一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法及装置与流程

1.本发明属于遥感技术领域，尤其涉及一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法及装置。


背景技术：

2.自然生态系统不仅为人类提供了丰富的生态产品与服务，具有巨大的生态效益，同时其生态价值还可以转化为经济效益，造福人类。森林、湖泊、草地、沼泽、河流以及海洋等自然生态系统不仅提供了食物、饮用水、木材、医药等，更提供了人类生存与发展必要的生态系统服务功能，包括调节气候、释放氧气、固定二氧化碳、涵养水源、调蓄洪水、防风固沙等，为人类福祉贡献了巨大的经济效益。生态系统生产总值 (grossecosystemproduct，gep)是指一定区域在一定时间内，生态系统为人类提供最终产品与服务及其经济价值的总和，是一定区域生态系统为人类福祉所贡献的总货币价值。
3.在现有的生态系统生产总值(gep)计算方法中，存在以下问题：(1)需要先识别生态系统类型，识别精度的高低会直接影响到最终生态系统生产总值的计算结果，存在影响计算结果精度的干扰因素；(2)用于进行核算的数据涉及多个政府机构，包括但不仅限于水利、自然资源、生态环境、林业等部门，国土调查、林业调查成果等权威机构，存在核算数据较难获取的问题；(3)按核算技术规范文件内标准进行计算最终得到的为表单数据，但是其存在计算方式复杂、易于出错、更新难度高的问题；(4)计算的生态系统生产总值的更新频率一般以一年为一个时间单元，有一定的时间滞后性，数据存在滞后性的问题；(5)且现有技术无法实现生态系统生产总值的可视化，无法更精细的用于分析某个区域内的gep情况及影响gep变化的因素。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法及装置，旨在解决上述中存在影响计算结果精度的干扰因素，存在核算数据较难获取，存在计算方式复杂、易于出错、更新难度高，计算数据存在滞后性，无法实现生态系统生产总值的可视化，无法更精细的用于分析某个区域内的gep情况及影响 gep变化因素的问题。
5.为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案，包括：
6.选取固定地块，制定所述固定地块的生态产品清单并获取相关数据，得到第一数据，所述相关数据包括遥感数据、基础地理数据、文献资料、统计年鉴、气象数据；
7.根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，所述生态产品清单包括物质产品、调节服务、文化服务；
8.根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像。
9.作为优选，所述根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，包括：
10.根据系数法并根据所述第一数据对所述物质产品和/或所述文化服务的价值量进行计算，得到第一价值量，所述可视化方法包括所述系数法、影像替代法和加权分布法；
11.根据可视化方法并根据所述第一数据对所述调节服务的价值量进行计算，得到第二价值量，所述调节服务包括水源涵养、土壤保持、碳固定、氧气提供、大气净化、水质净化、气候调节。
12.作为优选，所述根据可视化方法并根据所述第一数据对所述调节服务的价值量进行计算，得到第二价值量，包括：
13.根据所述影像替代法使用遥感数据产品对所述水源涵养、所述土壤保持、所述碳固定、所述氧气提供、所述气候调节的数据进行替换，并通过栅格计算器对所述遥感数据产品的影像进行处理和计算，得到第一价值量图像；
14.根据加权分布法对所述大气净化的数据按照所述固定地块的遥感影像像素点进行数值分配，并根据栅格计算器对所述数值分配后的影像进行处理和计算，得到第二价值量图像；
15.根据所述第一数据并通过系数法对所述水质净化的价值量进行计算，得到水质净化价值量系数，并将所述水质净化价值量系数在所述固定地块的矢量区域中进行赋值，得到第一矢量区域并进行矢量转栅格的处理，得到第三价值量图像。
16.作为优选，所述根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像，包括：
17.将所述第一价值量图像、所述第二价值量图像和所述第三价值量图像进行栅格计算后求和得到所述调节服务的价值量图像；
18.根据栅格计算器将所述调节服务的价值量图像和所述第一价值量进行叠加，得到所述生态系统生产总值图像。
19.一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置，包括：
20.地块数据获取模块：用于选取固定地块，制定所述固定地块的生态产品清单并获取相关数据，得到第一数据，所述相关数据包括遥感数据、基础地理数据、文献资料、统计年鉴、气象数据；
21.生态产品价值量计算模块：用于根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，所述生态产品清单包括物质产品、调节服务、文化服务；
22.生态系统生产总值图像生成模块：用于根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像。
23.作为优选，所述生态产品价值量计算模块，包括：
24.第一价值量计算模块：用于根据系数法并根据所述第一数据对所述物质产品和/或所述文化服务的价值量进行计算，得到第一价值量，所述可视化方法包括所述系数法、影像替代法和加权分布法；
25.第二价值量计算模块：用于根据可视化方法并根据所述第一数据对所述调节服务的价值量进行计算，得到第二价值量，所述调节服务包括水源涵养、土壤保持、碳固定、氧气
提供、大气净化、水质净化、气候调节。
26.作为优选，所述第二价值量计算模块，包括：
27.图像第一计算模块：用于根据所述影像替代法使用遥感数据产品对所述水源涵养、所述土壤保持、所述碳固定、所述氧气提供、所述气候调节的数据进行替换，并通过栅格计算器对所述遥感数据产品的影像进行处理和计算，得到第一价值量图像；
28.图像第二计算模块：用于根据加权分布法对所述大气净化的数据按照所述固定地块的遥感影像像素点进行数值分配，并根据栅格计算器对所述数值分配后的影像进行处理和计算，得到第二价值量图像；
29.图像第三计算模块：用于根据所述第一数据并通过系数法对所述水质净化的价值量进行计算，得到水质净化价值量系数，并将所述水质净化价值量系数在所述固定地块的矢量区域中进行赋值，得到第一矢量区域并进行矢量转栅格的处理，得到第三价值量图像。
30.作为优选，所述生态系统生产总值图像生成模块，包括：
31.第一价值图像生成模块：用于将所述第一价值量图像、所述第二价值量图像和所述第三价值量图像进行栅格计算后求和得到所述调节服务的价值量图像；
32.第二价值图像生成模块：用于根据栅格计算器将所述调节服务的价值量图像和所述第一价值量进行叠加，得到所述生态系统生产总值图像。
33.一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如上述中任一项所述的一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法。
34.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被计算机执行时实现如上述中任一项所述的一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法。
35.本发明具有以下技术效果：
36.(1)在本方案制定之前，通过对原《标准》中需要区分不同生态系统的原因进行思考分析，发现是因为不同生态系统的蒸发量、植被覆盖因子等参数会存在显著不同，需要按不同生态系统分别进行统计计算，所以在本方案中，应用遥感数据反演产品对上述参数进行替换，即对数据进行可视化处理的时候，采用了影像替代法，令每一个像素点有不同的计算结果，即可消除不同类型生态系统使用不同经验参数的问题，也就避免了识别生态系统的预处理过程，减少了干扰最终计算结果的因素，提高了生态系统生产总值计算结果的精度；
37.(2)在本技术方案中，数据来源有统计数据、水资源公报、哨兵2号多光谱数据、modis遥感反演产品数据、区域温度变化数据等数据，这些数据或为政府公开数据，或为全球共享数据，或为易于获取的天气预报数据，可以更加便利的获取上述数据，不存在数据获取困难所导致的计算操作复杂，或因一些数据无法获取所导致的计算结果不准确的情况出现；
38.(3)本方案利用了遥感图像可在空间可视化的特性，将不同类型参数的统计值通过系数法、影像替代法和加权分布法等可视化方法在特定像素点上进行赋值，使原本仅为单个值的统计数据能落实到每个像素点上，得到最后可视化的生态系统生产总值图像，将某一地区的gep计算结果以图像形式呈现，比表单形式更加直观，更容易进行不同地块之间的对比，又因为该图像是与生态系统有关的各种指标所对应的数值叠加得到的，所以可以
用于分析影响生态系统生产总值的具体原因，且可以起到应对全球气候变化、实现生态环境与人类社会可持续发展的指导作用；
39.(4)在本技术方案中对生态系统相关指标的数据使用遥感数据源进行替换后，可以更加细化某些核算数据，遥感数据根据卫星不同，可以生成月度数据、 8天合成、每日数据等，提高了时间分辨率，使数据的时间变动间隔变短了，从而达到提高更新频次的效果，从而提高gep核算的更新频次，使得本方案最终生成的生态系统生产总值图像是具有实时性的，不会因为数据的滞后性导致呈现图像中的价值量计算错误；
40.(5)本技术方案通过引入遥感影像对gep进行计算，可以实现将参数确定至每一个像素点上，此时的计算尺度与遥感产品的空间分辨率紧密相关，计算尺度的精度远高于统计结果，可针对某个小范围进行gep核算并分析影响gep 的因素，不仅仅只能计算大范围的gep，还可以对小范围的gep也进行计算，提高了gep计算的适用范围。
附图说明
41.图1为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法的流程图
42.图2为本发明实施例中一种选取的评估地块的示意图
43.图3为本发明实施例中一种城镇生活污水污染物排放量的示意图
44.图4为本发明实施例中一种环保部推荐的畜禽排泄系数的示意图
45.图5为本发明实施例中一种水质净化价值量系数的示意图
46.图6为本发明实施例中一种生态系统生产总值图像的示意图
47.图7为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置的结构示意图
48.图8为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的生态产品价值量计算模块200的结构示意图
49.图9为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的第二价值量计算模块220的结构示意图
50.图10为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的生态系统生产总值图像生成模块300的结构示意图
51.图11为本发明实施例实现一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的一种电子设备示意图
具体实施方式
52.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.本技术的权利要求书和说明书的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本技术的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列
单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他单元。
54.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本技术。
55.实施例1
56.如图1所示，一种地块生态系统生产总值的可视化呈现方法，包括以下步骤：
57.s11、选取固定地块，制定所述固定地块的生态产品清单并获取相关数据，得到第一数据，所述相关数据包括遥感数据、基础地理数据、文献资料、统计年鉴、气象数据；
58.s12、根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，所述生态产品清单包括物质产品、调节服务、文化服务；
59.s13、根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像。
60.在本实施例中，以台州市-路桥区为例进行说明，具体包括以下内容：
61.1、确定评估范围区域：
62.这里以台州市-路桥区为例进行核算工作，因此首先确定范围为路桥区，其范围如图2所示。
63.2、编制生态产品清单：
64.考虑了数据获取难易程度与国家《标准》中最低评价项目数量，将清单分为三个维度，即物质产品、调节服务、文化服务；在物质产品中，包括农业产品、林业产品、牧业产品、渔业产品、淡水资源；调节服务中，包括水源涵养、土壤保持、碳固定、氧气提供、大气净化、水质净化、气候调节；在文化服务中，包括休闲旅游。
65.3、数据资料收集与下载，即“获取相关数据”：
66.数据资料的收集包括基础地理数据、水资源公报、文献资料、气象数据、统计年鉴、遥感数据，这些数据即“第一数据”；
67.其中，基础地理数据通常使用网络公开数据；水资源公报通常可从水利局获取；文献资料可从知网、核算标准中获取；气象数据通常可从气象局气象站点获取；统计年鉴通常从统计局获取；遥感数据的来源较多，如gee平台、esa 官网、nasa官网等。
68.4、对可视化方法的介绍：
69.对不同核算项目将使用不同的方法进行可视化的转化。
70.4.1系数法(系数分配法)：
71.针对农林牧渔产品、淡水资源、休闲旅游、水质净化四项，这里使用系数法进行核算工作。使用系数法的数据往往与人类活动密切相关，无法从遥感渠道进行获取。
72.首先由统计年鉴中各县市区农林牧渔总产值表格获取各项分产值，由水资源公报获取当地淡水资源使用量，由统计年鉴各县市区国际国内旅游情况获取该区域旅游总收入；其次，由研究区评估范围矢量进行面积统计；最后将价值量与面积相除，得到单位面积某种产品的价值量。
73.这里分别计算了农、林、牧、渔、淡水、旅游的单位值，即每平方米土地提供的对应
的价值量，分别为：
74.农业产品价值均值：3.4313元/平方米
75.林业产品价值均值：0.0145元/平方米
76.牧业产品价值均值：0.0618元/平方米
77.渔业产品价值均值：4.0077元/平方米
78.淡水资源价值均值：0.4971元/平方米
79.生态旅游价值均值：25.065元/平方米
80.与其他三项不同的是，水质净化项可以细化到更精确的街道一级，同样，将计算出三项污染量指标cod(化学需氧量)、nh3-n(氨氮)、tp(全磷)，的单位面积污染量，从而计算出各街道使用的单位面积水质净化价值均值。各街道的单位面积水质净化价值均值在这里不进行列举，只列举路桥区水质净化价值均值为：
81.水质净化价值均值：0.2230元/平方米。
82.4.2影像替代法：
83.影像替代法指使用遥感影像产品替代统计数据或站点测量数据的步骤。比如蒸散发量的获取方式，这里使用modis卫星中mod16a2.et产品进行替代；植被覆盖因子(c因子)使用哨兵2号多光谱数据进行ndvi计算，由经验公式反演至植被覆盖因子。
84.本技术方案中利用了该方法的因子有：
85.蒸散发量：mod16a2.et
86.植被覆盖因子：sentinel-2
87.净初级生产力：mod17a2h.psnnet
88.年潜在蒸散量：mod16a2.pet
89.植被蒸腾消耗能量：mod16a2.le
90.4.3加权分布法：
91.加权分布法指使用遥感产品数据作为权重，将一个较大范围的统计值分配到各个像素点上，实现对更小范围的gep核算。比如由统计年鉴只有台州区的总so2排放量，但是可以根据sentinel-5p中的浓度分布影像进行加权分配，出图后裁剪至目标区域路桥区。
92.本技术方案中利用了该方法的因子有：
93.so2排放量：统计年鉴、sentinel-5pso2offl
94.nox排放量：统计年鉴、sentinel-5pno2offl
95.5、功能量、价值量核算方法确定即“根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据”：
96.根据数据的可获取性，仅对调节服务进行功能量核算，根据系数法对物质产品与文化服务直接进行价值量计算，即农林牧渔、淡水资源、生态旅游。
97.农业产品价值均值：3.4313元/平方米
98.林业产品价值均值：0.0145元/平方米
99.牧业产品价值均值：0.0618元/平方米
100.渔业产品价值均值：4.0077元/平方米
101.淡水资源价值均值：0.4971元/平方米
102.生态旅游价值均值：25.065元/平方米
103.上述指标价值量汇总，即“第一价值量”。
104.5.1水源涵养
105.水源涵养功能量利用水量平衡方程计算。水量平衡方程是指在一定的时空内，水分在生态系统中保持质量守恒，即生态系统水源涵养量是降水输入与暴雨径流和生态系统自身水分消耗量的差值。
106.qwr＝(pi-ri-eti)*10^-3
107.式中：qwr为水源涵养量(m3/a)，pi为产流降雨量(mm/a)，ri为地表径流量(mm/a)，eti为蒸散发量(mm/a)；
108.由《台州水资源公报2019》，得到路桥区产流降雨量为1988.2mm/a，地表径流量为1294.412mm/a，蒸散发量使用mod16a2.et(影像替代法)，即计算得到路桥区水源涵养功能量图像，得到功能量后，需要依照价值量计算方法进行价值量计算，有以下公式：v
wr
＝q
wr
×cwe
，式中：v
wr
为水源涵养价值(元/a)， q
wr
为核算区内总的水源涵养量(m3/a)，c
we
水库单位库容的工程造价与维护成本(元/m3)；
109.长潭水库位于椒江支流永宁江上游，水库坝址在黄岩区长潭山与伏虎山之间，距黄岩城区22公里。水库工程总投资2837万元，于1958年10月动工兴建，1964年12月竣工；水库除险加固工程总投资17761.58万元，于2002年10 月16日开工，2004年10月15日竣工(2005年3月底通过竣工验收)。
110.由《台州市统计年鉴2020(2019数据)》11-2主要年份定基物价总指数， 2002年为542.1，2019年为830.9，倍率为1.5327。由于定基物价总指数只追溯到1978年，因此对1958年的动工费用根据1-9主要年份生产总值来进行估计，可得到1957年生产总值为2.74亿元，2019年生产总值为5134.05亿元，倍率为 1873.7409。因此折算至2019的工程造价与维护成本为534.3026亿元，单位立方米的工程造价与维护成本为72.99元/立方米，计算结束后得到水源涵养价值量图像。
111.5.2土壤保持
112.土壤保持功能是生态系统(如森林、草地等)通过林冠层、枯落物、根系等各个层次保护土壤、消减降雨侵蚀力、增加土壤抗蚀性，减少土壤流失，保持土壤的功能。q
sr
＝r
×k×
l
×s×
(1-c),式中：q
sr
为土壤保持总量(t/a)，r为降雨侵蚀力因子(mj
·
mm/(hm2·h·
a))，k为土壤可侵蚀因子 (t
·
hm2·
h/(hm2·
mj
·
mm)),l为坡长因子，s为坡度因子，c为植被覆盖因子；
113.r因子由多年降雨计算得到，k因子由坡长等计算得到，l、s因子由dem 高程数据计算而来。以上四项为动态监测成果数据，可以直接获取。c因子使用哨兵2号多光谱数据(影像替代法)，并参考论文《应用usle模型与地理信息系统idrisi预测小流域土壤侵蚀量的研究》中给出的公式：
114.c＝1,c＝0
115.c＝0.6508-0.3436lgc,0＜c＜78.3％
116.c＝0,c＞78.3％
117.其中，c为植被覆盖度，该值使用像元二分法进行计算，即：
118.vfc＝(ndvi-ndvisoil)/(ndviveg-ndvisoil)
119.式中vfc为植被覆盖度，ndvi为当前像素点的归一化植被指数值，ndvisoil 为当
前区域内裸土的归一化植被指数值，ndviveg为当前区域有茂密植被覆盖处的归一化植被指数值。归一化植被指数(ndvi)的计算公式有：
120.ndvi＝(nir-red)/(nir red)
121.式中，nir为近红外波段反射率，red为红光波段反射率。
122.需要对论文中的公式进行修改，即将c的阈值改为：0《c《0.0964％； 0.0964％《c《78.3％；c》78.3％。注意，c代入公式时不取百分号。当计算得到的 c因子存在负值时，将负值重新赋值为0。
123.土壤保持总量计算结束后，得到土壤保持功能量栅格图像，按功能量对价值量进行计算，有公式如下：v
sr
＝λ
×
(q
sr
/ρ)
×
c，式中：v
sr
为土壤保持总价值(元 /a)，λ为泥沙淤积系数，q
sr
为土壤保持总量(t/a)，ρ为土壤容重(t/m3)， c为水库单位库容清淤工程费用(元/m3)；
124.泥沙淤积系数取1，土壤容重取值1.5，水库单位库容清淤工程费用取值 26.27，计算得到土壤保持价值量图像。
125.5.3碳固定
126.固碳功能是指自然生态系统吸收大气中的二氧化碳(co2)合成有机质，将碳固定在植物或土壤中的功能。该功能有利于降低大气中二氧化碳浓度，减缓温室效应。生态系统的固碳功能，对降低减排压力具有重要意义。这里使用净生态系统生产力法进行测算。净生态系统生产力(nep)是定量化分析生态系统碳源/汇的重要科学指标，生态系统固碳量可以用nep进行衡量。nep广泛应用在碳循环研究中，nep可由净初级生产力(npp)减去异氧呼吸得到，或根据 npp与nep的相关转换系数换算得到，然后测算出陆地生态系统固定二氧化碳的质量。式中：为陆地生态系统二氧化碳固定总量 (t
·
co2/a)，为co2与c的分子量之比，即44/12，nep为净生态系统生产力(t
·
c/a)；nep＝npp-rs，式中，npp为净初级生产力(t
·
c/a)，rs 为土壤呼吸消耗碳量(t
·
c/a)；
127.npp数据使用mod17a2h中的psnnet图层产品(影像替代法)，该图层为净初级生产力图层。将原始数据进行全年累加，并乘比例系数0.0001，输出净初级生产力图层。其值的单位为kg*c/(m^2*a)，即每平方米上一年固定的碳单质千克数。土壤基础呼吸进行反演，具体公式如下：
[0128][0129]
即式中，aq为土壤基础呼吸，ppt
[0130][0131]
rh＝npp
[0132]
为年降水量，pet为年潜在蒸散量，b为温度敏感常数因子，取值0.0306；
[0133]
其中，npp取mod17a2产品中的psnnet图层，ppt数据为1988.2mm， pet数据采用mod16a2产品中的pet(影像替代法)图层，b值取0.0306，t 取年均温16.9℃。计算得到土壤呼吸图层，单位为kg*c/(m^2*a)。
[0134]
综合以上数据计算出碳固定功能量图层后，根据碳交易价格23.72元/吨计算碳固定价值量图层。式中：v
cf
为固碳总价值(元/a)，为二氧化碳固定总量(t/a)，为碳交易价格(元/t)。
[0135]
5.4氧气提供
[0136]
生态系统的释氧功能指植物在光合作用过程中，释放出氧气的功能。这种功能对于维护大气中氧气的稳定，改善人居环境具有重要意义。
[0137]
式中：q
op
为生态系统释氧量(to2/a)，即co2转化为o2的系数，为陆地生态系统固碳量(tco2/a)；
[0138]
氧气提供功能量由5.3中碳固定功能量图层(影像替代法)计算得到，结束后按医疗制氧价格1200元/吨计算氧气提供价值量图像。
[0139]vop
＝q
op
×co
，式中：v
op
为生态系统释氧价值(元/a)，q
op
为生态系统氧气释放量(to2/a)，co为医疗制氧价格(元/t)。
[0140]
5.5大气净化(加权分布法)
[0141]
用大气污染物净化量作为核算指标，按照gb3095-2012中对环境空气质量应控制项目的规定，选取二氧化硫、氮氧化物等污染物指标，当环境空气质量等于或优于国家二级，大气污染物净化物为污染物排放量，即使用污染物质量平衡模型。
[0142]
由台州市统计年鉴数据，so2排放量为6034吨，nox排放量为9567吨。为将统计数据可视化，这里利用了sentinel-5poffl中的so2与no2的浓度分布影像进行可视化操作。将台州市各位置的像元值作为权重对总排放量进行分配，裁剪路桥区后输出，得到大气净化so2功能量、大气净化no2功能量，其单位为kg/m^2。
[0143]
计算大气净化价值量的公式有：式中：v
ap
为空气净化总价值(元/a)，q
api
为第i中大气污染物的净化量(t/a)，ci为第i类大气污染物的治理成本(元/t)，n为核算地域大气污染物类型的数量。
[0144]
取so2处理价格为2000元/吨，nox的处理价格为2518.25元/吨。计算得到大气净化价值量图像。
[0145]
5.6水质净化(系数法)
[0146]
污染物排放浓度未超过地表水水域环境功能标准限值时，根据污染物质量平衡模型，通过核算排放量来计算区域内生态系统对各种污染物的净化量。式中，q
wp
为污染物净化总量(kg/a)，q
ei
为第i类污染物入境总量(kg/a)，q
ai
为区域内第i类污染物排放总量(kg/a)，q
di
为第i类污染物出境量(kg/a)，q
si
为污水处理厂处理第i类污染物的量(kg/a)， i为污染物类别，i＝1，2，.....，n，q
ai
包括农村生活(wn)城市生活(w
t
)，农业面源污染(wm)，养殖污染(wa)；
[0147]
其中，不考虑污染物的入境量与出境量，不考虑工业污染，在污染物类别中，只计cod、nh3-n、tp三项。计算了农村生活、城市生活、农业面源污染、养殖污染。
[0148]
农村生活污水排放参考国家环境保护部确定的污染源调查源强数据确定，取人均污水排放量80升/人
·
日，cod排放量16.4克/人
·
日，氨氮排放量4.0 克/人
·
日，总氮排放量5.0克/人
·
日，总磷排放量0.44克/人
·
日。
[0149]
城镇生活污水污染物排放由《第二次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》确定，如图3所示。
[0150]
养殖污染中养殖数量由统计年鉴获取，并使用环保部推荐的畜禽排泄系数进行计算，计算得到的污染数据按面积分配到各乡镇上，该畜禽排泄系数如图4 所示。
[0151]
农业面源污染的监测范围按动态监测成果中的土地利用类型分别进行运算，并根据“第一次全国污染源普查农业污染源肥料流失系数手册”进行计算功能量。经过加权计算得到精简版计算系数，单位为千克/亩，如表1所示：
[0152] 氨氮总磷水田0.370.0415水浇地0.0170.047旱地0.070.0455果园0.0290.033茶园0.0290.033
[0153]
表1
[0154]
将农业面源污染、农村生活污染、城镇生活污染、养殖污染求和后，即得到水质净化功能量系数，根据cod治理成本8000元/吨、nh3-n治理成本9572.92 元/吨、tp治理成本10000元/吨，可计算得到水质净化价值量系数。系数如图5 所示。由于各街道系数不同，为了计算方便，将结合行政区划，将水质净化系数赋值至对应矢量区域，该区域即“第一矢量区域”，并使用工具“矢量转栅格”，得到栅格数据，即水质净化价值量图像，与5.1～5.7中价值量数据形式保持一致，方便计算。
[0155]
5.7气候调节(影像替代法)
[0156]
生态系统气候调节服务是指生态系统通过植被蒸腾作用、水面蒸发过程吸收太阳能，降低气温、增加空气湿度，改善人居环境舒适程度的生态功能。选用生态系统蒸散发过程消耗的能量作为生态系统气候调节服务的评价指标。包括：植被蒸腾消耗的能量、水面蒸发消耗的能量。
[0157]ett
＝e
pt
e
we
，式中：e
tt
为生态系统蒸腾蒸发消耗的总能量(kwh/a)，e
pt
为植被蒸腾消耗的能量(kwh/a)，e
we
为水面蒸发消耗的能量(kwh/a)；
[0158]
植被蒸腾消耗的能量取mod16a2.le(影像替代法)遥感产品图像，水面蒸发消耗的能量按以下公式进行计算。
[0159]ewe
＝ew×q×
ρ
×
103/3600 ew×
y，式中：ew为水面蒸发量(m3/a)，ρ为水的密度(1g/cm3)，q为挥发潜热，即蒸发1克水所需要的热量(j/g)，y为加湿器将1立方米水转化为蒸汽的耗电(kwh/m3)；
[0160]
其中，水面蒸发量由mod16a2.et(影像替代法)计算得来，水的密度取1克/立方厘米，25℃时水的挥发潜热为44kj/mol，加湿器将1立方米水转化为蒸汽的耗电为900千瓦时。
[0161]
完成上述计算后，得到气候调节功能量图层，按居民用电价格0.54元/千瓦时进行计算气候调节价值量的栅格图像。
[0162]
综上所述，5.1水源涵养、5.2土壤保持、5.3碳固定、5.4氧气提供、5.7气候调节中所分别得到的水源涵养价值量图像、土壤保持价值量图像、碳固定价值量图层、氧气提供价值量图像、气候调节价值量的栅格图像五个价值量图像汇总，即“第一价值量图像”；5.5大
气净化中所得到的大气净化价值量图像即“第二价值量图像”；5.6水质净化中的水质净化价值量图像即“第三价值量图像”；将第一价值量图像、第二价值量图像和第三价值量图像汇总，得到的总价质量即“第二价值量”；5中的农林牧渔、淡水资源、生态旅游的价值均值汇总即“第一价值量”；将第一价值量和第二价值量汇总，即“第二数据”。
[0163]
6、生态系统生产总值核算
[0164]
由5.1～5.7得到大气净化价值量、气候调节价值量、水源涵养价值量、水质净化价值量、碳固定价值量、土壤保持价值量、氧气提供价值量共计7张栅格图像，其单位皆为元/平方米。
[0165]
7幅图像进行栅格计算求和后得到调节服务价值量栅格图，即栅格计算器执行“大气净化价值量 气候调节价值量 水源涵养价值量 水质净化价值量 碳固定价值量 土壤保持价值量 氧气提供价值量”，得到“调节服务价值量栅格图”，该过程即“将所述第一价值量图像、所述第二价值量图像和所述第三价值量图像进行栅格计算后求和得到所述调节服务的价值量图像”；再叠加上农林牧渔、生态旅游、淡水资源的单位面积价值量均值，即栅格计算器执行“调节服务价值量栅格图 3.4313 0.0145 0.0618 4.0077 0.4971 25.065”，可得到生态系统生产总值栅格图像，该过程即“根据栅格计算器将所述调节服务的价值量图像和所述第一价值量进行叠加，得到所述生态系统生产总值图像”。上述6的过程汇总即“根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像”。式中，数值含义如下：
[0166]
农业产品价值均值：3.4313元/平方米
[0167]
林业产品价值均值：0.0145元/平方米
[0168]
牧业产品价值均值：0.0618元/平方米
[0169]
渔业产品价值均值：4.0077元/平方米
[0170]
淡水资源价值均值：0.4971元/平方米
[0171]
生态旅游价值均值：25.065元/平方米
[0172]
如图6所示，为生态系统生产总值结果图，以可视化的形式显示单位面积 gep高低，空间分辨率为10米。
[0173]
本实施例具有以下有益效果：
[0174]
(1)在本方案制定之前，通过对原《标准》中需要区分不同生态系统的原因进行思考分析，发现是因为不同生态系统的蒸发量、植被覆盖因子等参数会存在显著不同，需要按不同生态系统分别进行统计计算，所以在本方案中，应用遥感数据反演产品对上述参数进行替换，即对数据进行可视化处理的时候，采用了影像替代法，令每一个像素点有不同的计算结果，即可消除不同类型生态系统使用不同经验参数的问题，也就避免了识别生态系统的预处理过程，减少了干扰最终计算结果的因素，提高了生态系统生产总值计算结果的精度；
[0175]
(2)在本技术方案中，数据来源有统计数据、水资源公报、哨兵2号多光谱数据、modis遥感反演产品数据、区域温度变化数据等数据，这些数据或为政府公开数据，或为全球共享数据，或为易于获取的天气预报数据，可以更加便利的获取上述数据，不存在数据获取困难所导致的计算操作复杂，或因一些数据无法获取所导致的计算结果不准确的情况出
现；
[0176]
(3)本方案利用了遥感图像可在空间可视化的特性，将不同类型参数的统计值通过系数法、影像替代法和加权分布法等可视化方法在特定像素点上进行赋值，使原本仅为单个值的统计数据能落实到每个像素点上，得到最后可视化的生态系统生产总值图像，将某一地区的gep计算结果以图像形式呈现，比表单形式更加直观，更容易进行不同地块之间的对比，又因为该图像是与生态系统有关的各种指标所对应的数值叠加得到的，所以可以用于分析影响生态系统生产总值的具体原因，且可以起到应对全球气候变化、实现生态环境与人类社会可持续发展的指导作用；
[0177]
(4)在本技术方案中对生态系统相关指标的数据使用遥感数据源进行替换后，可以更加细化某些核算数据，遥感数据根据卫星不同，可以生成月度数据、 8天合成、每日数据等，提高了时间分辨率，使数据的时间变动间隔变短了，从而达到提高更新频次的效果，从而提高gep核算的更新频次，使得本方案最终生成的生态系统生产总值图像是具有实时性的，不会因为数据的滞后性导致呈现图像中的价值量计算错误；
[0178]
(5)本技术方案通过引入遥感影像对gep进行计算，可以实现将参数确定至每一个像素点上，此时的计算尺度与遥感产品的空间分辨率紧密相关，计算尺度的精度远高于统计结果，可针对某个小范围进行gep核算并分析影响gep 的因素，不仅仅只能计算大范围的gep，还可以对小范围的gep也进行计算，提高了gep计算的适用范围。
[0179]
实施例2
[0180]
如图7所示，一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置，包括：
[0181]
地块数据获取模块100：用于选取固定地块，制定所述固定地块的生态产品清单并获取相关数据，得到第一数据，所述相关数据包括遥感数据、基础地理数据、文献资料、统计年鉴、气象数据；
[0182]
生态产品价值量计算模块200：用于根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，所述生态产品清单包括物质产品、调节服务、文化服务；
[0183]
生态系统生产总值图像生成模块300：用于根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像。
[0184]
上述装置的一种实施方式为，在地块数据获取模块100中，选取固定地块，制定所述固定地块的生态产品清单并获取相关数据，得到第一数据，所述相关数据包括遥感数据、基础地理数据、文献资料、统计年鉴、气象数据，在生态产品价值量计算模块200中，根据可视化方法对所述第一数据按照所述生态产品清单进行价值量计算，得到第二数据，所述生态产品清单包括物质产品、调节服务、文化服务，在生态系统生产总值图像生成模块300中，根据第二数据并通过栅格计算器将所述物质产品的价值量、所述调节服务的价值量、所述文化服务的价值量进行叠加计算，得到所述固定地块的生态系统生产总值图像。
[0185]
实施例3
[0186]
如图8所示，一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的生态产品价值量计算模块200，包括：
[0187]
第一价值量计算模块210：用于根据系数法并根据所述第一数据对所述物质产品
和/或所述文化服务的价值量进行计算，得到第一价值量，所述可视化方法包括所述系数法、影像替代法和加权分布法；
[0188]
第二价值量计算模块220：用于根据可视化方法并根据所述第一数据对所述调节服务的价值量进行计算，得到第二价值量，所述调节服务包括水源涵养、土壤保持、碳固定、氧气提供、大气净化、水质净化、气候调节。
[0189]
上述装置的一种实施方式为，在第一价值量计算模块210中，根据系数法并根据所述第一数据对所述物质产品和/或所述文化服务的价值量进行计算，得到第一价值量，所述可视化方法包括所述系数法、影像替代法和加权分布法，在第二价值量计算模块220中，根据可视化方法并根据所述第一数据对所述调节服务的价值量进行计算，得到第二价值量，所述调节服务包括水源涵养、土壤保持、碳固定、氧气提供、大气净化、水质净化、气候调节。
[0190]
实施例4
[0191]
如图9所示，一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的第二价值量计算模块220，包括：
[0192]
图像第一计算模块221：用于根据所述影像替代法使用遥感数据产品对所述水源涵养、所述土壤保持、所述碳固定、所述氧气提供、所述气候调节的数据进行替换，并通过栅格计算器对所述遥感数据产品的影像进行处理和计算，得到第一价值量图像；
[0193]
图像第二计算模块222：用于根据加权分布法对所述大气净化的数据按照所述固定地块的遥感影像像素点进行数值分配，并根据栅格计算器对所述数值分配后的影像进行处理和计算，得到第二价值量图像；
[0194]
图像第三计算模块223：用于根据所述第一数据并通过系数法对所述水质净化的价值量进行计算，得到水质净化价值量系数，并将所述水质净化价值量系数在所述固定地块的矢量区域中进行赋值，得到第一矢量区域并进行矢量转栅格的处理，得到第三价值量图像。
[0195]
上述装置的一种实施方式为，在图像第一计算模块221中，根据所述影像替代法使用遥感数据产品对所述水源涵养、所述土壤保持、所述碳固定、所述氧气提供、所述气候调节的数据进行替换，并通过栅格计算器对所述遥感数据产品的影像进行处理和计算，得到第一价值量图像，在图像第二计算模块222 中，根据加权分布法对所述大气净化的数据按照所述固定地块的遥感影像像素点进行数值分配，并根据栅格计算器对所述数值分配后的影像进行处理和计算，得到第二价值量图像，在图像第三计算模块223中，根据所述第一数据并通过系数法对所述水质净化的价值量进行计算，得到水质净化价值量系数，并将所述水质净化价值量系数在所述固定地块的矢量区域中进行赋值，得到第一矢量区域并进行矢量转栅格的处理，得到第三价值量图像。
[0196]
实施例5
[0197]
如图10所示，一种地块生态系统生产总值的可视化呈现装置中的生态系统生产总值图像生成模块300，包括：
[0198]
第一价值图像生成模块310：用于将所述第一价值量图像、所述第二价值量图像和所述第三价值量图像进行栅格计算后求和得到所述调节服务的价值量图像；
[0199]
第二价值图像生成模块320：用于根据栅格计算器将所述调节服务的价值量图像和所述第一价值量进行叠加，得到所述生态系统生产总值图像。
[0200]
上述装置的一种实施方式为，在第一价值图像生成模块310中，将所述第一价值量图像、所述第二价值量图像和所述第三价值量图像进行栅格计算后求和得到所述调节服务的价值量图像，在第二价值图像生成模块320中，根据栅格计算器将所述调节服务的价值量图像和所述第一价值量进行叠加，得到所述生态系统生产总值图像。
[0201]
实施例6
[0202]
如图11所示，一种电子设备，包括存储器601和处理器602，所述存储器 601用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器602执行以实现上述的任一一种方法。
[0203]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0204]
一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序使计算机执行时实现如上述的任一一种方法。
[0205]
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器601中，并由处理器602执行，并由输入接口605和输出接口606完成数据的i/o接口传输，以完成本发明,一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机设备中的执行过程。
[0206]
计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备可包括，但不仅限于，存储器601、处理器602,本领域技术人员可以理解，本实施例仅仅是计算机设备的示例，并不构成对计算机设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算机设备还可以包括输入器607、网络接入设备、总线等。
[0207]
处理器602可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器602、数字信号处理器602(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-program503mablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器602可以是微处理器602或者该处理器602也可以是任何常规的处理器602等。
[0208]
存储器601可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器601也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字 (securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等,进一步地，存储器601还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备,存储器601用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据,存储器601还可以用于暂时地存储在输出器608，而前述的存储介质包括u盘、移动硬盘、只读存储器 rom603、随机存储器ram604、碟盘或光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0209]
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。