一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法与流程

1.本发明属于自然保护地评估技术领域，具体涉及一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法。


背景技术：

2.在资源开采过程中，由于措施不当造成地表沉降、地下水水位大幅下降，从而造成地表农作物的死亡，植被的减少以及人畜用水困难等生态环境与社会问题。同时开采过程中造成岩层和地面的移动、变形和非连续的破坏，引发地表形变，并伴随地面塌陷、地裂缝、滑坡等严重地质灾害。开采过程中地下水位下降、地表沉降等灾害继而会引起地表景观生态格局改变，人地矛盾激化，物种多样性丧失等一系列生态环境和社会问题。
3.国内外关于生态区域的生态环境受损动态评估的研究较多，对上述研究有利于针对生态区域的生态保护、风险评估、生态恢复等有着十分重要的意义。
4.传统的生态环境受损动态评估存在大量的人为干扰因素，且监测评估手段较为简单，结果误差较大，精度较低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法解决了如何定量、科学和合理地动态评估生态环境受损量的问题。
6.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法，包括以下步骤：
7.s1、对研究区域进行单元栅格划分，对划分后的不同土地功能区域的生态环境系统，建立矿区生态环境受损评估动态模型；
8.s2、根据研究区域的土地类型，采用ahp法建立不同土地类型对地表形变指数的敏感性评价体系，得到各个指标权重；
9.s3、通过各个指标权重对矿区生态环境受损评估动态模型进行赋值，采用arcgis对赋值后的矿区生态环境受损评估动态模型进行赋值求解，得到不同土地功能区域的生态环境受损值。
10.进一步地，所述步骤s1包括以下分步骤：
11.s11、对研究区域进行单元栅格划分，得到多个栅格单元；
12.s12、采用差分干涉测量方法d
‑
insar采集每个栅格单元的地表形变值，并对地表形变值进行无量纲化处理，得到矿区地表形变指数j；
13.s13、通过arcgis处理遥感数据，得到植被覆盖指数值，并基于植被覆盖指数值，得到矿区地表植被受损指数k；
14.s14、根据待建立的矿区生态环境受损评估动态模型的最大值，得到常系数c；
15.s15、根据矿区地表形变指数j、矿区地表植被受损指数k和常系数c，对划分后的不同土地功能区域的生态环境系统，建立矿区生态环境受损评估动态模型。
16.进一步地，步骤s12中计算矿区地表形变指数的公式为：
[0017][0018]
其中，j为矿区地表形变指数，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值。
[0019]
进一步地，所述步骤s13中计算矿区地表植被受损指数的公式为：
[0020]
k＝1
‑
ndvi
[0021]
其中，k为矿区地表植被受损指数，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值，ndvi的值域为[0，1]。
[0022]
上述进一步方案的有益效果为：通过对矿区地表植被受损指数k和矿区地表形变指数j的进行无量纲处理操作，保证形变指数与植被受损指数存在一致性。
[0023]
进一步地，所述步骤s14中常系数c的计算公式为：
[0024]
c＝m n
[0025]
其中，m为矿区地表形变指数的系数，n为矿区地表植被受损指数的系数。
[0026]
进一步地，步骤s15中矿区生态环境受损评估动态模型为：
[0027][0028]
其中，y为矿区生态环境受损评估动态模型，m为矿区地表形变指数的系数，n为矿区地表植被受损指数的系数，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值。
[0029]
上述进一步方案的有益效果为：传统的矿区生态环境治理较为单一，未形成一套完整的矿区生态治理方法。因此该模型可以快速、精准地动态评估矿区生态环境受损程度，根据矿区实际情况，按照模型功能完成矿区不同土地类型的生态环境受损程度，为矿区生态后期恢复、治理提供参考依据。
[0030]
进一步地，步骤s2中研究区域的土地类型包括：林草地、耕地、水域、裸地、建设用地和采煤用地。
[0031]
进一步地，步骤s3中赋值后的矿区生态环境受损评估动态模型为：
[0032][0033][0034][0035]
[0036][0037][0038]
其中，y1为林草地的生态环境受损值，y2为耕地的生态环境受损值，y3为水域的生态环境受损值，y4为裸地的生态环境受损值，y5为建设用地的生态环境受损值，y6为采煤用地的生态环境受损值，{w1，w2，w3，w4，w5，w6}为各个指标，{w1，w2，w3，w4，w5，w6}为各个指标权重，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值。
[0039]
上述进一步方案的有益效果为：由于在建立生态环境受损动态评估体系的过程中，应考虑不同土地功能区域对生态环境受损程度敏感性的差别。因此需对不同土地类型的生态环境受损程度敏感性进行评价。
[0040]
综上，本发明的有益效果为：本方法首先选定研究区域并进行单元栅格划分，划分分辨率可以根据实际情况自行划分。然后采用ahp法建立研究区不同土地类型的生态环境受损敏感度评估模型，获取不同土地类型对生态环境受损敏感系数。采用d
‑
insar技术获取研究区形变量，进一步推算成地表形变指数并采用无量纲化方式进行处理，采用遥感技术获取研究区植被归一化指数(ndvi)并采用无量纲化方式进行处理。最后建立该研究区域的生态环境受损动态评估模型。对我国生态破坏区域的生态评估、生态恢复、灾害评估等研究有着十分重要的意义。
附图说明
[0041]
图1为一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法的流程图。
具体实施方式
[0042]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0043]
本发明所要解决的技术问题，在于解决如何定量、科学、合理地动态评估生态环境受损量。本发明提出了一种基于不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法。该方法首先选定研究区域并进行单元栅格划分，划分分辨率可以根据实际情况自行划分。然后采用ahp法建立研究区不同土地类型对生态环境受损敏感度评估模型，获取不同土地类型对生态环境受损敏感系数。采用d
‑
insar技术获取研究区形变量，进一步推算成地表形变指数并采用无量纲化方式进行处理，采用遥感技术获取研究区植被归一化指数(ndvi)并采用无量纲化方式进行处理。最后建立该研究区域的生态环境受损动态评估模型。对我国生态破坏区域的生态评估、生态恢复、灾害评估等研究有着十分重要的意义，详细内容如下：
[0044]
如图1所示，一种不同土地功能区域的生态环境受损动态评估方法，包括以下步骤：
[0045]
s1、对研究区域进行单元栅格划分，对划分后的不同土地功能区域的生态环境系统，建立矿区生态环境受损评估动态模型；
[0046]
步骤s1包括以下分步骤：
[0047]
s11、对研究区域进行单元栅格划分，得到多个栅格单元；
[0048]
s12、采用差分干涉测量方法d
‑
insar采集每个栅格单元的地表形变值，并对地表形变值进行无量纲化处理，得到矿区地表形变指数j；
[0049]
步骤s12中计算矿区地表形变指数的公式为：
[0050][0051]
其中，j为矿区地表形变指数，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值。
[0052]
s13、通过arcgis处理遥感数据，得到植被覆盖指数值，并基于植被覆盖指数值，得到矿区地表植被受损指数k，区域植被受损程度越高，植被覆盖度越小；
[0053]
步骤s13中计算矿区地表植被受损指数的公式为：
[0054]
k＝1
‑
ndvi
[0055]
其中，k为矿区地表植被受损指数，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值，ndvi的值域为[0，1]。
[0056]
s14、根据待建立的矿区生态环境受损评估动态模型的最大值，得到常系数c；
[0057]
步骤s14中常系数c的计算公式为：
[0058]
c＝m n
[0059]
其中，m为矿区地表形变指数的系数，n为矿区地表植被受损指数的系数。
[0060]
s15、根据矿区地表形变指数j、矿区地表植被受损指数k和常系数c，对划分后的不同土地功能区域的生态环境系统，建立矿区生态环境受损评估动态模型。
[0061]
步骤s15中矿区生态环境受损评估动态模型为：
[0062][0063]
其中，y为矿区生态环境受损评估动态模型，m为矿区地表形变指数的系数，n为矿区地表植被受损指数的系数，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值。
[0064]
s2、根据研究区域的土地类型，采用ahp法建立不同土地类型对地表形变指数的敏感性评价体系，得到各个指标权重；
[0065]
步骤s2中研究区域的土地类型包括：林草地、耕地、水域、裸地、建设用地和采煤用地。
[0066]
s3、通过各个指标权重对矿区生态环境受损评估动态模型进行赋值，采用arcgis对赋值后的矿区生态环境受损评估动态模型进行赋值求解，得到不同土地功能区域的生态环境受损值。
[0067]
不同土地功能区域的生态环境受损值可以通过arcgis栅格数据分析、叠加分析、栅格处理等工具实现对不同土地功能区域的生态环境受损模型的计算。
[0068]
研究区域的土地类型有林草地、耕地、水域、裸地、建设用地、采煤用地，采用ahp法根据上述6种土地类型建立不同土地类型对地表形变指数的敏感性评价体系，根据建立层次结构、构建判断矩阵、指标权重计算、层次单排序及总排序一致性检验分析，将各个土地类型进行两两对比，采用1～9标度法进行判断矩阵构建，1表示两个指标具有相同的重要性；3、5、7、9表示在比较两个指标相对重要度过程中，前者比后者重要的程度依次增加；2、4、6、8表示两个指标相邻判断的中间值。且判断矩阵具有以下性质：1、a
ii
则表示两个指标具有相同的重要性。2、a
ij
则表示指标i相对指标j的重要性更高。3、a
ji
＝1/a
ij
则表示a
ij
的倒数值。研究根据层次分析法的原理，建立基于层次分析法的不同土地类型对地表形变指数的敏感性评价体系，按照上述步骤对各指标进行权重赋值，即各个指标的组合为{w1，w2，w3，w4，w5，w6}，最后进行一致性检验分析构建的判断矩阵是否合理，通过cr＝ci/ri获取一致性比例，若cr＜0.1则表示构建的判断矩阵合理；反之，若cr＞0.1则表示构建的判断矩阵不合理。
[0069]
按照上述内容，建立基于层次分析法的不同土地类型对植被指数的敏感性评价体系，得到各个指标权重{w1，w2，w3，w4，w5，w6}。
[0070]
根据{w1，w2，w3，w4，w5，w6}和{w1，w2，w3，w4，w5，w6}对m、n进行赋值，赋值后的矿区生态环境受损评估动态模型为：
[0071][0072][0073][0074][0075][0076][0077]
其中，y1为林草地的生态环境受损值，y2为耕地的生态环境受损值，y3为水域的生态环境受损值，y4为裸地的生态环境受损值，y5为建设用地的生态环境受损值，y6为采煤用地的生态环境受损值，{w1，w2，w3，w4，w5，w6}为各个指标，{w1，w2，w3，w4，w5，w6}为各个指标权重，d为每个栅格单元的地表形变值，d
max
为整体最大沉降值，ndvi为不同栅格单元的植被覆盖指数值。