区指标进行空间标准化和无量纲化处理，并对经空间标准化处理和无量纲化处 理的所有一级分区指标进行指标综合及归一化处理，以获得一级分区综合指标；基于一级 分区综合指标，计算集水区图层中每一集水区中的一级分区综合指标平均值，根据计算得 到的多个一级分区综合指标平均值显示的明显差异性格局，沿所述格局边缘的集水区边界 线进行矢量化处理，生成一级分区初步界线；参照行政区图层中的县级行政区边界，对一级 分区初步界线进行调整，当一级分区初步界线中的某一子界线与相对应的县级行政区边界 不一致时，以距离集水区图层中的集水区界线垂直距离最短的县级行政区边界替换所述某 一子界线。
[0006] 优选地，所述对所有一级分区指标进行空间标准化和无量纲化处理包括：定义LiXWi像元对流域进行重采样以达到空间标准化，在重采样过程中，对每个新像元中的所有 一级分区指标重新进行赋值
，其中，ca为新像元中某一级分区指标的 重采样值，％为新像元中某一级分区指标的第i个数值所占面积，Ci为新像元中某一级分 区指标第i个数值，m为新像元中包含的某一级分区指标的数值个数，m多1，1 <i<m;CS =(ca-ca_)AC_x-C_n)，其中(；为新像元标准化之后的数值，CCa_分别为新像元重 采样后在流域中的最大值和新像元重采样后在流域中的最小值。
[0007] 优选地，所述指标综合及归一化处理为等权重叠加，Wqt= (P/T) +NDVI+E，其中Wqt 为一级分区指标综合指数，P和T分别为年平均降水量和年平均气温，NDVI是归一化植被指 数，E为根据所述地表数字高程计算得出的像元平均海拔。
[0008] 优选地，根据二级分区指标、一级分区图层、集水区图层、行政区图层生成二级分 区图层包括：对多个二级分区指标中的每一个进行空间标准化和无量纲化处理，并对经空 间标准化处理和无量纲化处理的所有二级分区指标进行指标综合及归一化处理，以获得二 级分区综合指标；在已经产生的一级分区图层中，基于所述二级分区综合指标，计算集水区 图层中每一集水区中的二级分区综合指标平均值，根据计算得到的多个二级分区综合指标 平均值显示的明显差异性格局，沿所述格局边缘的集水区边界线进行矢量化处理，生成二 级分区初步界线；参照流域内县级行政区边界，对二级分区格局界线进行调整，当二级分区 界线与其所在区域的县级行政区边界不一致时，采用距离集水区界线垂直距离最短的县级 行政区界限为二级分区界限。
[0009] 优选地，所述对每个二级分区指标进行空间标准化和无量纲化处理包括：定义L2XW2像元对流域分区指标进行重采样，在重新采样过程中，对每个新像元中各个二级指标 参数进行重新赋值：
其中，Da为新像元中某二级分区指标的重采样值， 1^为新像元中某二级分区指标第j个数值所占面积，D,为新像元中某二级分区指标第j个 数值，n为新像元中包含的某二级分区指标的数值个数，n多1，1彡j彡n;对所述Da进行无 量纲化处理：DS=(Da-Da_) ，其中比为新像元标准化之后的数值，DDa_ 分别为新像元重采样后在流域中的最大值和新像元重采样后在流域中的最小值。
[0010] 优选地，所述指标综合及归一化处理为等权重叠加，Zk=ValueHyd+Str+Slope， 其中Zk为第二级分区综合指标，ValueHyd为植被水文调节与过滤净化生态服务价值，Str 为土壤粘粒含量百分比值，Slope为坡度值。
[0011] 本发明提出的基于水生态功能的流域分区方法，实现了对于流域水生态功能进行 针对性的分区保护。
【附图说明】
[0012] 图1示出了根据本发明优选实施例的基于水生态功能的流域分区方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013] 下文将结合本发明的附图一起提供对本发明优选实施例的详细描述。结合这样的 实施例描述本发明，但是本发明不限于实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本 发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的 透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节 也可以根据权利要求书实现本发明。
[0014] 图1示出了根据本发明优选实施例的基于水生态功能的流域分区方法的流程图。 如图1所示，本发明提出的分区方法包括：建立流域水生态功能的指标数据库；生成一级分 区图层；生成二级分区图层；以及生成流域水生态功能分区图。
[0015] 具体地，首先，建立流域水生态功能的指标数据库。所述指标数据库中存储有表征 产水能力和速度的一级分区指标，同时存储有影响入水物质数量和性质的二级分区指标。 本发明提出的分区方法