一种生态产品总值三级精细化核算系统

本发明涉及生态环境评估与地理信息大数据交叉，尤其涉及一种生态产品总值三级精细化核算系统。

背景技术：

1、生态产品总值（gross ecosystem product，gep）核算是量化生态系统服务价值、支撑生态文明建设与生态资源资产化管理的重要技术手段。目前，国内外已形成了以联合国千年生态系统评估（ma）框架和《生态系统与生物多样性经济学》（teeb）指南为基础的核算体系，我国也相继发布了《生态产品总值核算规范》等标准，为gep核算提供了方法论支撑。现有技术通常采用invest模型、casa模型及修正通用土壤流失方程等工具，在县域或区域尺度上评估物质产品供给、调节服务和文化服务三大类生态产品价值。

2、然而，现有gep核算方法普遍存在核算尺度粗放、空间分辨率不足的技术缺陷。一方面，传统核算多停留在县域整体层面，难以将生态服务功能量精细分解至乡镇和村级行政单元，无法满足生态资源资产确权、生态补偿精准施策对空间精细度的要求；另一方面，现有方法缺乏栅格级功能量计算结果与行政边界矢量数据的空间自动匹配机制，难以实现遥感栅格数据与行政区划的有效融合。此外，现有核算系统的参数库多为固定通用参数，缺乏针对县域自然地理特征的本地化动态更新能力，且多源异构数据的坐标统一、格式转换与完整性校验等预处理环节自动化程度低，导致核算效率低下、结果精度受限。因此，亟需一种能够实现栅格尺度功能量计算、三级行政单元精细化空间分解、本地化参数动态更新及多源数据自动预处理的一体化生态产品总值核算系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是要提供一种生态产品总值三级精细化核算方法。

2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

3、本发明包括以下步骤：

4、s1.获取待核算县域的空间基础数据和统计类数据，对所述空间基础数据进行坐标系统一、格式转换与完整性校验，对所述统计类数据进行村级编码匹配与数据完整性校验；所述空间基础数据包括村级行政边界矢量数据、30m分辨率dem数字高程数据、30m分辨率ndvi归一化植被指数遥感数据、多年平均降雨栅格数据和土壤质地栅格数据；所述统计类数据包括农业产品产量数据、林业产品产量数据、畜牧业产品产量数据、渔业产品产量数据、景区旅游人次数据、气象监测数据和社会经济统计数据；

5、s2.调用县域专属本地化参数库，根据核算年度对所述本地化参数库进行动态更新；所述本地化参数库包括土壤理化参数、水土保持措施因子、土地利用类型用水系数、地表径流系数、生态服务单位面积功能量参数、污染物治理成本参数、水库单位库容建设成本参数、价格指数折算系数；

6、s3.基于所述空间基础数据与所述本地化参数库，在栅格尺度上分别计算调节服务与文化服务的功能量；基于所述统计类数据在县域尺度上核算物质产品供给服务价值；所述调节服务包括土壤保持服务、水源涵养服务、固碳释氧服务、气候调节服务、水质净化服务、洪水调蓄服务、防风固沙服务、大气净化服务和生物多样性维护服务；所述土壤保持服务的功能量基于修正通用土壤流失方程计算，所述水源涵养服务的功能量基于水量平衡方程计算，所述固碳释氧服务的功能量基于净初级生产力模型计算；

7、s4.将所述栅格级生态服务功能量通过空间叠加分析自动匹配至所述村级行政边界矢量数据内，基于栅格面积加权法将所述功能量聚合至村级单元，得到各行政村的生态服务功能量；将所述物质产品供给服务价值按分配权重分解至各村级单元；将所述村级单元的生态服务功能量逐级空间汇总，得到乡镇的生态服务功能量和县域总功能量；基于所述本地化参数库中的价值量核算参数，将所述功能量转换为价值量，生成村级、乡镇级、县级三级精细化核算结果；

8、s5.对所述三级精细化核算结果进行汇总统计，生成县级总表、乡镇级明细表以及村级明细报表，支持按核算年份、行政区域以及生态服务类型进行筛选查询，并导出为标准化报表。

9、进一步地，所述s4步骤中，将所述栅格级生态服务功能量通过空间叠加分析自动匹配至所述村级行政边界矢量数据内的方法，包括：

10、计算各栅格单元与所述村级行政边界矢量数据的交集面积；将所述交集面积占所述栅格单元总面积的比例作为空间分配权重，将所述栅格单元的功能量分配至对应的村级单元；对同一村级单元内所有栅格单元分配的功能量进行求和，得到所述村级单元的生态服务功能量。

11、进一步地，所述s4步骤中，所述物质产品供给服务的三级精细化分配包括：

12、农业产品价值按村级耕地面积占县域总耕地面积的比例分配至各村级单元；林业产品价值按村级林地面积占县域总林地面积的比例分配至各村级单元；畜牧业产品价值按村级人口数量占县域总人口数量的比例分配至各村级单元；渔业产品价值按村级养殖坑塘面积占县域总养殖坑塘面积的比例分配至各村级单元。

13、进一步地，所述s3步骤中，所述土壤保持服务的功能量基于修正通用土壤流失方程计算包括：

14、基于所述dem数字高程数据计算坡长-坡度因子ls；基于所述ndvi归一化植被指数遥感数据计算植被覆盖度f，根据植被覆盖度得到植被覆盖与管理因子c；基于所述多年平均降雨栅格数据计算降雨侵蚀因子r；基于所述土壤质地栅格数据计算土壤可蚀性因子k；

15、采用修正通用土壤流失方程计算土壤保持量；其中为水土保持措施因子；

16、基于土壤保持量分别计算减少面源污染价值和减少泥沙淤积价值，汇总得到土壤保持总价值，其中为减少面源污染价值，为减少泥沙淤积价值。

17、进一步地，所述s3步骤中，水源涵养服务的功能量基于水量平衡方程计算包括：

18、基于所述多年平均降雨栅格数据获取降雨量；

19、基于所述dem数字高程数据、所述ndvi归一化植被指数遥感数据以及所述本地化参数库中的潜在蒸散量和土地利用类型用水系数，计算各土地利用类型的蒸散发量；

20、基于所述本地化参数库中的地表径流系数计算各土地利用类型的地表径流量；

21、基于水量平衡方程计算涵养水源总量，其中为第i种土地利用类型的面积；

22、基于所述本地化参数库中的水库单位库容建设成本计算水源涵养总价值，其中为水库单位库容建设成本。

23、进一步地，所述s3步骤中，所述固碳释氧服务的功能量基于净初级生产力模型计算包括：

24、基于所述ndvi归一化植被指数遥感数据获取净初级生产力；计算固碳量，其中为二氧化碳与碳的摩尔质量之比；计算释氧量，其中为氧气与二氧化碳的摩尔质量之比；基于所述本地化参数库中的二氧化碳价格和氧气价格计算固碳释氧总价值，其中为二氧化碳价格，为氧气价格。

25、进一步地，所述s3步骤中，所述气候调节服务的功能量计算包括：

26、基于所述ndvi归一化植被指数遥感数据获取不同生态系统类型单位面积蒸腾消耗热量；计算生态系统蒸腾蒸发消耗能量，其中为第i种生态系统类型面积，为水面蒸发量；基于所述本地化参数库中的电价计算气候调节价值，其中为电价。

27、进一步地，所述s3步骤中，所述文化服务价值核算包括：

28、旅游康养服务采用旅行费用法核算，，其中为j类游客总人次，+，为旅行时间，为当地日均工资，为交通、食宿、门票和延伸直接费用；

29、核算结果按景区服务范围分配至对应乡镇、行政村；休闲游憩服务采用替代成本法核算，，其中为休闲游憩总人时，为当地单位时间人均工资。

30、第二方面，一种生态产品总值三级精细化核算系统，包括：

31、多源数据导入模块：用于导入空间基础数据与统计类数据，所述空间基础数据包括村级行政边界矢量数据、30m分辨率dem数字高程数据、30m分辨率ndvi归一化植被指数遥感数据、多年平均降雨栅格数据以及土壤质地栅格数据，所述统计类数据包括农业产品产量数据、林业产品产量数据、畜牧业产品产量数据、渔业产品产量数据、景区旅游人次数据、气象监测数据以及社会经济统计数据；所述多源数据导入模块还用于对导入数据进行坐标系统一、格式转换、完整性校验以及村级编码匹配；

32、本地化参数库模块：用于存储并动态更新县域专属本地化参数库，所述本地化参数库包括土壤理化参数、水土保持措施因子、土地利用类型用水系数、地表径流系数、生态服务单位面积功能量参数、污染物治理成本参数、水库单位库容建设成本参数以及价格指数折算系数；

33、核心核算引擎模块：用于基于所述空间基础数据与所述本地化参数库，在栅格尺度上计算物质产品供给服务、调节服务和文化服务三大类生态产品服务的功能量；所述核心核算引擎模块内置gis空间分析能力，用于将所述栅格级生态服务功能量通过空间叠加分析自动匹配至所述村级行政边界矢量数据内，基于栅格面积加权法将所述功能量聚合至村级单元，并逐级空间汇总得到乡镇级、县级核算结果；

34、结果展示与导出模块：用于以树形表格形式展示县级、乡镇级、村级三级精细化核算结果，支持按核算年份、行政区域以及生态服务类型进行筛选查询，并一键导出标准化报表；

35、批量数据管理模块：用于支持核算数据的批量导入、新增年度核算、历史数据追溯查询、单一年度单项服务数据的修改更新以及核算任务的后台运行管理。

36、进一步地，所述核心核算引擎模块包括：栅格计算子模块，用于基于所述dem数字高程数据、所述ndvi归一化植被指数遥感数据、所述多年平均降雨栅格数据以及所述土壤质地栅格数据，分别计算土壤保持量、水源涵养量、固碳释氧量、气候调节量、水质净化量、洪水调蓄量、防风固沙量、大气净化量以及生物多样性维护量；空间叠加分析子模块，用于计算各栅格单元与所述村级行政边界矢量数据的交集面积，以所述交集面积占所述栅格单元总面积的比例为空间分配权重，将所述栅格单元的功能量分配至对应的村级单元，并对同一村级单元内所有栅格单元分配的功能量进行求和，得到所述村级单元的生态服务功能量；三级汇总子模块，用于将所述物质产品供给服务价值按分配权重分解至各村级单元；将所述村级单元的生态服务功能量逐级空间汇总，得到各乡镇的生态服务功能量以及县域总功能量，并基于所述本地化参数库中的价值量核算参数将所述功能量转换为价值量。

37、本发明的有益效果是：

38、本发明是一种生态产品总值三级精细化核算系统，与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

39、本发明通过栅格尺度功能量计算与空间叠加分析，将生态服务价值自动匹配并聚合至村、乡镇、县三级行政单元，突破了现有技术核算尺度粗放、空间分辨率不足的局限；通过构建县域专属本地化参数库并实现年度动态更新，提升了核算结果的本地化精度与可靠性；通过多源数据自动预处理与批量数据管理，显著提高了核算效率并支持历史数据追溯，为生态资源资产化管理、精准生态补偿及绩效考核提供了高分辨率、可复现的技术支撑。