[發(fā)明專利]融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110787661.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113505510B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭立;黃可欣;鄧偉
• 申請（專利權(quán)）人: 四川師范大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T5/30;G06T7/62;G06T7/136
• 代理公司: 成都宏田知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51337
• 代理人: 常利敏

本發(fā)明公開了融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法，基于InVEST模型評估各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，按照自然間斷點法重分類分為五級，提取第四、五級的范圍作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高值區(qū)，并對這些高值區(qū)進行等權(quán)疊加，結(jié)果即為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)范圍。基于土地利用類型數(shù)據(jù)，利用GuidosToolbox軟件平臺進行MSPA分析，從結(jié)果中提取核心區(qū)景觀要素。取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)與核心區(qū)景觀要素的交集，此交集即為生態(tài)源地備選區(qū)。通過趨勢分析，選出最適合本研究區(qū)的生態(tài)源地最小面積閾值。本發(fā)明提出一個生態(tài)安全格局識別新體系，從而改善現(xiàn)有研究范式和技術(shù)體系上的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生態(tài)安全格局技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法。

背景技術(shù)

識別生態(tài)安全格局主要基于特定層次的生態(tài)保護需求，其以景觀生態(tài)學(xué)的“斑塊-廊道-基質(zhì)”研究范式為理論基礎(chǔ)，提取出對保障區(qū)域自然生態(tài)過程和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有關(guān)鍵作用的點、線、面狀要素，并以此構(gòu)建一個區(qū)域生態(tài)安全格局，目前，識別生態(tài)安全格局的方法已日趨成熟，“識別生態(tài)源地-構(gòu)建生態(tài)阻力面-提取生態(tài)廊道”的研究框架也已經(jīng)成為識別生態(tài)安全格局的基本模式。其中，生態(tài)源地是指對區(qū)域生態(tài)安全有重要意義或具有輻射功能的生境斑塊，是識別生態(tài)安全格局的基礎(chǔ)，一般通過選取自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等區(qū)域，或定量評價生態(tài)重要性來識別。生態(tài)阻力面作為識別生態(tài)安全格局過程中的另一項核心要素，現(xiàn)有研究普遍依據(jù)不同土地利用類型賦值，忽略了同一土地利用類型在不同開發(fā)建設(shè)強度下對景觀阻力值的影響，掩蓋了人類活動對生態(tài)阻力值的影響。近年來，生態(tài)阻力面的設(shè)置、如何降低生態(tài)阻力面設(shè)置的主觀性，成為了重點探討的方向。

當(dāng)前主要以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估、生態(tài)流演算以及景觀格局指數(shù)計算為計量手段，以最小累積阻力模型(Minimal Cumulative Resistance，MCR模型)、圖論(Graph Theory)以及電流理論(Circuit Theory)等技術(shù)方法，來構(gòu)建一個由生態(tài)源地、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點等構(gòu)成的關(guān)鍵生態(tài)安全格局。識別生態(tài)安全格局能夠合理調(diào)控生態(tài)過程，維持區(qū)域物質(zhì)流通和能量循環(huán)，是保持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康、保障生態(tài)安全的重要途徑，不僅可以維持健康的居住環(huán)境、有效地控制城市擴張，還能為變化環(huán)境下的國土生態(tài)安全保障和景觀可持續(xù)利用提供了空間顯式的規(guī)劃藍圖。為此，我們提出融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

融合景觀指數(shù)和隨機游走模型的生態(tài)安全格局識別方法，包括如下步驟：

A、基于InVEST模型評估各項生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，按照自然間斷點法重分類分為五級，提取第四、五級的范圍作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的高值區(qū)，并對這些高值區(qū)進行等權(quán)疊加，取并集，獲取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)范圍；

B、基于土地利用類型數(shù)據(jù)，利用形態(tài)學(xué)空間格局分析模型獲取MSPA分析結(jié)果中的核心區(qū)范圍；取生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)高值區(qū)與MSPA分析所提取的核心區(qū)范圍的交集，此交集即為生態(tài)源地備選區(qū)；通過設(shè)定不同的生態(tài)源地最小面積閾值，觀察各生態(tài)源地最小面積閾值與生態(tài)源地斑塊數(shù)量之間的關(guān)系，選出最適合研究區(qū)的生態(tài)源地最小面積閾值；并根據(jù)該閾值提取出本研究區(qū)的生態(tài)源地。

C、在構(gòu)建生態(tài)阻力面時，由于生境質(zhì)量越高，生物多樣性水平越高，物種運動的阻力越小，利用InVEST模型計算生境質(zhì)量，將生態(tài)阻力值定義為生境質(zhì)量的反比；

D、基于隨機游走模型識別出研究區(qū)的生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點的空間分布狀況，再通過Fragstats軟件平臺計算有效粒度尺寸這一景觀破碎化指數(shù)，利用ArcGIS軟件平臺對該指數(shù)網(wǎng)格化，再結(jié)合MESH網(wǎng)格化結(jié)果，對隨機游走模型所計算的累積電流密度值進行校正，將校正后仍為高電流的地區(qū)遴選為關(guān)鍵生態(tài)節(jié)點。