一种面向林业工程建设的生态红线预警方法与流程

本技术涉及光谱分析，更具体地说，涉及一种面向林业工程建设的生态红线预警方法。

背景技术：

1、生态保护红线是指在生态空间范围内,具有特殊重要生态功能而必须进行强制性严格保护的区域。生态保护红线的划定与管理,对于保护生物多样性、维持生态平衡、防止生态退化、提升生态系统服务功能等方面,具有重要的意义。

2、林业工程建设是指在森林、草原、湿地等自然生态系统中，为了实现林业生产、生态保护、社会服务等目的，而进行的各种工程活动，包括造林绿化、森林经营、森林防火、森林病虫害防治、森林公园建设、森林旅游开发等。

3、然而，林业工程建设也可能对生态保护红线区域造成不利影响，如破坏原有的生态系统结构和功能、导致生物多样性的丧失、引发生态灾害等。因此，如何在保障林业工程建设的合理需求和生态保护红线的严格执行之间，实现科学的平衡和协调，是当前林业工程建设面临的重要问题。

4、为了解决这一问题，本发明提出了一种面向林业工程建设的生态保护红线预警方法，该方法对生态保护红线区域内的生态状况进行监测、评估和预测，对林业工程建设可能造成的生态风险进行分析、识别和预警，为林业工程建设的各个阶段提供科学的指导和支持，以实现林业工程建设与生态保护红线的协同发展。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利的目的在于针对上述问题，提供一种面向林业工程建设的生态红线预警方法，包括以下步骤。

2、步骤1，定期获取生态保护红线内的高分辨率高光谱遥感影像。

3、步骤2，对高光谱遥感影像进行光谱分析，以提取林业工程建设的信息以及林地的指标，其中，林业工程建设的信息包括位置、范围、类型、规模及进度，林地的指标包括覆盖度、结构、质量和功能。

4、步骤3，根据林业工程建设的信息以及林地的指标，获取生态环境影响等级和概率。

5、步骤4，根据生态环境影响等级和概率，获取生态破坏问题的类型、位置、严重程度和紧急程度。

6、步骤5，生成预警结果，并通过可视化的方式呈现生态破坏问题和预警结果，实现对林业工程建设的动态监测。

7、步骤6，根据预警结果及时启动应急响应机制。

8、进一步的，步骤2包括以下步骤。

9、步骤2.1，对获取的高光谱遥感影像进行光谱校正，以消除大气、地形、植被结构和植被生理因素对光谱特征的影响，提高光谱的真实性和可比性。

10、步骤2.2，对获取的高光谱遥感影像进行光谱预处理，以消除光谱冗余和光谱混淆的问题，提高光谱的有效性和区分性。

11、步骤2.3，将经过光谱校正和预处理的高光谱遥感影像导入图像光谱测试仪的软件中，选择林业工程建设的位置进行光谱采集。

12、步骤2.4，利用图像光谱测试仪进行光谱匹配、光谱混合、光谱解混和光谱分类，以提取林业工程建设的信息以及林地的指标。

13、进一步的，步骤2.4包括以下步骤。

14、利用图像光谱测试仪的软件，将采集的光谱与已知的光谱库进行匹配，以识别林业工程建设的位置、类型和规模。

15、利用图像光谱测试仪的软件，将采集的光谱与不同的光谱进行混合，以模拟林业工程建设的复杂情况和进度。

16、利用图像光谱测试仪的软件，将采集的光谱进行解混，以分离林业工程建设的组成成分和比例。

17、利用图像光谱测试仪的软件，将采集的光谱进行分类，以划分林业工程建设的类别和等级，以及林地的覆盖度、结构、质量和功能。

18、进一步的，步骤3的具体步骤包括。

19、根据林业工程建设信息和林地指标，计算林业工程建设对林地的影响程度，包括林地面积的变化率、林地质量的变化率、林地功能的变化率和林地生物多样性的变化率。

20、根据林业工程建设对林地的影响程度，确定林地的生态环境影响等级，分为无影响、轻微影响、一般影响、严重影响和特别严重影响五个等级，每个等级对应不同的影响程度范围和影响因素权重。

21、根据林地的生态环境影响等级，计算林地的生态环境影响概率，即林地发生生态破坏问题的可能性，采用模糊综合评价法，综合考虑林地的影响程度、影响因素权重、影响区域范围、影响时间长度因素，得出林地的生态环境影响概率值。

22、将林地的生态环境影响等级和概率存储在数据库中，供后续的生态破坏问题预警使用。

23、进一步的，模糊综合评价法具体包括以下步骤：设评价对象有 n 个指标，每个指标有 m 个评价等级，用 r i表示第 i 个指标的评价等级集合，用 r ij表示第 i 个指标的第 j 个评价等级，用 u ij表示第 i 个指标属于第 j 个评价等级的隶属度，设评价指标的权重为 w i，那么权重向量为： w=[w1 w2 … w n ]，林地生态环境影响概率值的计算公式为： p=σ i=1 n w i ×r i，式中， p为林地生态环境影响概率值。

24、林地生态环境影响等级的划分标准为。

25、p＜0.2为无影响，0.2≤p＜0.4为轻微影响，0.4≤p＜0.6为一般影响，0.6≤p＜0.8为严重影响，p≥0.8为特别严重影响。

26、进一步的，步骤4的具体步骤包括。

27、根据生态环境影响等级和概率，划分生态破坏问题的等级，分为轻微、一般、严重和特别严重四个等级，每个等级对应不同的预警颜色和响应措施。

28、根据遥感影像和林业工程建设信息，确定生态破坏问题的类型，分为林地面积减少、林地质量下降、林地功能丧失和林地生物多样性降低四种类型，每种类型对应不同的影响因素和修复措施。

29、根据遥感影像和林地指标，确定生态破坏问题的位置，即影响区域的空间范围和分布特征，以及与生态保护红线的重叠情况。

30、根据生态破坏问题的等级、类型和位置，综合评估生态破坏问题的严重程度和紧急程度，即影响区域的生态风险和生态恢复的难易程度。

31、进一步的，步骤4采用生态破坏问题预警指数法综合评估生态破坏问题的严重程度和紧急程度，公式如下： e=σ i=1 f w i ×l i ×t i ×s i，其中， e为生态破坏问题预警指数， w i为第 i个生态破坏问题的权重， l i为第 i个生态破坏问题的等级值， t i为第 i个生态破坏问题的类型值， s i为第 i个生态破坏问题的位置值， f为生态破坏问题的个数。

32、生态破坏问题的等级值的划分标准为： l i=0.2为轻微， l i=0.4为一般， l i=0.6为严重， l i=0.8为特别严重。

33、生态破坏问题的类型值的划分标准为： t i=0.2为林地面积减少， t i=0.3为林地质量下降， t i=0.4为林地功能丧失， t i=0.5为林地生物多样性降低。

34、生态破坏问题的位置值的划分标准为。

35、 s i=0.2为影响区域范围小，与生态保护红线无重叠。

36、 s i=0.4为影响区域范围中，与生态保护红线部分重叠。

37、 s i=0.6为影响区域范围大，与生态保护红线有较多重叠。

38、预警颜色的划分标准为。

39、 e＜0.2为绿色，无需采取措施。

40、0.2≤ e＜0.4为黄色，需要加强监测和预防。

41、0.4≤ e＜0.6为橙色，需要采取紧急措施和修复方案。

42、0.6≤ e＜0.8为红色，需要立即停止相关活动和实施修复。

43、 e≥0.8为紫色，需要动用优质的资源和力量进行修复。

44、进一步的，步骤5的具体步骤包括。

45、根据生态破坏问题的等级、类型、位置、严重程度和紧急程度，生成生态破坏问题的预警信息，包括预警等级、预警颜色、预警原因、预警区域、预警时间和预警建议。

46、通过可视化方式，将生态破坏问题的预警信息与遥感影像、林业工程建设信息、林地指标、生态环境影响等级和概率进行整合，生成生态破坏问题的预警图，以直观地展示生态破坏问题的空间分布和动态变化。

47、将生态破坏问题的预警信息和预警图存储在数据库中，并及时向相关方发送预警信息和预警图，实现对林业工程建设的动态监测和预警。

48、最后，根据预警信息和预警图，分析生态破坏问题的成因、影响和趋势，提出生态保护和修复的对策和建议，为生态环境治理和生态安全保障提供科学依据。

49、进一步的，步骤6的具体步骤包括。

50、根据生态破坏问题的预警信息和预警图，及时启动应急响应机制，按照预警等级和预警颜色，采取相应的措施。

51、根据生态破坏问题的类型和原因，分析林业工程建设对生态保护红线内生态环境的影响机理，评估生态损失和生态风险。

52、根据生态破坏问题的位置和范围，制定生态修复和恢复方案，明确修复目标、修复措施、修复标准、修复进度和修复成本，组织实施生态修复和恢复工作，监测修复效果，确保生态功能的恢复和提升。

53、根据生态破坏问题的严重程度和紧急程度，总结生态破坏问题的教训和经验，完善生态保护红线的划定和管理，优化生态环境影响评估和生态破坏问题预警的技术方法。

54、与现有技术相比，本技术的有益效果为。

55、1）本技术充分利用高分辨率高光谱遥感影像和图像光谱测试仪，通过光谱匹配、混合、解混和分类等技术手段，能够科学地监测和评价生态保护红线内的生态状况，为生态破坏问题的识别、分析和预警提供可靠的数据基础和有效的技术支持。

56、2）本技术建立了合理的生态环境影响评价标准和预警指数体系，能够客观地评估生态破坏问题的严重程度和紧急程度，通过可视化的预警结果展示和应急响应机制的启动，实现了对生态红线内生态破坏问题的直观而又及时的预警和响应。