一种土地利用变化生态风险分区的方法和系统

本技术涉及用于预测目的的数据处理系统，特别涉及一种土地利用变化生态风险分区的方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备。

背景技术：

1、在过去几十年内，人类活动扰动引起生态系统结构和功能的改变，其影响涉及大气、土壤、水体和生物等一系列生态过程，具有广泛的生态效应，由此产生的土地退化在内的各种现实和潜在的生态风险。与此同时，干扰生态环境的土地利用活动，如热带雨林破碎化、全球城市扩张、野火增长风险等，造成了巨大的生态风险。例如，人类土地利用变化引起的栖息地变化对19400种两栖动物、鸟类和哺乳动物在整个栖息地范围内的潜在损失和灭绝风险将持续加剧。由此可鉴，明晰土地利用变化引起的生态风险迫在眉睫，特别是加强生态恢复和可持续发展的进程。

2、以往的土地利用变化生态风险研究主要有两种思路，一是基于风险源汇理论的传统评价方法，即“源分析-受体评价-暴露及危害评价-风险表征”；二是基于景观生态学理论进行生态风险评估。随着土地利用生态风险研究的不断深入，评价方法和评价模型更加多样化。然而，现有的研究框架只能评价基期土地利用变化的影响，不能解释不同土地利用类型转化之间的可能性，且忽略了未来风险的可能性。

3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种土地利用变化生态风险分区的方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、本技术提供了一种土地利用变化生态风险分区的方法，包括：

4、根据评估基期的生态系统服务损失和待评估期的土地利用变化概率，计算每个格网单元待评估期的生态风险指数；所述评估基期是作为生态风险评估起点的时期，所述待评估期是需要进行生态风险评估的目标报告期；

5、计算所述生态风险指数的离差系数，将该离差系数作为区域生态风险差值指数；

6、基于所述生态系统服务损失，统计研究区域内生态系统服务损失的面积占研究区域总面积之比，得到生态系统服务功能损失面积占比，该损失面积占比用于表征待评估期的生态风险的概率；

7、对区域生态风险差值指数与生态风险的概率进行乘积运算，获得生态风险综合指数，并基于所述生态风险综合指数对所述研究区域在待评估期的生态风险进行分区，绘制生态风险分区图。

8、优选地，在计算每个格网单元待评估期的生态风险指数之前，还包括：

9、将研究区域网格化；

10、获取土地利用变化历史数据；所述土地利用变化历史数据包括历史基期的土地利用数据和历史终止期的土地利用数据；

11、利用所述土地利用变化历史数据，对待评估期的土地利用变化情景进行模拟，获得待评估期的土地利用变化概率；

12、基于所述土地利用变化历史数据，计算历史基期与历史终止期每个格网单元的生态系统服务价值之差，以获取评估基期的生态系统服务损失。

13、优选地，基于所述土地利用变化历史数据，计算历史基期与历史终止期每个格网单元的生态系统服务价值之差，以获取评估基期的生态系统服务损失，包括：

14、提取历史基期与历史终止期之间土地利用类型发生变化的格网单元，得到变化格网单元集合；

15、分别计算变化格网单元集合中每个格网单元在历史基期的生态系统服务价值和历史终止期的生态系统服务价值；

16、基于变化格网单元集合中每个格网单元在历史基期的生态系统服务价值和历史终止期的生态系统服务价值，计算变化格网单元集合中每个格网单元历史基期与历史终止期的生态系统服务价值之差，得到生态系统服务增减值；

17、当生态系统服务增减值为负数，则认为该格网单元的生态系统服务功能发生损失，将生态系统服务增减值作为该格网单元在评估基期的生态系统服务损失的取值。

18、优选地，提取历史基期与历史终止期之间土地利用类型发生变化的格网单元，得到变化格网单元集合，具体为：

19、提取研究区域内在待评估期土地利用变化概率大于预设的概率阈值的所有格网单元，得到变化格网单元集合。

20、优选地，生态系统服务价值由多个关键生态系统服务价值量之和计算得到，所述关键生态系统服务包括：碳储量、产水量、土壤保持、营养物质循环（n、p）、净初级生产力。

21、优选地，在计算生态系统服务价值之前，还包括：对关键生态系统服务进行标准化，得到关键生态系统服务标准值，根据关键生态系统服务标准值计算生态系统服务标准值，并将生态系统服务标准值作为生态系统服务价值。

22、优选地，利用所述土地利用变化历史数据，对待评估期的土地利用变化情景进行模拟，获得待评估期的土地利用变化概率，具体为：

23、基于历史基期的土地利用数据和历史终止期的土地利用数据，使用土地利用变化lcm模型对待评估期的土地利用变化情景进行模拟；得到情景模拟结果；

24、使用lcm模型的土地利用变化敏感性模块确定土地利用数据中各地类之间在待评估期转移的敏感性；

25、采用土地利用变化潜力子模型（简称mlp）生成土地利用变化敏感性图，并利用马尔可夫链预测得到待评估期的土地利用变化概率。

26、本技术实施例提供一种土地利用变化生态风险分区的系统，包括：

27、风险指数计算单元，配置为根据评估基期的生态系统服务损失和待评估期的土地利用变化概率，计算每个格网单元待评估期的生态风险指数；所述评估基期是作为生态风险评估起点的时期，所述待评估期是需要进行生态风险评估的目标报告期；

28、风险差值指数计算单元，配置为计算所述生态风险指数的离差系数，将该离差系数作为区域生态风险差值指数；

29、风险概率计算单元，配置为基于所述生态系统服务损失，统计研究区域内生态系统服务损失的面积占研究区域总面积之比，得到生态系统服务功能损失面积占比，该损失面积占比用于表征待评估期的生态风险的概率；

30、综合指数计算单元，配置为对区域生态风险差值指数与生态风险的概率进行乘积运算，获得生态风险综合指数，并基于所述生态风险综合指数对所述研究区域在待评估期的生态风险进行分区，绘制生态风险分区图。

31、本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所述的方法。

32、本技术实施例还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一实施例所述的方法。

33、有益效果：

34、本技术的技术方案中，根据评估基期的生态系统服务损失和待评估期的土地利用变化概率，计算每个格网单元在未来待评估期的生态风险指数，使用离差系数法获得区域生态风险差值指数，采用研究区域内生态系统服务损失的面积占研究区域总面积之比来表征待评估期土地利用变化引起的生态风险的概率，最后从土地利用变化可能性和对生态系统产生的损失角度来构建生态风险综合指数，识别生态风险区，绘制研究区域的生态风险分区图。本技术提供的方法通过转变评估思路，将基于传统的风险源汇理论和景观生态学理论改为采用灾害风险评估的思想，引入风险评估方程，考虑待评估期土地利用变化概率，定量地评估土地利用变化引起的生态风险，该方法不仅能够评价基期土地利用变化对待评估期生态风险的影响，而且能够有效解释不同土地利用类型转化的可能性对生态风险影响的程度，并充分考虑了未来风险的可能性，提高了评估结果的合理性和可解释性。