基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法及系统

本发明涉及生态保护与空间规划，尤其涉及一种基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法及系统。

背景技术：

1、在海岸带生态保护与土地空间治理中，生态网络构建是识别关键生态空间、提升生态系统连通性的重要技术手段。现有的生态网络构建方法多基于景观生态学理论，通过识别生态源地、构建生态阻力面及提取生态廊道来实现。然而，当此类方法直接应用于红树林等具有显著海陆交错属性的红树林生境时，往往存在适配性不足的问题。一方面，现有源地识别多依赖斑块面积或单一生态质量指标，容易遗漏面积较小但在繁殖体扩散或局地生境衔接中起关键连通作用的小型斑块，导致网络节点体系不完整；另一方面，传统阻力面构建主要考虑陆域土地利用、地形及人类活动等因子，难以表征潮汐水文、潮间带连续性及岸线工程阻隔等海陆交错特有的生态过程约束，导致阻力赋值与实际生境条件不匹配；此外，现有廊道提取算法通常在全域范围内搜索最小成本路径，缺乏针对红树林生境贴岸分布及近岸水文依赖特征的空间约束，易生成穿越建成区、硬质岸线或远岸深水区等不具备生态连接条件的不合理路径，降低了识别结果在保护修复实践中的指导价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法及系统，实现了对红树林红树林生境生态网络的精准识别与空间优化。

2、本发明提供了一种基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法，所述方法包括：

3、基于红树林生境的候选生态源地集合中各候选生态源地的属性指标和连通性指标识别核心生态源地与一般生态源地，并基于剩余候选生态源地的连通性贡献与生境邻近关系识别踏脚石源地；

4、基于滨海基质、潮汐水文、岸线工程阻隔与人类活动干扰四种阻力因素，构建陆海复合生态阻力面；

5、基于所述红树林生境的空间分布特征与生境排斥区构建生态连接约束域，将所述生态连接约束域外的区域设置为不可通行区域，并将所述生态连接约束域作用于所述陆海复合生态阻力面以生成约束型生态阻力面；

6、基于所述核心生态源地、所述一般生态源地、所述踏脚石源地以及所述约束型生态阻力面，提取生态网络。

7、进一步的，所述属性指标包括斑块面积、核心区比例和生境质量，所述连通性指标包括结构连通性指数和概率连通性指数；

8、所述基于红树林生境的候选生态源地集合中各候选生态源地的属性指标和连通性指标识别核心生态源地与一般生态源地包括：

9、基于所述斑块面积、所述核心区比例、所述生境质量以及综合连通性指数，计算所述各候选生态源地的源地重要性指数；

10、基于所述源地重要性指数与第一预设分级阈值的比较结果，识别所述核心生态源地；

11、基于所述源地重要性指数与第二预设分级阈值的比较结果，识别所述一般生态源地。

12、进一步的，所述基于剩余候选生态源地的连通性贡献与生境邻近关系识别踏脚石源地包括：

13、确定所述剩余候选生态源地的连通性贡献排名；

14、当所述剩余候选生态源地的连通性贡献排名位于预设排名阈值内，且满足与所述核心生态源地或一般生态源地的空间邻近条件或水文邻近条件中的至少一项时，将对应的剩余候选生态源地确定为所述踏脚石源地。

15、进一步的，所述基于滨海基质、潮汐水文、岸线工程阻隔与人类活动干扰四种阻力因素，构建陆海复合生态阻力面包括：

16、分别构建滨海基质阻力、潮汐水文阻力、岸线工程阻隔阻力和人类活动干扰阻力；

17、对所述滨海基质阻力、所述潮汐水文阻力、所述岸线工程阻隔阻力和所述人类活动干扰阻力进行标准化和加权叠加，生成所述陆海复合生态阻力面。

18、进一步的，所述滨海基质阻力根据栅格单元所属的陆域及滨海湿地基质或海域基质分别进行赋值；

19、所述潮汐水文阻力基于潮间带空间邻近性和淹水频率构建；

20、所述岸线工程阻隔阻力基于岸线类型和工程影响带构建；

21、所述人类活动干扰阻力基于人类活动干扰强度指数进行分级赋值。

22、进一步的，所述岸线工程阻隔阻力的构建方式包括：

23、将岸线数据转换为与所述陆海复合生态阻力面空间分辨率一致的线状阻隔栅格，并向岸线两侧扩展预设宽度形成工程影响带；

24、根据岸线类型对所述线状阻隔栅格和所述工程影响带内的栅格单元赋予阻隔阻力值，其中所述岸线工程阻隔阻力仅作用于岸线及其工程影响带；

25、所述岸线类型包括自然岸线、半自然岸线、生态修复岸线、人工岸线、硬质护岸、港口码头岸线、工业岸线以及围填海岸线中的至少一种；

26、其中，自然岸线赋予低阻隔阻力值，半自然岸线和生态修复岸线赋予中等阻隔阻力值，人工岸线赋予较高阻隔阻力值，硬质护岸赋予高阻隔阻力值，港口码头岸线、工业岸线和围填海岸线赋予最高阻隔阻力值。

27、进一步的，所述基于所述红树林生境的空间分布特征与生境排斥区构建生态连接约束域，将所述生态连接约束域外的区域设置为不可通行区域，并将所述生态连接约束域作用于所述陆海复合生态阻力面以生成约束型生态阻力面包括：

28、将所述红树林生境的生境斑块邻域缓冲区、潮间带及滨海湿地空间、以及近岸水文背景邻域进行空间合并，得到初始约束域；

29、从所述初始约束域中剔除所述生境排斥区，得到所述生态连接约束域；

30、将所述生态连接约束域内的区域保留所述陆海复合生态阻力面的阻力值，将所述生态连接约束域外的区域赋予预设的极大阻力值，生成所述约束型生态阻力面。

31、进一步的，所述生境排斥区包括与海岸带和潮间带缺乏水文联系的陆域空间、连续高密度城市建设区、大型港口码头、临港工业区、远岸深水区以及深水航道中的至少一种；

32、所述基于所述核心生态源地、所述一般生态源地、所述踏脚石源地以及所述约束型生态阻力面，提取生态网络包括：

33、以所述核心生态源地、所述一般生态源地和所述踏脚石源地为网络节点，以所述约束型生态阻力面为成本面，采用最小成本路径模型提取生态廊道骨架；

34、将所述约束型生态阻力面转换为电导面，采用电路理论模型计算各栅格单元的累积电流密度；

35、基于所述累积电流密度和局部阻力分布，识别生态夹点和生态障碍点；

36、其中，所述生态夹点为所述累积电流密度排名位于预设夹点阈值内且缺少替代通道的区域，所述生态障碍点为局部阻力高于预设障碍阈值且对电流扩散形成绕行或收缩作用的空间。

37、进一步的，所述方法基于获取到的多源空间数据执行，所述多源空间数据包括红树林生境空间分布数据、滨海湿地类型数据、土地利用数据、潮间带空间分布数据、岸线类型数据、近岸水系数据、夜间灯光数据、兴趣点数据以及生态环境质量数据中的至少一种。

38、本发明还提供了一种基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建系统，所述基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建系统用于实现上述的基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法，所述基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建系统包括：

39、生态源地识别模块，所述生态源地识别模块用于基于红树林生境的候选生态源地集合中各候选生态源地的属性指标和连通性指标识别核心生态源地与一般生态源地，并基于剩余候选生态源地的连通性贡献与生境邻近关系识别踏脚石源地；

40、复合阻力面构建模块，所述复合阻力面构建模块用于基于滨海基质、潮汐水文、岸线工程阻隔与人类活动干扰四种阻力因素，构建陆海复合生态阻力面；

41、约束型生态阻力面生成模块，所述约束型生态阻力面生成模块用于基于所述红树林生境的空间分布特征与生境排斥区构建生态连接约束域，将所述生态连接约束域外的区域设置为不可通行区域，并将所述生态连接约束域作用于所述陆海复合生态阻力面以生成约束型生态阻力面；

42、生态网络提取模块，所述生态网络提取模块用于基于所述核心生态源地、所述一般生态源地、所述踏脚石源地以及所述约束型生态阻力面，提取生态网络。

43、本发明提供了一种基于生境约束与复合阻力面的红树林生态网络构建方法及系统，通过红树林生境的候选生态源地集合中各候选生态源地的属性指标和连通性指标的一次筛选机制识别核心生态源地与一般生态源地，并基于连通性贡献与生境邻近关系的二次筛选机制识别踏脚石源地，克服了传统方法仅依赖面积或质量指标导致小型关键斑块遗漏的缺陷，提升了生态源地体系的完整性与层级合理性；通过融合滨海基质、潮汐水文、岸线工程阻隔与人类活动干扰构建陆海复合生态阻力面，解决了单一陆域因子无法准确表征海陆交错生境生态过程约束的问题，增强了阻力面的生态解释力；通过构建生态连接约束域并将域外区域设为不可通行，从空间范围上强制约束了路径搜索逻辑，有效避免了生态廊道穿越建成区或远岸深水区等非生境空间，显著提高了红树林生态网络识别结果的空间合理性与保护修复实践的指向性。