一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，包括筛选研究区域关键生态系统服务，并通过聚类分析识别不同生态系统服务主导功能区；基于问卷调查和政府访谈，识别主导功能区内对关键生态系统服务的提升需求程度；制作潜在恢复区域图；制作生态适宜性分区图；制作潜在恢复路径空间分布图；识别生态恢复的最佳植被类型，即最佳生态恢复路径；识别生态恢复优先区级别与分布。本发明专利技术通过将不同生态系统服务提升纳入生态恢复目标，促进了生态系统服务评估在生态恢复规划中的应用，规划实施后可有效提高区域内相关生态系统服务供给水平。统服务供给水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法


[0001]本专利技术涉及生态保护修复
，尤其涉及一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着对维护国家生态安全、建设美丽中国要求的不断提升，开展区域生态保护与恢复已经成为国家的重大战略。《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021
‑
2035年)》的印发对于全国各地区开展生态恢复工作具有良好的指导意义。《规划》指出要以统筹山水林田湖草一体化保护和修复为主线，科学布局和组织实施重要生态系统保护和修复重大工程，提升生态系统功能，推进形成生态保护和修复新格局。
[0003]但是，目前还存在部分生态恢复工程简单拼凑的问题，生态恢复规划忽视当地自然禀赋，缺乏对生态系统服务提升的重视，导致区域生态系统服务功能整体提升成效不明显，生态恢复未能发挥出最大的生态、经济和社会效益。此外，将生态系统服务纳入生态恢复规划有助于在迭代规划过程中发现生态系统服务的协同效应并最小化权衡，也有助于克服科学家、决策者和利益相关者，及跨部门和学科之间的沟通困难。
[0004]因此，在国内大规模开展生态修复工程的背景下，需开展基于生态系统服务提升的山水林田湖草一体化的区域生态修复规划设计，实现区域生态恢复项目合理布局，达到因地制宜、最大化提升区域多种生态系统服务的目标要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，针对目前部分生态恢复工程存在简单拼凑的问题，生态恢复规划忽视当地自然禀赋，缺乏对生态系统服务提升的重视，导致区域生态系统服务功能整体提升成效不明显，生态恢复未能发挥出最大的生态、经济和社会效益的问题，提出了一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法及其制备方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、基于区域特征以及面临的典型生态问题，筛选研究区域关键生态系统服务；收集研究区植被、土壤、气候、地形相关数据，开展关键生态系统服务评估，并通过聚类分析识别不同生态系统服务主导功能区；
[0008]步骤二、基于问卷调查和政府访谈，识别主导功能区内对关键生态系统服务的提升需求程度；
[0009]步骤三、识别研究区内人类活动导致的植被覆盖度显著降低区，并基于土地利用数据补充研究区内裸地、荒地，排除建设用地、水体所占用的无法恢复区域，形成潜在恢复区域，对应制作潜在恢复区域图；
[0010]步骤四、开展植被生态适宜性评估，识别农田、森林、灌丛、草地、荒漠的生态适宜区，将各植被生态适宜区空间叠加，形成区域植被生态适宜性分区，对应制作生态适宜性分
区图；
[0011]步骤五、将步骤三中潜在恢复区域图与步骤四中植被生态适宜性分区图进行空间叠加，形成研究区潜在恢复路径空间分布，并制作潜在恢复路径空间分布图；
[0012]步骤六、基于土地利用数据和步骤二中评估的各生态系统服务以及主导功能区分区结果，提取各主导功能区内不同植被类型下主要生态系统服务均值；基于步骤五中识别的潜在恢复路径空间分布，以主导功能区内主导生态系统服务加权提升程度最大作为目标，识别生态恢复的最佳植被类型，即最佳生态恢复路径；
[0013]步骤七、构建基于可行性
‑
紧迫性
‑
重要性的生态恢复优先区评估指标体系，包括人口密度、距道路距离、距居民点距离、植被退化程度、植被覆盖度、生态系统服务提升潜力，识别生态恢复优先区级别与分布。
[0014]其中，步骤一中，不同生态系统服务包括：供给服务、调节服务、支持服务和文化服务；供给服务包括食物生产，即单位耕地面积粮食产量与单位土地面积牲畜数量，调节服务包括水土保持、防风固沙、水源涵养、洪水调节、水质净化、固碳释氧，支持服务包括生境维持，文化服务包括旅游观光和科研与文化。
[0015]其中，步骤一中，生态系统服务功能主导区识别方法包括：
[0016]根据研究区面积大小，利用ArcGIS中的fishnet工具构建1
‑
5km网格，并提取每个网格的各项生态系统服务均值，为了消除生态系统服务在指标维度上的不一致性，采用最小
‑
最大归一化方法将指标标准化到0
‑
1之间；
[0017]利用R软件中的“NbClust”包确定最优聚类数，然后采用K
‑
means聚类方法完成生态系统服务的聚类分析；
[0018]利用ArcGIS对聚类结果进行映射，完成生态系统服务功能主导区的空间显示。
[0019]其中，步骤二中，对于主导功能区进行分区调查，针对各项主导生态系统服务进行打分，极重要打5分，重要打4分，一般重要打3分，不重要打2分，极不重要打1分，其中政府相关部门打分权重为0.6，当地居民打分权重为0.4，综合判别各主导功能区内生态系统服务提升重要性级别。
[0020]其中，步骤三中，识别研究区内人类活动导致的植被覆盖度显著降低区的方法包括以下步骤：
[0021]采用趋势分析法识别植被覆盖度随时间的变化趋势，计算公式如下：
[0022][0023]式中，S为植被覆盖度斜率；n为年数；X
i
为第i年的植被覆盖度的值；斜率为正表示总体呈上升趋势，斜率为负表示总体呈下降趋势；
[0024]采用Mann
‑
Kendall进行植被覆盖度变化的显著性检验，其计算公式为：
[0025][0026][0027][0028][0029]式中，Z为检验结果，s为中间参数；i、j为年份；n为年数；FVC为植被覆盖度；取显著水平α＝0.05，则|Z|≥1.96为显著变化，|Z|<1.96为不显著变化；
[0030]通过开展植被覆盖度与气温、降水的复相关分析，识别植被覆盖度变化受气温和降水变化影响的主导区域；复相关分析及F检验法的显著性检验计算公式如下：
[0031][0032][0033]式中，R
xyz
为因变量x与自变量y和z的复相关系数，n为样本数，m为自由度；
[0034]采用残差分析量化人类活动对植被覆盖度变化的影响，其计算公式如下：
[0035]ε＝FVC
真实值
‑
FVC
预测值
[0036]FVC
预测值
＝α*T
t
+β*P
t
[0037]式中，FVC为植被覆盖度，ε为残差值，即为人类活动对植被覆盖度的影响；当ε＞0时，人类活动促进植被覆盖度提升，当ε＜0时，人类活动导致植被覆盖度下降；T
t
和P
t
分别为标准化的t月的气温和降水量；α和β分别为气温和降水的预测植被覆盖度的回归系数；
[0038]最后，通过叠加以上步骤，获得植被覆盖度变化图、复相关图和残差图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于区域特征以及面临的典型生态问题，筛选研究区域关键生态系统服务；收集研究区植被、土壤、气候、地形相关数据，开展关键生态系统服务评估，并通过聚类分析识别不同生态系统服务主导功能区；步骤二、基于问卷调查和政府访谈，识别主导功能区内对关键生态系统服务的提升需求程度；步骤三、识别研究区内人类活动导致的植被覆盖度显著降低区，并基于土地利用数据补充研究区内裸地、荒地，排除建设用地、水体所占用的无法恢复区域，形成潜在恢复区域，对应制作潜在恢复区域图；步骤四、开展植被生态适宜性评估，识别农田、森林、灌丛、草地、荒漠的生态适宜区，将各植被生态适宜区空间叠加，形成区域植被生态适宜性分区，对应制作生态适宜性分区图；步骤五、将步骤三中潜在恢复区域图与步骤四中植被生态适宜性分区图进行空间叠加，形成研究区潜在恢复路径空间分布，并制作潜在恢复路径空间分布图；步骤六、基于土地利用数据和步骤二中评估的各生态系统服务以及主导功能区分区结果，提取各主导功能区内不同植被类型下主要生态系统服务均值；基于步骤五中识别的潜在恢复路径空间分布，以主导功能区内主导生态系统服务加权提升程度最大作为目标，识别生态恢复的最佳植被类型，即最佳生态恢复路径；步骤七、构建基于可行性
‑
紧迫性
‑
重要性的生态恢复优先区评估指标体系，包括人口密度、距道路距离、距居民点距离、植被退化程度、植被覆盖度、生态系统服务提升潜力，识别生态恢复优先区级别与分布。2.据权利要求1所述的基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，其特征在于，所述步骤一中，不同生态系统服务包括：供给服务、调节服务、支持服务和文化服务；供给服务包括食物生产，即单位耕地面积粮食产量与单位土地面积牲畜数量，调节服务包括水土保持、防风固沙、水源涵养、洪水调节、水质净化、固碳释氧，支持服务包括生境维持，文化服务包括旅游观光和科研与文化。3.据权利要求2所述的基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，其特征在于，所述步骤一中，生态系统服务功能主导区识别方法包括：根据研究区面积大小，利用ArcGIS中的fishnet工具构建1
‑
5km网格，并提取每个网格的各项生态系统服务均值，为了消除生态系统服务在指标维度上的不一致性，采用最小
‑
最大归一化方法将指标标准化到0
‑
1之间；利用R软件中的“NbClust”包确定最优聚类数，然后采用K
‑
means聚类方法完成生态系统服务的聚类分析；利用ArcGIS对聚类结果进行映射，完成生态系统服务功能主导区的空间显示。4.根据权利要求1所述的基于生态系统服务视角的区域生态修复规划方法，其特征在于，所述步骤二中，对于主导功能区进行分区调查，针对各项主导生态系统服务进行打分，极重要打5分，重要打4分，一般重要打3分，不重要打2分，极不重要打1分，其中政府相关部门打分权重为0.6，当地居民打分权重为0.4，综合判别各主导功能区内生态系统服务提升重要性级别。5.根据权利要求1所述的基于生态系统服务视角的区域生...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕艳敏，战金艳，王超，刘伟，白军红，白纯玥，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：