一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法及其系统与流程

本发明涉及环境保护技术领域，更具体的说是涉及一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法及其系统。

背景技术：

建立自然保护区是世界各国保护物种栖息地的重要基础，也是保护栖息地内生物的多样性最直接、最有效的措施之一。自然保护区能为人类提供生态系统的天然“本底”，是各类自然生态系统和野生生物物种的天然存储库，是我国自然生态环境的瑰宝和精华，是推进生态文明、构建国家生态安全屏障、建设美丽中国的重要载体。

目前，虽然我国自然保护区建设取得了很大的成绩，但随着我国人口的不断增长和经济的快速发展，保护与开发的矛盾日益突出，能源开发、矿产开采、道路建设等破坏自然保护区的人类活动越来越频繁。生态学家与生物保护学家普遍认为，无论在何种空间尺度上，开发建设活动造成的生境斑块破碎化是生物多样性的最大威胁。快速的开发建设活动使得影响区大型生境斑块不断被侵占和蚕食，破坏了保护区内的物种和生态系统有效栖息地，对保护区内的物种和生态系统造成极大威胁，已严重威胁着影响区生物多样性的保护。很多学者研究发现开发建设活动是导致自然保护区生态破坏的主要因素，但不同开发建设活动对不同类型自然保护区的对象有哪些生态影响、影响到何程度，目前还没有一套定量快速的指标和方法体系。

因此，设计出一种能够针对不同开发建设活动对不同类型自然保护区生态的影响评价指标和方法体系是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法及其系统，对自然保护区开发建设项目进行了分类，利用卫星监测的技术优势，实现了快速识别，并构建了不同开发建设活动对不同类型自然保护区的生态影响评价指标，在此基础上，通过构建评价模型，计算了不同建设项目的生态影响指数，并通过分级，评价了不同建设项目对不同类型自然保护区的生态影响程度，为自然保护区各级主管部门及时准确、有针对性地掌握自然保护区的开发建设活动强度提供了依据。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法，包括：

步骤1：获取自然保护区的遥感影像，基于所述遥感影像针对一项自然保护区开发建设项目进行遥感识别，其中，所述建设项目包括道路建设项目、水利水电建设项目和矿产资源建设项目；

步骤2：每个类型的建设项目针对自然保护区类型的不同均设有不同的评价指标；针对两个不同时期，分别对每个所述评价指标进行计算，得到两个不同时期的各个所述评价指标的具体评价指数，并根据两次所述具体指数计算具体指数变化值；

步骤3：将所述具体指数变化值代入生态影响评价模型从而获得不同的所述建设项目对所述影响区的生态影响指数，通过所述影响指数判断其影响程度。

优选的，在自然保护区内针对每个建设项目附近1～5km的缓冲区作为影响区；其中，所述自然保护区类型包括生态系统类保护区和野生动物类保护区。

优选的，道路建设项目对生态系统类保护区和野生动物类保护区的生态影响评价指标分别如下：

①道路建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价指标包括：

影响区的道路长度指数、道路空间分布敏感性指数、高等级道路侵占自然生态系统面积比、道路宽度指数、连通性指数和归一化植被指数；

②道路建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标包括：

影响区内动物栖息地的道路长度指数、水域面积比、道路空间分布敏感性指数、高等级道路侵占野生动物栖息地面积比、道路宽度指数、连通性指数、动物栖息地空气污染质量指数和归一化植被指数；

具体计算方法如下：

①道路长度指数

计算方法：将道路长度除以影响区面积；

②道路空间分布敏感性指数

计算方法：道路空间分布敏感性指数＝(核心区道路长度*0.6+缓冲区道路长度*0.3+实验区道路长度*0.1)/道路总长度；

③道路宽度指数

计算方法：从影像上提取道路，将影响区边界和道路进行叠加，利用gis方法选择道路的三段进行量测，选择道路的三段进行量测，使用平均值作为道路宽度，用所述道路宽度除以所述道路建设项目影响区面积；

④连通性指数

计算方法：

式中，cijk表示斑块类i中斑块j与斑块k在给定阈值距离内的连接值，其中，连接为1，不连接为0，ni表示景观中斑块类i的斑块数；

⑤归一化植被指数

计算方法：ndvi＝(nir-r)/(nir+r)；

式中，ndvi为归一化植被指数，nir为植被在遥感影像近红外波段的反射率，r为植被在遥感影像红外波段的反射率；

⑥高等级道路侵占自然生态系统面积比

计算方法：用高级别道路占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

⑦高等级道路侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：用高级别道路占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

⑧水域面积比

计算方法：将水域面积除以影响区面积；

⑨空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为空气污染质量指数，valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个建设项目覆盖多个像元，则通过加权平均法计算得到。

优选的，水利水电建设项目对生态系统类保护区和野生动物类保护区的生态影响评价指标分别如下：

①水利水电建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价指标包括：

影响区的水利水电项目面积比、水利水电项目空间分布敏感性指数、水利水电设施侵占自然生态系统面积比、河道断流百分比和景观破碎度；

②水利水电建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标

影响区内动物栖息地的水利水电项目面积比、水利水电项目空间分布敏感性指数、水利水电设施侵占野生动物栖息地面积比、景观破碎度和动物栖息地空气污染质量指数；

具体计算方法如下：

①水利水电项目面积比

计算方法：将水利水电项目面积除以影响区面积；

②水利水电项目空间分布敏感性指数

水利水电项目空间敏感性指数＝(核心区水利水电项目面积*0.6+缓冲区水利水电设施项目*0.3+实验区水利水电项目面积*0.1)/影响区面积；

③水利水电设施侵占自然生态系统面积比

计算方法：用水利水电设施占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

④水利水电设施侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：用水利水电项目占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

⑤河道断流百分比

计算方法：

式中：ci为河道i断流长度百分比，ei为河道i的河床暴露长度，li为河道i的总长度；

⑥景观破碎度

计算方法：

式中，ci为景观i的破碎度，ni为景观i的斑块数，ai为景观i的总面积；

⑦空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为空气污染质量指数，valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个建设项目覆盖多个像元，则通过加权平均法计算得到。

优选的，矿产资源建设项目对生态系统类保护区和野生动物类保护区的生态影响评价指标分别如下：

①矿产资源建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价指标包括：

影响区的矿产资源项目面积比、矿产资源设施空间分布敏感性指数、矿产资源设施侵占自然生态系统面积比、景观破碎度和归一化植被指数；

②矿产资源建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标包括：

影响区动物栖息地的空气污染质量指数、矿产资源项目面积比、水域面积比、矿产资源设施空间分布敏感性指数、矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比、景观破碎度和归一化植被指数；

具体计算方法如下：

①矿产资源项目面积比

计算方法：将矿产资源项目面积除以影响区面积；

②矿产资源项目空间分布敏感性指数

计算方法：矿产资源项目空间分布敏感性指数＝(核心区矿产资源项目面积*0.6+缓冲区矿产资源项目面积*0.3+实验区矿产资源项目面积*0.1)/影响区面积；

③矿产资源设施侵占自然生态系统面积比

计算方法：用矿产资源项目占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

④矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：用矿产资源项目占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

⑤景观破碎度

计算方法：

式中，ci为景观i的破碎度，ni为景观i的斑块数，ai为景观i的总面积；

⑥归一化植被指数

计算方法：ndvi＝(nir-r)/(nir+r)

式中，ndvi为归一化植被指数，nir为植被在遥感影像近红外波段的反射率，r为植被在遥感影像红外波段的反射率；

⑦水域面积比

计算方法：将水域面积除以影响区面积；

⑧空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为空气污染质量指数，valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个建设项目覆盖多个像元，则通过加权平均法计算得到。

优选的，所述道路建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

ireaa＝x1×0.2+x2×0.2+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1-x6×0.1

上式中，x1为道路长度指数变化、x2为道路空间分布敏感性指数变化、x3为高等级道路侵占自然生态系统面积比变化、x4为道路宽度指数变化、x5为连通性指数变化、x6为归一化植被指数变化；

所述道路建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

iraaa＝x1×0.1-x2×0.1+x3×0.2+x4×0.1+x5×0.1+x6×0.1+x7×0.1+x8×0.2

上式中，x1为道路长度指数变化、x2为水域面积比变化、x3为道路空间分布敏感性指数变化、x4为高等级道路侵占野生动物栖息地面积比变化、x5为道路宽度指数变化、x6为连通性指数变化、x7为动物栖息地空气污染质量指数变化、x8为归一化植被指数变化。

优选的，所述水利水电建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

iheaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1

上式中，x1为水利水电项目面积比变化、x2为水利水电项目空间分布敏感性指数变化、x3为水利水电设施侵占自然生态系统面积比变化、x4为河道断流百分比变化和x5为景观破碎度变化；

水利水电建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

ihaaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1

上式中，x1为水利水电项目面积比变化、x2为水利水电项目空间分布敏感性指数变化、x3为水利水电设施侵占野生动物栖息地面积比变化、x4为景观破碎度变化和x5为动物栖息地空气污染质量指数变化。

优选的，所述矿产资源建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

imeaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1-x5×0.1

上式中，x1为矿产资源项目面积比变化、x2为矿产资源设施空间分布敏感性指数变化、x3为矿产资源设施侵占自然生态系统面积比变化、x4为景观破碎度变化和x5为归一化植被指数变化；

所述矿产资源建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数的计算模型：

imaaa＝x1×0.1+x2×0.2-x3×0.1+x4×0.15+x5×0.1+x6×0.15-x7×0.2

上式中，x1为空气污染质量指数变化、x2为矿产资源项目面积比变化、x3为水域面积比变化、x4为矿产资源设施空间分布敏感性指数变化、x5为矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比变化、x6为景观破碎度变化和x7为归一化植被指数变化。

一种自然保护区开发建设项目生态影响评价系统，包括遥感识别子系统、项目提取子系统、生态系统保护区影响评价子系统和野生动物保护区影响评价子系统；

所述遥感识别子系统，用于获取遥感影像；

所述项目提取子系统包括：多尺度分割模块、信息提取模块和保护区类型判断模块；

所述多尺度分割模块，用于对遥感识别影像进行多尺度分割；

所述信息提取模块，用于对评价指标参数进行提取；

所述保护区类型判断模块，用于对所需要评价的影响区的保护区类型进行判断；

所述生态系统保护区影响评价子系统和所述野生动物保护区影响评价子系统分别用于针对不同类型的保护区进行生态影响指数的计算。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法，具有以下技术效果：

(1)本发明提出针对不同开发建设活动对不同类型自然保护区的生态影响评价指标和方法体系，能定量快速地实现对自然保护区开发建设活动的影响强度评价，能有效地减少人力物力的投入，具有较高的经济效益。

(2)本发明成果通过构建了自然保护区开发建设项目生态影响评价方法体系，能为自然保护区综合管理部门快速掌握保护区内开发建设活动影响强度提供直接依据，也能支撑多批中央环保督察关于自然保护区的证据锁定和问题通报，具有较强的社会效益。

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，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的自然保护区开发建设活动生态影响评价方法流程图；

图2附图为本发明提供的五鹿山自然保护区位置及功能区分布图；

图3附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2006年保护区影像图；

图4附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2015年保护区影像图；

图5附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2006年-2015年矿产资源建设项目位置和分布图；

图6附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2006年-2015年新增矿产资源建设项目a遥感影像对比图；

图7附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2006年-2015年规模扩大矿产资源建设项目b遥感影像对比图；

图8附图为本发明提供的五鹿山自然保护区2006年-2015年规模扩大矿产资源建设项目c遥感影像对比图；

图9附图为本发明提供的自然保护区开发建设活动生态影响评价系统结构示意图。

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。

实施例一：

本发明实施例一公开了一种自然保护区开发建设项目生态影响评价方法，如图1所示。

(1)自然保护区建设项目遥感识别方法

面向对象分类方法是基于遥感影像的光谱和形状特征，设定合适的分割尺度、光谱异质性、形状异质性等参数，对影像进行分割，得到同质对象，再根据分类目标综合分析对象的光谱、形状、纹理等特征，进行分类和地物目标的提取。主要分为以下四个步骤：

1)多尺度分割

多尺度分割本质上是采用基于最小异质性的影响区合并算法(fnea算法)，将影像分割成不同尺度下的多个多边形目标对象，使得遥感影像的不同地物类型都由其最适宜的尺度来描述。该算法主要由3个参数来控制整个分割的过程，即尺度参数、光谱异质性参数和形状异质性参数，分割尺度参数越大，得到的对象越大，反之亦然。多尺度分割可采用ecognitiondeveloper64位软件或自主研发算法实现。

2)特征提取

根据不同建设项目的分割后对象的光谱、形状和纹理特征选择各类指标分类的典型特征。

3)规则集建立

根据多次实验结果，针对不同的建设项目，建立对应的参考规则集。由于建设项目在不同时期或不同地区影像上的纹理、形状和光谱特征具有一些差异，可根据实际情况对参考规则集的阈值进行调整。

4)分类

根据各监测指标的典型分类特征，对道路、水利水电、矿产资源三种建设项目分别进行分类。

5)修正

通过人工目视解译，对面向对象的提取结果进行检查，对有错分、漏分的结果进行修正。

(2)自然保护区建设项目分类规则集

自然保护区开发建设项目分类规则包括如下属性，见表1。

表1自然保护区开发建设项目分类规则集

1)自然保护区道路建设项目分类规则集

道路主要分为铁路、高等级道路和普通道路。通过ecognitiondeveloper64位软件完成多尺度分割过程，分割尺度为20，形状参数为0.1，紧致度参数为0.5。

分割结束后，基于专家先验知识的规则集提取道路建设项目，具体参考指标如表2。

表2参考规则集—道路建设项目

2)自然保护区水利水电建设项目分类规则集

水利水电项目主要包括水坝、水电站、水闸、引水渠和水库。通过ecognitiondeveloper64位软件完成多尺度分割过程，针对不同的监测目标，根据经验设置不同的分割参数，具体如表3。

表3分割参数—水利水电建设项目

分割结束后，基于专家先验知识的规则集提取水利水电建设项目，具体参考指标如表4。在用面向对象分类方法提取水利水电建设项目过程中，水坝、水电站和水闸往往没法区分，需要通过目视解译辅助判别。

表4参考规则集—水利水电建设项目

3)自然保护区矿产资源建设项目分类规则集

矿产资源主要包括采矿场、排土场、矿区厂房、矿区道路、尾矿库、中转场地和复垦区。通过ecognitiondeveloper64位软件完成多尺度分割过程，分割尺度采用20，形状参数为0.1，紧致度参数为0.5。

分割结束后，基于专家先验知识的规则集提取矿产资源建设项目信息，具体参考指标如表5。

表5参考规则集—矿产资源建设项目

3、自然保护区开发建设项目生态影响评价指标和计算方法

(1)道路建设项目生态影响评价指标和计算方法

道路建设会影响自然保护区生态系统的完整性，增加生态系统的破碎度，造成植被的破坏，改变植被覆盖率及物种丰富度的降低。选取保护区内道路建设项目1～5公里的影响区作为其影响影响区来进行评价。考虑到保护对象(自然生态系统或野生动物)的不同，道路建设项目对自然生态系统类保护区和野生动物类自然保护区的生态影响评价指标分别如下：

1)道路建设项目生态影响评价指标

①道路建设项目对自然生态系统类保护区的生态影响评价指标

穿越影响区的道路长度指数、道路空间分布敏感性指数、高等级道路侵占自然生态系统面积比、道路宽度指数、连通性指数和归一化植被指数；

②道路建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标包括：

穿越影响区内动物栖息地的道路长度指数、水域面积比、道路空间分布敏感性指数、高等级道路侵占野生动物栖息地面积比、道路宽度指数、连通性指数、动物栖息地空气污染质量指数和归一化植被指数；

2)道路建设项目生态影响评价指标计算方法

①道路长度指数

计算方法：从影像上提取各类道路，将影响区边界和道路进行叠加，利用gis方法计算影响区内道路长度，用长度除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

②道路空间分布敏感性指数

计算方法：空间敏感性指数＝(核心区道路长度*0.6+影响区道路长度*0.3+实验区道路长度*0.1)/影响区道路总长度

从影像上提取各类道路，将保护区功能分区和道路进行叠加，利用gis方法统计影响区内不同功能分区的道路长度，并根据模型空间敏感性指数。

数据来源：遥感影像和影响区内功能分区数据。

③水域面积比

计算方法：从影像上提取水域，将影响区边界和水域进行叠加，利用gis方法计算影响区水域面积，用该面积除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

④道路宽度指数

计算方法：从影像上提取道路，将影响区边界和道路进行叠加，利用gis方法选择道路的三段进行量测，使用平均值作为道路宽度，用长度除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

⑤连通性指数

计算方法：

式中，cijk表示斑块类i中斑块j与斑块k在给定阈值距离内的连接值(连接为1，不连接为0)，ni表示景观中斑块类i的斑块数。

将影响区边界和土地分类数据叠加，利用景观格局软件fragstas直接统计连通性指数。

数据来源：土地分类数据。

⑥空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为道路项目的空气污染质量指数，valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个道路项目覆盖多个像元，则需要计算加权平均计算得到。

数据来源：nasa的社会经济数据和应用中心获取。

⑦归一化植被指数

计算方法：

ndvi＝(nir-r)/(nir+r)

式中，ndvi为归一化植被指数，nir为植被在遥感影像近红外波段的反射率，r为植被在遥感影像红外波段的反射率。

数据来源：遥感影像。

⑧高等级道路侵占自然生态系统面积比

计算方法：从影像上提取影响区的高级别道路，并将道路建设项目与土地分类数据进行叠加，利用gis方法提取高级别道路占用的自然生态系统的面积，用高级别道路占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据。

⑨高等级道路侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：从影像上提取影响区的高级别道路，并将道路建设项目与栖息地数据进行叠加，利用gis方法提取高级别道路占用的野生动物栖息地的面积，用高级别道路占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据。

(2)水利水电建设项目生态影响评价指标

水利水电建设项目虽然促进了人们的生活和生产，但也存在占用保护区用地、引起河流水量减少、断流等情况，造成植被破坏、水土壤侵蚀、水土流失等问题。选取保护区内水利水电建设项目1～5公里的影响区作为其影响影响区来进行评价。考虑到保护对象(生态系统或野生动物)的不同，水利水电建设项目对生态系统类保护区和野生动物类自然保护区的生态影响评价指标分别如下：

1)水利水电建设项目生态影响评价指标

①水利水电建设项目对自然生态系统类保护区的生态影响评价指标包括：

水利水电项目面积比、水利水电项目空间分布敏感性指数、水利水电设施侵占自然生态系统面积比、河道断流百分比和景观破碎度；

②水利水电建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标

动物栖息地的水利水电项目面积比、水利水电项目空间分布敏感性指数、水利水电设施侵占野生动物栖息地面积比、景观破碎度和动物栖息地空气污染质量指数；

2)水利水电建设项目生态影响评价指标计算方法

①水利水电项目面积比

计算方法：从影像上提取水利水电项目，将影响区边界和水利水电项目进行叠加，利用gis方法计算影响内内水电项目面积，用水利水电项目面积除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

②水利水电项目空间分布敏感性指数

计算方法：

空间敏感性指数＝(核心区水利水电项目面积*0.6+影响区水利水电设施项目*0.3+实验区水利水电项目面积*0.1)/影响区内水利水电项目总面积

从影像上提取水利水电项目，将保护区功能分区和水利水电项目进行叠加，利用gis方法统计不同功能分区的水利水电项目面积，并根据模型空间敏感性指数。

数据来源：遥感影像和影响区功能分区数据。

③水利水电设施侵占自然生态系统面积比

计算方法：从影像上提取影响区的水利水电项目，并将水利水电项目与土地分类数据进行叠加，利用gis方法提取水利水电设施占用的自然生态系统的面积，用水利水电设施占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据。

④水利水电设施侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：从影像上提取影响区的水利水电项目，并将水利水电项目与土地分类数据或栖息地数据进行叠加，利用gis方法提取水利水电项目占用的野生动物栖息地的面积，用水利水电项目占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据。

⑤河道断流百分比

计算方法：

式中：ci为河道i断流长度百分比，ei为河道i的河床暴露长度，li为河道i的总长度；

从影像上提取河道及断流信息，并与保护区边界进行叠加，利用gis方法计算河道断流百分比。

数据来源：遥感影像。

⑥景观破碎度

计算方法：

式中，ci为景观i的破碎度，ni为景观i的斑块数，ai为景观i的总面积。

将影响区边界和土地分类数据叠加，利用景观格局软件fragstas直接统计景观破碎度指数。

数据来源：土地分类数据。

⑦空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为水利水电建设项目的空气污染质量指数，^valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个建设项目覆盖多个像元，则需要计算加权平均计算得到。

数据来源：nasa的社会经济数据和应用中心获取。

(3)矿产资源建设项目生态影响评价指标

矿产资源开发是我国经济增长的关键，对国民经济的发展有着重要的意义。然而，矿产资源建设开发会保护区的保护对象产生负面的影响，破坏动物的栖息地，影响自然保护区生态系统的完整性，影响其原有景观。选取保护区内矿产资源建设项目1～5公里的影响区作为其影响影响区来进行评价。考虑到保护对象(生态系统或野生动物)的不同，矿产资源建设项目对生态系统类保护区和野生动物类自然保护区的生态影响评价指标分别如下：

1)矿产资源建设项目生态影响评价指标

①矿产资源建设项目对自然生态系统类保护区的生态影响评价指标包括：

矿产资源项目面积比、矿产资源设施空间分布敏感性指数、矿产资源设施侵占自然生态系统面积比、景观破碎度和归一化植被指数；

②矿产资源建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价指标包括：

动物栖息地的空气污染质量指数、矿产资源项目面积比、水域面积比、矿产资源设施空间分布敏感性指数、矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比、景观破碎度和归一化植被指数；

2)矿产资源建设项目生态影响评价指标计算方法

①矿产资源项目面积比

计算方法：从影像上提取矿产资源项目，将影响区边界和矿产资源项目进行叠加，利用gis方法计算影响区内矿产资源项目面积，用矿产资源项目面积除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

②矿产资源项目空间分布敏感性指数

计算方法：

空间敏感性指数＝(核心区矿产资源项目面积*0.6+影响区矿产资源项目面积*0.3+实验区矿产资源项目面积*0.1)/影响区内矿产资源项目总面积

从影像上提取矿产资源项目，将影响区功能分区和矿产资源项目进行叠加，利用gis方法统计不同功能分区的矿产资源项目面积，并根据模型空间敏感性指数。

数据来源：遥感影像和影响区功能分区数据。

③矿产资源设施侵占自然生态系统面积比

计算方法：从影像上提取影响区的矿产资源项目，并将矿产资源项目与土地分类数据进行叠加，利用gis方法提取矿产资源项目占用的自然生态系统的面积，用矿产资源项目占用的自然生态系统的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据；

④矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比

计算方法：从影像上提取影响区的矿产资源项目，并将矿产资源项目与栖息地数据进行叠加，利用gis方法提取矿产资源项目占用的野生动物栖息地的面积，用矿产资源项目占用的野生动物栖息地的面积除以影响区面积；

数据来源：遥感影像、土地分类数据和影响区边界数据；

⑤景观破碎度

计算方法：

式中，ci为景观i的破碎度，ni为景观i的斑块数，ai为景观i的总面积。

将影响区边界和土地分类数据叠加，利用景观格局软件fragstas直接统计景观破碎度指数。

数据来源：土地分类数据。

⑥归一化植被指数

计算方法：

ndvi＝(nir-r)/(nir+r)

式中，ndvi为归一化植被指数，nir为植被在遥感影像近红外波段的反射率，r为植被在遥感影像红外波段的反射率。

数据来源：遥感影像。

⑦空气污染质量指数

计算方法：

式中，aqi为矿产资源项目的空气污染质量指数，valuei为像元i的空气质量指数，一个像元对应一个aqi值，但如果一个矿产资源项目覆盖多个像元，则需要计算加权平均计算得到。

数据来源：nasa的社会经济数据和应用中心获取。

⑧水域面积比

计算方法：从影像上提取水域，将影响区边界和水域进行叠加，利用gis方法计算影响区水域面积，用该面积除以影响区面积。

数据来源：遥感影像和影响区边界数据。

4、自然保护区开发建设项目生态影响评价方法和模型

开发建设项目对自然保护区生态环境的影响是个长期而动态的过程，需要通过对比项目建设前后对保护对象(生态系统或野生动物)造成的影响得到。因此自然保护区开发建设项目生态影响评价是利用两期数据分别计算各评价指标，并将各指标相减，得到各指标的变化情况，通过建立模型，评价开发建设项目对自然保护区生态环境的影响程度。

1、道路建设项目对自然保护区的生态影响评价方法和模型

(1)道路建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内道路建设项目1～5公里的影响区，分别计算两期的穿越影响区的道路长度指数变化、道路空间分布敏感性指数变化、高等级道路侵占自然生态系统面积比变化、道路宽度指数变化、连通性指数变化、归一化植被指数变化6个指标作为评估指标，采用德尔菲法(又称为专家咨询法)确定各类指标的权重。

针对生态系统类保护区的影响区，道路建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表6道路建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响评价指标及权重

道路建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数(indexofroadprojectimpactassessmentforecosystemtypeaffectedareas)的计算模型：

ireaa＝x1×0.2+x2×0.2+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1-x6×0.1

ireaa即为道路建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响，具体见表7。

表7道路建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响程度分级

(2)道路建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内道路建设项目1～5公里的影响区，分别计算穿越影响区内动物栖息地的道路长度指数变化、水域面积比变化、道路空间分布敏感性指数变化、高等级道路侵占野生动物栖息地面积比变化、道路宽度指数变化、连通性指数变化、动物栖息地空气污染质量指数变化、归一化植被指数变化8个指标，采用德尔菲法(又称为专家咨询法)确定各类指标的权重。

针对野生动物类保护区的影响区，道路建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表8道路建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响评价指标及权重

道路建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数(indexofroadprojectimpactassessmentforwildanimaltypeaffectedareas)的计算模型：

iraaa＝x1×0.1-x2×0.1+x3×0.2+x4×0.1+x5×0.1+x6×0.1+x7×0.1+x8×0.2

iraaa即为道路建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响。具体见表9。

表9道路建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响程度分级

2、水利水电建设项目对自然保护区的生态影响评价方法和模型

(1)水利水电建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内水利水电建设项目1～5公里的影响区，分别计算不同年份涉及保护区影响区的水利水电项目面积比变化、水利水电项目空间分布敏感性指数变化、水利水电项目侵占自然生态系统面积比变化、河道断流百分比变化、景观破碎度指数变化5个指标，采用德尔菲法(又称为专家咨询法)确定各类指标的权重。

针对生态系统类保护区的影响区，水利水电建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表10水利水电建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响评价指标及权重

水利水电建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数(indexofhydropowerprojectimpactassessmentforecosystemtypeaffectedareas)的计算模型：

iheaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1

iheaa即为水利水电建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响。具体见表11。

表11水利水电建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响程度分级

(2)水利水电建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内水利水电建设项目1～5公里的影响区，分别计算不同年份保护区动物栖息地的水利水电项目面积比变化、水利水电项目空间分布敏感性指数变化、水利水电设施项目侵占野生动物栖息地面积比变化、景观破碎度变化、动物栖息地空气污染质量指数变化5个指标。

针对野生动物类保护区的影响区，水利水电建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表12水利水电建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响评价指标

及权重

水利水电建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数(indexofhydropowerprojectimpactassessmentforwildanimaltypeaffectedareas)的计算模型：ihaaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1+x5×0.1

ihaaa即为水利水电建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响。具体见表13。

表13水利水电建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响程度分级

3、矿产资源建设项目对自然保护区的生态影响评价方法和模型

(1)矿产资源建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内矿产资源建设项目1～5公里的影响区，分别计算不同年份涉及生态系统类型影响区的矿产资源设施面积比变化、矿产资源设施空间分布敏感性指数变化、矿产资源设施侵占自然生态系统面积比变化、景观破碎度指数变化、归一化植被指数变化5个指标，采用德尔菲法(又称为专家咨询法)确定各类指标的权重。

针对生态系统类保护区的影响区，矿产资源建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表14矿产资源建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响评价指标及权重

矿产资源建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响指数(indexofmineralresourcesimpactassessmentforecosystemtypeaffectedareas)的计算模型：imeaa＝x1×0.25+x2×0.25+x3×0.3+x4×0.1-x5×0.1

imeaa即为矿产资源建设项目对生态系统类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响。具体见表15。

表15矿产资源建设项目对生态系统类保护区影响区生态影响程度分级

(2)矿产资源建设项目对野生动物类保护区的生态影响评价方法和模型

选取自然保护区内矿产资源建设项目1～5公里的影响区，分别计算不同年份矿产资源设施空间分布敏感性指数变化、矿产资源设施侵占野生动物栖息地面积比变化、水域面积比变化、景观破碎度变化、归一化植被变化和空气污染质量指数变化7个指标，采用德尔菲法(又称为专家咨询法)确定各类指标的权重。

针对野生动物类保护区的影响区，矿产资源建设项目的生态影响评价指标和权重如下：

表16矿产资源建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响评价指标及权重

矿产资源建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响指数(indexofmineralresourcesimpactassessmentforwildanimaltypeaffectedareas)的计算模型：imaaa＝x1×0.1+x2×0.2-x3×0.1+x4×0.15+x5×0.1+x6×0.15-x7×0.2

imaaa即为矿产资源建设项目对野生动物类保护区影响区的生态影响程度，分为4级，即基本无影响、略有影响、显著影响、极显著影响。具体见表17。

表17矿产资源建设项目对野生动物类保护区影响区生态影响程度分级

以五鹿山自然保护区为例，对五鹿山自然保护区开发建设活动生态影响进行评价：

(1)保护区概况

山西五鹿山国家级自然保护区属于生态系统类型自然保护区，位于山西省蒲县、隰县境内，地处吕梁山脉南端，地理坐标为北纬36°23′45″～36°38′20″，东经111°2′～111°18′。保护区森林覆盖率68％。始建于1993年，属森林生态系统类型的自然保护区，主要保护对象是世界珍禽褐马鸡和中国特有树种白皮松。同时保护以油松为主的次生林，区内有天然林40000多亩，人工林14000亩，主要树种为油松、桦木、栎类。五鹿山自然保护区位置及功能区分布图如图2所示。

(2)矿产资源建设项目提取

基于高分1号遥感卫星2m/8m影像进行辐射定标、大气校正、正射校正、几何精校正、图像融合、影像镶嵌、影像裁切等预处理，得到处理后影像，进行矿产资源建设项目提取。2006年和2015年五鹿山自然保护区影像分别如图3、图4所示。

采用面向对象分类的方法，进行自然保护区矿产资源项目遥感识别。矿产资源主要分为采矿场、排土场、矿区厂房、矿区道路、尾矿库、中转场地和复垦区。通过ecognitiondeveloper64位软件完成多尺度分割过程，分割尺度采用20，形状参数为0.1，紧致度参数为0.5。分割结束后，通过规则集提取矿产资源建设项目信息，具体参考指标如下表。

表18五鹿山保护区矿产资源建设项目识别规则集

通过目视解译，对以上矿产资源建设项目信息提取结果进行检查，对错分、漏分现象进行修正。

(3)矿产资源建设项目动态监测

采用上述方法，对五鹿山自然保护区内的矿产资源建设项目进行了动态监测。监测表明：2006年以来，保护区新增1处矿产资源建设项目，还有2处矿产资源建设项目规模扩大，其变化点a、b、c的位置分布如图5所示，遥感监测结果如图6-8所示；

(4)五鹿山保护区矿产资源建设项目生态影响评价结果

保护区内新增矿产资源建设项目a，位于五鹿山自然保护区的核心区和缓冲区，面积为2.11公顷，选取该周边1公里影响区开展生态影响评价。2006年和2015年两个年份各项评价指标结果见表19。根据矿产资源建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型进行计算，结果表明矿产资源建设项目a对影响区生态影响程度指数为0.2078。根据指数分级标准，矿产资源建设项目a对影响区的生态环境略有影响。

表19矿产资源建设项目a

保护区内规模扩大矿产资源建设项目b，位于五鹿山自然保护区的实验区，面积为1.866公顷，选取该周边1公里影响区开展生态影响评价。2006年和2015年两个年份各项评价指标结果见表20。根据矿产资源建设项目对生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型进行计算，结果表明矿产资源建设项目b对影响区生态影响程度指数为0.0095。根据指数分级标准，矿产资源建设项目b对影响区的生态环境基本无影响。

表20矿产资源建设项目b

保护区内规模扩大矿产资源建设项目c，位于五鹿山自然保护区的实验区，面积为1.79公顷，选取该周边1公里影响区开展生态影响评价。2006年和2015年两个年份各项评价指标结果见表22。根据矿产资源建设项目对自然生态系统类保护区的生态影响评价方法和模型进行计算，结果表明矿产资源建设项目c对影响区生态影响程度指数为0.0056。根据指数分级标准，矿产资源建设项目c对影响区的生态环境基本无影响。

表22矿产资源建设项目c

实施例二：

本发明实施例二公开了一种自然保护区开发建设项目生态影响评价系统，包括遥感识别子系统、项目提取子系统、生态系统保护区影响评价子系统和野生动物保护区影响评价子系统；如图9所示。

其中，遥感识别子系统，用于获取遥感影像；项目提取子系统包括：多尺度分割模块、信息提取模块和保护区类型判断模块；多尺度分割模块，用于对遥感识别影像进行多尺度分割；信息提取模块，用于对评价指标参数进行提取；保护区类型判断模块，用于对所需要评价的影响区的保护区类型进行判断；生态系统保护区影响评价子系统和野生动物保护区影响评价子系统分别用于针对不同类型的保护区进行生态影响指数的计算。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。