一种大熊猫国家公园建设成效系统性空间化评估方法

本发明涉及公园建设，具体涉及一种大熊猫国家公园建设成效系统性空间化评估方法。

背景技术：

1、大熊猫是全球最知名和最受欢迎的生物多样性保护标志之一。受全球气候变化和人类活动(如农业扩张、基础设施发展、伐木等)双重影响，其活动范围由早期的缅甸、越南北部地区和中国的西南部，逐渐缩小到中国西南部的小范围。建立大熊猫国家公园，旨在突破跨地区、跨部门的体制性问题，创新监管体制和机制，实现对山水林田湖草重要自然资源和自然生态系统的原真性、完整性和系统性保护，以增强大熊猫栖息地的连通性、协调性和完整性。

2、如何确保大熊猫国家公园能有效发挥对生态、环境、经济、社会等的系统性促进作用，需要能客观、科学和系统的大熊猫国家公园建设成效的评价体系与有效方法，并动态、空间化评估其成效。基于地理空间单元精细化调整生产生活方式转变和经济结构转型，促进大熊猫国家公园发挥出更大的作用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种大熊猫国家公园建设成效系统性空间化评估方法解决了缺少对熊猫国家公园建设成效的评价体系和方法的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供了一种大熊猫国家公园建设成效系统性空间化评估方法，其包括以下步骤：

4、s1、获取大熊猫国家公园的矢量边界、landsat遥感数据；

5、s2、构建大熊猫国家公园的建设成效空间化评估指标体系；

6、s3、根据大熊猫国家公园的矢量边界和landsat遥感数据，对建设成效空间化评估指标体系中的指标数据进行计算和空间化处理，得到对应计算后的指标数据和空间化的指标数据；

7、s4、对计算后的指标数据进行归一化处理和筛选，得到筛选后的指标数据；

8、s5、对筛选后的指标数据进行降维处理，得到对应的最佳投影方向；

9、s6、将最佳投影方向作为权重；通过arcgis对空间化的指标数据进行加权叠加，得到大熊猫国家公园的建设成效评估综合结果；

10、s7、通过自然间断点分级法对建设成效评估综合结果进行分类评估，得到对应的评估结果，完成对大熊猫国家公园建设成效统的评估。

11、进一步地，步骤s1中获取大熊猫国家公园的矢量边界的具体过程为：根据大熊猫国家公园位置图，利用arcgis软件对大熊猫国家公园的矢量边界进行配准并创建面要素，得到对应的矢量边界。

12、进一步地，步骤s2的具体过程为：根据大熊猫国家公园监督考核指标体系，结合空间化指标易获取性、对大熊猫国家公园横跨的地区综合成效的代表性，构建对应的建设成效空间化评估指标体系；

13、大熊猫国家公园建设成效空间化评估指标体系包括基于遥感数据元的指标和基于统计数据的指标；

14、基于遥感数据元的指标包括生态系统面积比例、生态系统面积变化率、植被覆盖度、夜间灯光、土地利用强度和香农多样性指数；

15、基于统计数据的指标包括空气质量达标率、地表水水质达标率、人口密度、物质生活指数、旅游人数、旅游收入和当地生产总值。

16、进一步地，步骤s3的计算的具体过程为：

17、根据landsat遥感数据，通过土地利用分类对生态系统面积比例、生态系统面积变化率、土地利用强度和香农多样性指数进行分类和计算，分别得到对应的第一指标数据、第二指标数据、第三指标数据、第四指标数据；

18、根据公式：

19、

20、

21、得到与植被覆盖度相对应的第五指标数据fvc；其中，ndvi表示植被生长状态及植被覆盖度的最佳指示因子，ndvisoil表示最佳指示因子ndvi的百分比5％的值，ndviveg表示最佳指示因子ndvi的百分比95％的值，band4、band5表示landsat遥感数据的红色波段、近红外波段，nir(band5)表示近红外波段band5的反射率，red(band4)表示红色波段band4的反射率；

22、根据公式：

23、

24、

25、l＝dn1.5·10-10

26、得到与夜间灯光指数相对应的第六指标数据anli；其中，tnli表示该区域内灯光总量指数，n表示区域内栅格的数目，∑(·)表示求和函数，l表示绝对辐射校正后辐射亮度值，dn表示图像灰度值；

27、计算后的指标数据包括第一指标数据、第二指标数据、第三指标数据、第四指标数据、第五指标数据、第六指标数据。

28、进一步地，步骤s3的空间化处理的具体过程为：

29、利用arcgis将大熊猫国家公园的矢量边界进行格网化，并划分为10m×10m的格网单元；

30、判断基于遥感数据元的指标数据对应的格网单元的大小是否大于10m；若是，则利用arcgis的渔网创建模型创建对应格网单元大小一致的渔网，并利用“面转点”模型提取出格网中心点，利用“提取点对应值”模型来提取格网中心点对应的栅格值；基于“克里金插值”模型将格网中心点进行插值，得到大小为10m×10m的栅格空间数据；反之则利用“空间重采样”模型得到大小为10m×10m的栅格空间数据；

31、对基于统计数据的指标数据进行空间回归建模，得到对应的大小为10m×10m的栅格空间数据；

32、根据大熊猫国家公园的矢量边界，对上述得到的栅格空间数据进行裁剪，得到对应的空间化的指标数据。

33、进一步地，基于统计数据的指标数据进行空间回归建模，得到对应的回归模型，包括：

34、空气质量达标率的回归模型：

35、qi1＝a1+b1ti1-c1ti12

36、其中，qi1表示空气质量达标率，ti1表示pm2.5数据，a1、c1、b1表示系数；

37、地表水水质达标率的回归模型：

38、qi2＝a2-b2ti2+c2ti22

39、其中，qi2表示地表水水质达标率，即水系分布影响下的人口密度分布，ti2表示水网密度，a2、b2、c2表示系数；

40、物质生活指数的回归模型：

41、qi3＝a3+b3ti3-c3ti32+d3ti33

42、其中，qi3表示物质生活指数，ti3表示人口密度，a3、b3、c3、d3表示系数；

43、旅游人数的回归模型：

44、

45、其中，qi4表示旅游人数，ti4表示路网密度，a4、b4表示系数；

46、旅游收入的回归模型：

47、

48、其中，qi4表示旅游收入，ti5表示旅游人数，a5、b5表示系数；

49、当地生产总值的回归模型：

50、qi6＝a6+b6ti6-c6ti62

51、其中，qi6表示当地生产总值，ti6表示夜间灯光，a6、b6、c6表示系数。

52、进一步地，步骤s4进一步包括：

53、s4-1、对计算后的指标数据进行归一化处理，得到归一化的指标数据；

54、s4-2、对归一化的指标数据进行计算，得到各指标与其他指标之间的pearson相关系数的总和；

55、s4-3、根据各指标与其他指标之间的pearson相关系数的总和，对两两归一化的指标数据的相关系数rij进行筛选，得到筛选后的指标数据。

56、进一步地，筛选的标准为：若相关系数rij不小于0.8，则保留指标i；反之则保留指标j。

57、进一步地，步骤s6的具体过程为：

58、根据公式：

59、

60、得到大熊猫国家公园对应的空间单元格网i关联的各评价指标t(i,j)对应的投影映射值vi；其中，vj表示第j维评价指标对应的投影方向，∑(·)表示求和函数；

61、根据公式：

62、max rd

63、

64、

65、得到降维投影指标函数rd的最大值max rd；其中，s表示优化算法，p表示评价指标个数，m表示投影映射值个数，表示投影映射值vi的均值，r表示估计局部投影点密度的指标，dij表示两个降维映射值之间的距离，g(·)表示阶跃函数；

66、降维投影指标函数rd的最大值max rd对应的投影方向即为最佳投影方向。

67、本发明的有益效果为：本方法基于自然、社会和经济三个维度构建大熊猫国家公园的建设成效空间化评估指标体系；将建设成效评估指标体系中空间化的影响因子数据进行标准化的预处理以统一量纲，构建多维指标投影函数，求解最优投影方向，结合指标数据，有效评估大熊猫国家公园建设成效的空间化，提高了评估结果的准确度；并通过评价结果开展大熊猫国家公园、大熊猫生态廊道生境质量时空变化评估与趋势预警，为大熊猫国家公园建设成效评估和规范标准制定提供技术支撑和决策依据。