区域生态系统多因子综合敏感性评价方法与流程

本发明涉及环境科学技术领域，具体涉及一种区域生态系统多因子综合敏感性评价方法。

背景技术：

生态环境敏感性是指生态系统对区域内自然和人类活动干扰的敏感程度，它反映区域生态系统在受到干扰时，发生生态环境问题的难易程度和概率大小。目前，国内外学者对于生态敏感性评价的相关研究大多针对某一具体问题，即在自然条件下改变某一具体敏感因子对生态敏感性产生的影响，或以城市法阵的用地选择、风景区的旅游开发管理等为对象进行研究，即为单纯针对生态环境或是人类社会活动进行的适宜性评价，并未涉及到如何平衡自然生态因子与人类活动影响因子的研究。

随着全球经济贸易发展，有限资源承载力与脆弱的生态环境之间的矛盾日益尖锐，生态环境和经济活动相互影响日益加深，传统的经济发展与建设用地开发模式将严重影响生态系统稳定发展和生态系统服务价值，经过生态敏感性评价后确定建设用地布局策略可以很大程度的解决生态环保和用地开发矛盾。对于传统的预测技术远远不能满足众多不确定性因子对生态影响的测评需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结合自然环境影响因子及人类活动影响因子对生态环境稳定性进行评价，可对生态环境中不确定影响因素进行评价分析，提高了生态环境敏感性评价数据的准确性和可靠性得区域生态系统多因子综合敏感性评价方法，以解决上述背景技术中存在的生态系统评价因子单一，对不确定影响因素评价不全面的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种区域生态系统多因子综合敏感性评价方法，包括如下流程步骤：

步骤s110、结合生态环境数据提取生态要素；

步骤s120、根据所述生态要素确定评价因子；

步骤s130、建立评价因子生态敏感度分级分析图；

步骤s140、计算所述评价因子的权值；

步骤s150、基于gis平台结合所述评价因子生态敏感度分级分析图和所述权值进行加权叠加得生态敏感性评价分区图。

进一步的，所述结合生态环境数据提取生态要素包括，以tm遥感影像和dem数据作为基础数据，结合地形图及生态现状图，利用gis平台对dem数据进行处理，提取生态要素。

进一步的，所述评价因子包括地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子。

进一步的，所述地形地貌敏感因子包括高程、坡度、洪水淹没线；所述生态系统服务价值因子包括用地类型；所述水环境敏感因子包括水体作用范围；所述动物多样性因子包括物种丰度、物种保护等级。

进一步的，所述建立评价因子生态敏感度分级分析图包括，按照各评价因子对生态敏感性的影响大小程度对所述评价因子进行敏感度评价赋值，确定所述评价因子的目标和属性。

进一步的，采用层次分析法计算所述评价因子的权值。

进一步的，所述采用层次分析法计算所述评价因子的权值包括，

构建判断矩阵，将所述地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子列出比较矩阵进行比较；根据所述比较矩阵确定随机一致性比值cr，若所述cr值再0.0.1范围内，则将所述比较矩阵作为权值。

进一步的，所述基于gis平台结合所述评价因子生态敏感度分级分析图和所述权值进行加权叠加得生态敏感性评价分区图包括将所述评价因子的分析结果与各所述评价因子的权值相乘，得到gis统计出的算术叠加结果，获得生态敏感性评价分区图。

本发明有益效果：本发明结合自然环境影响因子及人类活动影响因子对生态环境稳定性进行评价，可对生态环境中不确定影响因素进行评价分析，提高了生态环境敏感性评价数据的准确性和可靠性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述的区域生态系统多因子综合敏感性评价方法流程图。

图2是本发明实施例所述的坡度敏感因子生态敏感度分级分析图。

图3是本发明实施例所述的生态系统服务价值因子生态敏感度分级分析图。

图4是本发明实施例所述的水环境敏感因子生态敏感度分级分析图。

图5是本发明实施例所述的动物多样性因子生态敏感度分级分析图。

图6是本发明实施例所述的人类活动因子生态敏感度分级分析图。

图7是本发明实施例所述的利用区域生态系统多因子综合敏感性评价方法获得的生态敏感性评价分区图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或模块，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块和/或它们的组。

需要说明的是，在本发明所述的实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通，或两个元件的相互作用关系，除非具有明确的限定。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。图1是本发明实施例所述的区域生态系统多因子综合敏感性评价方法流程图，图2是本发明实施例所述的坡度敏感因子生态敏感度分级分析图，图3是本发明实施例所述的生态系统服务价值因子生态敏感度分级分析图，图4是本发明实施例所述的水环境敏感因子生态敏感度分级分析图，图5是本发明实施例所述的动物多样性因子生态敏感度分级分析图，图6是本发明实施例所述的人类活动因子生态敏感度分级分析图，图7是本发明实施例所述的利用区域生态系统多因子综合敏感性评价方法获得的生态敏感性评价分区图。

本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本发明所必须的。

如图1所示，本发明实施例提供了一种区域生态系统多因子综合敏感性评价方法，包括如下流程步骤：

步骤s110、结合生态环境数据提取生态要素；

步骤s120、根据所述生态要素确定评价因子；

步骤s130、建立评价因子生态敏感度分级分析图；

步骤s140、计算所述评价因子的权值；

步骤s150、基于gis平台结合所述评价因子生态敏感度分级分析图和所述权值进行加权叠加得生态敏感性评价分区图。

在本发明的一个具体实施例中，所述结合生态环境数据提取生态要素包括，以tm遥感影像和dem数据作为基础数据，结合地形图及生态现状图，利用gis平台对dem数据进行处理，提取生态要素。

在本发明的一个具体实施例中，所述评价因子包括地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子。

在本发明的一个具体实施例中，所述地形地貌敏感因子包括高程、坡度、洪水淹没线；所述生态系统服务价值因子包括用地类型；所述水环境敏感因子包括水体作用范围；所述动物多样性因子包括物种丰度、物种保护等级。

在本发明的一个具体实施例中，所述建立评价因子生态敏感度分级分析图包括，按照各评价因子对生态敏感性的影响大小程度对所述评价因子进行敏感度评价赋值，确定所述评价因子的目标和属性。

在本发明的一个具体实施例中，采用层次分析法计算所述评价因子的权值。

在本发明的一个具体实施例中，所述采用层次分析法计算所述评价因子的权值包括，

构建判断矩阵，将所述地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子列出比较矩阵进行比较；根据所述比较矩阵确定随机一致性比值cr，若所述cr值再0.0.1范围内，则将所述比较矩阵作为权值。

在本发明的一个具体实施例中，所述基于gis平台结合所述评价因子生态敏感度分级分析图和所述权值进行加权叠加得生态敏感性评价分区图包括将所述评价因子的分析结果与各所述评价因子的权值相乘，得到gis统计出的算术叠加结果，获得生态敏感型评价分区图。

本文以黑瞎子岛2015年10月地面分辨率为30×30m的tm遥感影像和空间分辨率为30m的dem数据作为基础数据源，以黑瞎子岛1:5万地形图、土地利用现状图以及各种社会经济数据作为补充信息源。利用arcgis10.2对dem数据进行处理，提取高程、坡度等数据。

在进行评价因子选择时，遵循科学性、主导性、差异性、稳定性以及可操作性等原则，确定研究区生态敏感性评价因子包括地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子五类影响因子，如表1所示。其中，地形地貌敏感因子包括高程、坡度、洪水淹没线对生态敏感性的影响；生态系统服务价值因子包括研究区内的荒地平沙地、草甸、柞木林疏林地灌木林、水体、湿地沼泽芦苇地等用地类型；水环境敏感因子指水域、沼泽及其缓冲区的作用范围；动物多样性因子则指物种丰度、物种保护等级对生态敏感性的作用；人类活动因子包括两方面，一是开发意向如商贸口岸、旅游区等、二是现有建设用地如生态园、东极宝塔等。按照各因子对生态敏感度的影响大小程度对其进行敏感度评价赋值，分别赋值9、7、5、3、1，赋值结束后将每一个因子定量化，并用一张带有属性的专题图相应的来表示，完成对单因子生态敏感度的分级与制图。

表1黑瞎子岛生态敏感性评价因子分级

确定评价因子权重的方法有许多种，如德尔菲法(delphi)、层次分析法(ahp)、回归分析法、相关系数法等。层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题。而且，层次分析法具有高度的系统性、逻辑性与实用性等特点。因此，本研究采用层次分析法对生态敏感度各因子的权重进行确定。

首先构建判断矩阵，将选定的地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子5个因子列出比较矩阵进行比较，如表2所示。

表2生态敏感度计算权重比例矩阵

计算得出各个因子的权重值，并判断矩阵的随机一致性比值cr值为0.0139，根据cr值在0-0.1内判断可信，说明上述矩阵具有满意的一致性，可以作为评价的权重使用。分别计算出地形地貌敏感因子、生态系统服务价值因子、水环境敏感因子、动物多样性因子和人类活动因子5个一级因子和13个二级因子的权重，结果如下表3所示。

表3黑瞎子岛生态敏感性评价权重系数表

生态敏感度是由单生态敏感因子的共同作用形成的，只对单因子的生态敏感性进行，得到的结果只能反映单生态敏感因子的作用程度，不能综合反映出生态敏感性的区域变异。因此，在对各单因子进行生态敏感性分析的基础上，再利用加权叠加分析。即在gis数据统计平台下，将生态敏感性的各单因子分析结果与各自的权重相乘，得到gis统计出的算术叠加结果从而获得最终的生态敏感性分区图。其具体计算公式为：

式中：s——生态适宜性等级；xi——变量值；wi——权重；n——因子个数；i＝1，2，3，…，n

黑瞎子岛属于中生代大面积沉降地区形成的冲积沉降低平原。地面相对较为平坦，地形由西北向东南缓缓倾斜，坡降较小。沉积物为沼泽洼地中的黑腐泥。从坡度敏感因子分析来看,如图2所示，39.04％的区域地形坡度小于等于5°,属于非敏感区，55.16％的区域地形坡度在5°与15°之间属于轻度敏感区，其余区域的坡度在15°到25°之间。研究区并没有坡度大于25°以上的高度敏感区和极高敏感区。东南部区域几乎全部处于相对较为平缓区域，坡度小于5°。

从生态系统服务价值来看，黑瞎子岛上遍布沼泽、芦苇地,如图3所示。沼泽、芦苇地属于湿地范畴。湿地具有强大的生态净化能力，如湿地被破坏可能导致周边水体恶化，发黑甚至变臭，滋生蚊蝇等昆虫，并且一旦遭到破坏，很难恢复，因此湿地应该是极敏感区。经分析研究区共有5.18％的沼泽、芦苇地，在建设项目选址中，应该避开这些湿地。黑瞎子岛位于和乌苏里江交汇处，水资源及其丰富，研究区共计23.32％的区域为高度敏感性的水体；柞木林、疏林地、灌木林是森林资源的重要组成部分，如森林遭到破坏，恢复其生态系统较为困难，生态系统服务价值较高，因此柞木林、疏林地和灌木林的生态敏感度为中度敏感，占据研究区15.74％的比例；岛上草甸面积占全岛面积的一半，草甸是重要的可更新自然资源。它的所在地多数地势平坦、有机质丰富，土壤肥沃。其生态系统服务价值一般，评价草甸的生态敏感度为轻度敏感占据研究区51.79％；大约有3.97％为生态系统服务价值较低的荒地和平沙地，其生态敏感度评价为不敏感。

黑瞎子岛上的水系和沼泽纵横交错面积较大，最值得保护的和最容易遭到破坏的就是水域和沼泽，所以本研究将水环境缓冲区作为评价因子的其中一个。从图4总体来看，水域因子的生态敏感性较高，距离水域与沼泽0-50m为极敏感，50-150m为高度敏感区，两者共占据了81.62％的面积，在研究区内成网状分布。距离水域与沼泽150-250m为中度敏感区大约有13.32％的面积；250m以上为轻度敏感或非敏感区，仅有5.06％的面积，主要为建设用地等远离水域与沼泽的区域。

对于动物多样性的分析，本文叠加了物种丰度及保护等级，得到如图5的动物多样性因子——生境分析图。本文认为区域内物种丰度越大，国家保护动物的等级越高，其生态敏感度越高。研究发现，黑瞎子有一半的区域(约52.64％)为动物多样性分析后的中度敏感区域，极其敏感和非敏感区域相对较少，分别为5.01％和3.13％。高度敏感及轻度敏感分别为26.64km²和40.42km²，占据研究区面积的15.58％、23.64％。

如图6所示，人类活动因子的影响分级分析图中，(a)表示建设用地因子生态敏感度分析图，(b)表示道路因子生态敏感度分析图，陆路口岸选址位置生态敏感度为不敏感。现有建设用地及其周边区域生态敏感度为轻度敏感；现有景观大道及其周边区域敏感度为不敏感。

总体来看，黑瞎子岛整体生态敏感度较高，高敏感区的面积为57.71km2，占总面积的33.75％，主要集中分布在岛的北部以及东部地区；低生态敏感区面积20.55km2，占总面积的12.02％，主要分布在岛的南部地区，中生态敏感区面积37.55km2，占总面积的21.96％，围绕在低生态敏感区周围分布，中高生态敏感区面积55.18km2，占总面积的32.27％，围绕在中生态敏感区周围分布；此种生态用地布局结构，通过中生态敏感区和中高生态敏感区形成对低生态敏感区向高生态敏感区的过度缓冲带，有助于防止低生态敏感区的开发建设对高生态敏感区的生态安全造成影响。以上对研究区生态敏感性的分析与评价，为研究区以维护生态系统稳定为目标的建设用地开发选址提供了重要依据。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。