一种基于湿地生态健康评价方法

1.本发明属于湿地生态健康评价技术领域，尤其涉及一种基于湿地生态健康评价方法。


背景技术：

2.湿地是世界上具有独特结构与功能的生态系统。世界范围内普遍存在着自然湿地生态退化问题，湿地的生态恢复、保护、评价与可持续利用已成为当今国际社会关注的热点。由于现实利益的各种纠结，当前的湿地开发利用中普遍注重短期效益，而忽视生态保护和人类的长远利益，造成了人与自然冲突不断。目前，湿地生态系统面临着严重退化的威胁，特别是人类聚居的内陆平原淡水湿地破坏尤为严重。科学、全面地进行湿地生态健康评价工作，不仅可以提高湿地系统及其资源的监测和研究科学水平，也能够为其规划和开发提供可靠的科学依据，从而确保湿地及其资源的可持续利用。然而，现有基于湿地生态健康评价方法对湿地要素受损识别研究以湿地水、湿地土壤、湿地生物等单一指标研究为主，从而导致湿地受损识别结果不精确；同时，对湿度质量判断需要花费较多的人力物力。
3.综上所述，现有技术存在的问题是：现有基于湿地生态健康评价方法对湿地要素受损识别研究以湿地水、湿地土壤、湿地生物等单一指标研究为主，从而导致湿地受损识别结果不精确；同时，对湿度质量判断需要花费较多的人力物力。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于湿地生态健康评价方法。
5.本发明是这样实现的，一种基于湿地生态健康评价方法包括以下步骤：
6.步骤一，将评价指标体系划分成目标层、要素层、指标层3个层次，采用专家打分法构建判断矩阵、层次分析法确定权重；
7.步骤二，生态健康评价综合指数构建；
8.采取通过加权求和的方法构建湿地生态健康评价综合指数(i)：
[0009][0010]
式(1)中，i为生态健康评价综合指数，取值范围为0—1，n为评价指标个数，wi为第i评价指标的权重，且ei为第i指标的标准化值；
[0011]
步骤三，通过遥感对湿地受损进行识别；对湿度质量进行判断；
[0012]
步骤四，根据生态健康评价综合指数、受损识别情况、质量判断结果对湿地生态健康进行评价。
[0013]
进一步，所述通过遥感对湿地受损进行识别方法如下：
[0014]
1)获取第一预设历史时间段内目标区域的湿地相关数据，对湿度相关数据进行分
类、校正处理；根据所述第一预设历史时间段内的湿地相关数据获取湿地类型数据、湿地受损的空间分布和受损类型，根据所述湿地类型数据获取所述目标区域中的最大湿地范围，并将所述最大湿地范围划分为多个子区域；
[0015]
2)获取第二预设历史时间段内各所述子区域的影像数据，将所述第二预设历史时间段划分为多个子时间段，根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取各所述子时间段中各子区域的多个湿地要素，并计算各所述子时间段中各子区域的各湿地要素受损程度；
[0016]
3)根据各所述子时间段中各子区域受损程度最大的湿地要素、所述湿地受损的空间分布和受损类型，确定各所述子区域的受损模式；
[0017]
其中，根据各所述子时间段中各子区域受损程度最大的湿地要素、所述湿地受损的空间分布和受损类型，确定各所述子区域的受损模式的步骤包括：
[0018]
将任一子区域在各子时间段中受损程度最大的湿地要素，结合不同时间段内湿地在大区域内受损空间分布，按照子时间段的时间先后的顺序排列进行组合，将该组合与预先存储的受损模式对应的组合进行匹配，从而确定各子区域的受损模式。
[0019]
进一步，所述根据所述湿地类型数据获取所述目标区域中的最大湿地范围的步骤具体包括：
[0020]
获取第一预设历史时间段内每隔预设时长的所述湿地相关数据；
[0021]
通过对湿地利用类型的变化分析，获取湿地受损的空间分布和受损类型；
[0022]
对各所述湿地相关数据中的湿地类型数据、湿地受损的空间分布和受损类型进行叠置分析，获取所述目标区域中的最大湿地范围。
[0023]
进一步，所述根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取各所述子时间段中各子区域的多个湿地要素的步骤具体包括：
[0024]
根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取湿地要素指数，分别提取各所述子时间段中各子区域的归一化水体指数、归一化植被指数和土壤湿度指数；
[0025]
将各所述子区域的归一化水体指数作为各所述子区域的水体要素；
[0026]
将各所述子区域的归一化植被指数作为各所述子区域的植被要素；
[0027]
将各所述子区域的土壤湿度指数作为各所述子区域的土壤湿度要素。
[0028]
进一步，所述对湿度质量进行判断方法如下：
[0029]
(1)构建湿地鸟类数据库；通过分区直数法，将所需调查湿地划分为多个子区域，每年于湿地鸟类群落结构稳定时观察各子区域各类湿地鸟类物种的数量，并记录；并将各子区域各类湿地鸟类物种的数量存入湿地鸟类数据库中；
[0030]
(2)在3月份进行调查；排除引入种和迷鸟；将未识别物种按照类群分类，将每个类群视为单个物种进行计算；调查值为0的年份进行插值，使用插值方法；将未识别物种按类群分为：未识别鸭类、未识别鹤类、未识别秧鸡、未识别鸻鹬类、未识别沙锥、未识别鸥，将每个类群视为单个物种进行计算；
[0031]
(3)基准值选择方法：基准年份为调查时间段的任何一个年份，选择第一年作为基准年份，当连续两年进行调查，且调查范围存在互补关系时，取连续两年的平均值作为基准值；
[0032][0033]
当只有一个年份调查值的位点，我们选择该年份调查值作为基准值，基准值具体公式为：
[0034]
其中，value(i,base)为基准值，value(i,1)为第一个年份调查值，value(i,2)为第二个年份调查值；
[0035]
(4)湿地质量野鸟指数获得：
[0036]
第一步，将湿地鸟类物种i在年份x的调查值与湿地鸟类物种i基准值进行比较，如公式ⅰ所示：
[0037]
i(i,x)＝value(i,x)/value(i,base)(ⅰ)
[0038]
其中，value(i,x)表示物种i在年份x的调查值，value(i,base)为物种i的基准值；
[0039]
第二步，计算野鸟指数，如公式ⅱ所示：
[0040][0041]
其中，wbi
x
表示评估区域的年份x的野鸟指数值，in表示物种n在年份x的调查值与基准值的比值；
[0042]
(5)湿地生境质量评估：以年份为横坐标，以湿地质量野鸟指数wbi
x
为纵坐标，获得湿地质量野鸟指数曲线，根据湿地质量野鸟指数曲线走势判断湿地生境质量变化情况；
[0043]
该方法以湿地质量野鸟指数作为直接判断标准，当湿地质量野鸟指数曲线呈现下降趋势时，表明湿地质量下降；当湿地质量野鸟指数曲线保持水平，表明湿地质量保持稳定；当湿地质量野鸟指数曲线上升时，湿地质量上升。
[0044]
本发明的优点及积极效果为：本发明提供的通过遥感对湿地受损进行识别方法首先通过湿地类型和受损程度的识别，获取湿地在全区域的主要受损区域，其次进行湿地要素的受损分析，获取各湿地要素在最大湿地范围内的受损情况，通过划分子区域细化湿地受损情况，结合湿地要素在不同时期不同区域的受损情况，综合得到湿地受损模式，提高了湿地受损识别的精确度和准确性；同时，通过对湿度质量进行判断方法进行大量数据和计算，发现湿地质量野鸟指数与鸟类功能多样性和ndvi均存在显著正相关性，创造性地提出以湿地质量野鸟指数作为湿地质量判断标准，可以在仅进行湿地鸟类调查的基础上就可以直接判断湿地质量，大大降低了湿地质量研究中的调查分析工作，省时省力。
附图说明
[0045]
图1是本发明实施提供的基于湿地生态健康评价方法流程图。
[0046]
图2是本发明实施提供的通过遥感对湿地受损进行识别方法流程图。
[0047]
图3是本发明实施提供的对湿度质量进行判断方法流程图。
具体实施方式
[0048]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0049]
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步描述。
[0050]
如图1所示，本发明提供一种基于湿地生态健康评价方法包括以下步骤：
[0051]
s101，将评价指标体系划分成目标层、要素层、指标层3个层次，采用专家打分法构建判断矩阵、层次分析法确定权重；
[0052]
s102，生态健康评价综合指数构建；
[0053]
采取通过加权求和的方法构建湿地生态健康评价综合指数(i)：
[0054][0055]
式(1)中，i为生态健康评价综合指数，取值范围为0—1，n为评价指标个数，wi为第i评价指标的权重，且ei为第i指标的标准化值；
[0056]
s103，通过遥感对湿地受损进行识别；对湿度质量进行判断；
[0057]
s104，根据生态健康评价综合指数、受损识别情况、质量判断结果对湿地生态健康进行评价。
[0058]
如图2所示，本发明提供的通过遥感对湿地受损进行识别方法如下：
[0059]
s201，获取第一预设历史时间段内目标区域的湿地相关数据，对湿度相关数据进行分类、校正处理；根据所述第一预设历史时间段内的湿地相关数据获取湿地类型数据、湿地受损的空间分布和受损类型，根据所述湿地类型数据获取所述目标区域中的最大湿地范围，并将所述最大湿地范围划分为多个子区域；
[0060]
s202，获取第二预设历史时间段内各所述子区域的影像数据，将所述第二预设历史时间段划分为多个子时间段，根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取各所述子时间段中各子区域的多个湿地要素，并计算各所述子时间段中各子区域的各湿地要素受损程度；
[0061]
s203，根据各所述子时间段中各子区域受损程度最大的湿地要素、所述湿地受损的空间分布和受损类型，确定各所述子区域的受损模式；
[0062]
其中，根据各所述子时间段中各子区域受损程度最大的湿地要素、所述湿地受损的空间分布和受损类型，确定各所述子区域的受损模式的步骤包括：
[0063]
将任一子区域在各子时间段中受损程度最大的湿地要素，结合不同时间段内湿地在大区域内受损空间分布，按照子时间段的时间先后的顺序排列进行组合，将该组合与预先存储的受损模式对应的组合进行匹配，从而确定各子区域的受损模式。
[0064]
本发明提供的根据所述湿地类型数据获取所述目标区域中的最大湿地范围的步骤具体包括：
[0065]
获取第一预设历史时间段内每隔预设时长的所述湿地相关数据；
[0066]
通过对湿地利用类型的变化分析，获取湿地受损的空间分布和受损类型；
[0067]
对各所述湿地相关数据中的湿地类型数据、湿地受损的空间分布和受损类型进行叠置分析，获取所述目标区域中的最大湿地范围。
[0068]
本发明提供的根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取各所述子时间段中各子区域的多个湿地要素的步骤具体包括：
[0069]
根据各所述子时间段中各子区域的影像数据，获取湿地要素指数，分别提取各所述子时间段中各子区域的归一化水体指数、归一化植被指数和土壤湿度指数；
[0070]
将各所述子区域的归一化水体指数作为各所述子区域的水体要素；
[0071]
将各所述子区域的归一化植被指数作为各所述子区域的植被要素；
[0072]
将各所述子区域的土壤湿度指数作为各所述子区域的土壤湿度要素。
[0073]
如图3所示，本发明提供的对湿度质量进行判断方法如下：
[0074]
s301，构建湿地鸟类数据库；通过分区直数法，将所需调查湿地划分为多个子区域，每年于湿地鸟类群落结构稳定时观察各子区域各类湿地鸟类物种的数量，并记录；并将各子区域各类湿地鸟类物种的数量存入湿地鸟类数据库中；
[0075]
s302，在3月份进行调查；排除引入种和迷鸟；将未识别物种按照类群分类，将每个类群视为单个物种进行计算；调查值为0的年份进行插值，使用插值方法；将未识别物种按类群分为：未识别鸭类、未识别鹤类、未识别秧鸡、未识别鸻鹬类、未识别沙锥、未识别鸥，将每个类群视为单个物种进行计算；
[0076]
s303，基准值选择方法：基准年份为调查时间段的任何一个年份，选择第一年作为基准年份，当连续两年进行调查，且调查范围存在互补关系时，取连续两年的平均值作为基准值；
[0077][0078]
当只有一个年份调查值的位点，我们选择该年份调查值作为基准值，基准值具体公式为：
[0079]
其中，value(i,base)为基准值，value(i,1)为第一个年份调查值，value(i,2)为第二个年份调查值；
[0080]
s304，湿地质量野鸟指数获得：
[0081]
第一步，将湿地鸟类物种i在年份x的调查值与湿地鸟类物种i基准值进行比较，如公式ⅰ所示：
[0082]
i(i,x)＝value(i,x)/value(i,base)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(ⅰ)
[0083]
其中，value(i,x)表示物种i在年份x的调查值，value(i,base)为物种i的基准值；
[0084]
第二步，计算野鸟指数，如公式ⅱ所示：
[0085][0086]
其中，wbi
x
表示评估区域的年份x的野鸟指数值，in表示物种n在年份x的调查值与基准值的比值；
[0087]
s305，湿地生境质量评估：以年份为横坐标，以湿地质量野鸟指数wbi
x
为纵坐标，获得湿地质量野鸟指数曲线，根据湿地质量野鸟指数曲线走势判断湿地生境质量变化情况；
[0088]
该方法以湿地质量野鸟指数作为直接判断标准，当湿地质量野鸟指数曲线呈现下降趋势时，表明湿地质量下降；当湿地质量野鸟指数曲线保持水平，表明湿地质量保持稳定；当湿地质量野鸟指数曲线上升时，湿地质量上升。
[0089]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。