一种国土空间生态修复关键区识别系统技术方案

本发明专利技术属于生态修复技术领域，公开了一种国土空间生态修复关键区识别系统，包括：数据采集模块、多源数据集成处理模块、分析模块、评价模块、模型构建模块、综合评估模块、修复识别网络构建模块、修复识别模块、结果输出模块。本发明专利技术基于国土空间“要素

【技术实现步骤摘要】
一种国土空间生态修复关键区识别系统


[0001]本专利技术属于生态修复
，尤其涉及一种国土空间生态修复关键区识别系统。

技术介绍

[0002]目前，伴随着长期的资源开发与利用，城市化与工业化均得到了飞速发展。这在一方面促进人民生活水平提高，为社会经济带来实质性贡献的同时，另一方面也大大增加了生态系统紊乱失调，资源环境枯竭恶化的几率和风险。所以首先就需建立可提供优质生态产品和生态系统服务的国土空间。
[0003]国土空间生态修复对于优化国土空间格局、提高资源利用效率、改善生态环境质量、加快国土空间总体规划落地实施有着非常关键的作用。为了保证国土空间生态修复质量、加快修复进程、提升修复能力，急需对国土空间生态修复技术展开积极探索。
[0004]然而，当前国土空间生态修复的研究尚在起步发展阶段，学者们的关注点主要集中在概念理解、内涵认知、问题讨论、范式归纳、逻辑厘定等理论研究方面，以定性分析为主，实证分析与定量分析的研究还远远不够，针对国土空间生态修复相关技术的探讨也鲜少有突破性的成果，这使得国土空间生态修复工作的开展缺乏可靠的数据支撑与实践支撑。
[0005]现有的生态修复技术方法的大致可归纳为两类，一类是从生态系统类型的角度出发，针对不同的生态系统探究其各自的生态修复方法；另一类是从生态系统要素的角度出发，面向某种特定的生态环境要素展开修复技术研究。
[0006]第一类中，涉及草地、森林(林区)、河流(流域)、湿地以及矿山(矿区)生态系统的生态修复是国内外研究的热点领域。如现有技术1强调对于草地生态修复应采用焚烧、表土去除、深耕、覆盖有机物等方式来改善土壤性质，进而促进草地植物群落的建立；现有技术2通过设置草方格沙障来有效阻止草地沙化；现有技术3在对粤港澳大湾区森林生态系统的研究中指出，可实施林分改造，促进森林正向演替；现有技术4利用构建的生态系统退化驱动力模型，提出了一套具体的汤河流域分区修复方案，针对不能自然扩散的湿地植物研发出人工扩繁技术，利用人工草毯将其移植到不同退化迹地上进行植被修复，成效喜人；现有技术5结合目前矿山环境修复的先进技术，研究并提出了多项综合性矿山生态环境修复对策；现有技术6用丛枝菌根真菌本身在修复根系功能、促进养分吸收运输及改良土壤方面具有的强大的生命力与适应性特点，将优势丛枝菌根真菌作为采煤塌陷地复垦新突破口。
[0007]第二类中，主要涉及对土壤、水体等非生物环境要素，动物、植物等生物要素，以及生态系统结构、功能等理论要素的修复技术的探讨。在生态系统非生物要素修复方面，高通量DNA测序和功能基因分析的最新技术进展，可以快速评估生态系统中的功能基因、了解系统的多样性，为改善生态修复效果提供依据；在植物修复方面，种子处理、加工及质量评估技术的改进、种子增强技术的发展、成熟农业播种技术的改良等，对生态修复中的植被重建起到辅助作用；在动物修复方面，动物在生态系统中所起的诸如种子传播、授粉、养分循环
等作用可辅助恢复植物群落功能，对生态修复具有重要意义；在生态系统结构、功能修复方面，3S技术的应用进展，可以为大规模生态修复提供帮助，如生态环境监测预警、环境评价、生态修复选址及设计等。
[0008]然而，虽然现有的生态学及恢复生态学取得了显著的发展，诸如生态位、岛屿生物地理学、状态过渡模型及阈值、人为设计与自我设计、弹性生态系统等理论的提出，极大地促进了生态修复技术方法的发展更新。但国土空间修复不仅仅需要生态学方面的理论技术支撑，由于涉及面广、修复工程类型多，整治修复范围要覆盖山水林田湖草全要素自然资源，所以需多技术、多方位、多层次协同运用。但是目前还没有生态修复关键识别技术及复杂系统关键性评价模型相关的专利、标准和软件著作权等知识产权成果登记。
[0009]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术还没有生态修复关键识别方法、系统及复杂系统关键性评价模型的相关内容。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种国土空间生态修复关键区识别系统。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种国土空间生态修复关键区识别系统，所述国土空间生态修复关键区识别系统包括：
[0012]评价模块，用于基于分析结果以及集成处理后构建包括生态环境状况评价、生态功能重要度评价、生态功能脆弱性的关联评价模型，进行国土空间整体关联评价，确定生态环境恶化区、生态功能重要区和生态空间脆弱区；
[0013]模型构建模块，用于构建生境质量模型、生境风险评估模型以及最小累积阻力模型；其中，所述构建生境质量模型的方法包括：
[0014]对所述集成后的国土空间多源数据进行分析结合确定的待修复区域的时空演变规律与互馈机制计算相应的生态威胁因子；
[0015]提取多源数据中的区域土地图及其他图数据，将提取的图数据转换为栅格图；基于转化得到的栅格图以及集成处理的数据计算各个威胁因子的影响力：
[0016]i
r xy
＝1
‑
(d
xy
/d
r max
)if linear；
[0017]式中，i
r xy
表示威胁r的栅格x的生境对栅格y的影响；d
xy
表示栅格x与y之间的线性距离； d
r max
表示威胁r的最大影响距离；
[0018]基于各个威胁因子以及威胁因子的影响力大小分别计算待修复区域的生境退化指数、生境质量指数、生境稀缺性，构建相应的生境质量模型；
[0019]其中，所述生境质量计算公式如下：
[0020][0021]式中，Q
xj
为地类j中栅格x的生境质量指数；H
j
为地类j的生境适宜度；D
xj
为地类j中栅格x的生境退化度；k为半饱和常数，即退化度最大值的一半；z为模型默认参数；
[0022]所述最小累积阻力模型为：
[0023][0024]式中，MCR为生态源斑块j扩散至某点的最小累积阻力值；f反映累积阻力值与景观生态过程的正相关关系；min表示取累积阻力最小值；D
ij
为物种从生态源地j到空间某一点所穿越的基面i空间距离；R
i
为斑块i对生态过程或物种运动的基本阻力；
[0025]综合评估模块，用于基于构建的生境质量模型、生境风险评估模型、最小累积阻力模型结合粒度反推法构建区域生态安全格局进行国土空间综合生态评估，确定生态夹点、生态障碍点、生态断裂点以及其他生态损坏区域；
[0026]其中，所述其他生态损坏区域包括生态源地、生态廊道和生态阻力面；
[0027]所述分区指数EPS为：
[0028][0029]式中，EPS为分区指数；IS
i
为障碍区栅格像元i的值；IS
min
为障碍区的最小值；IS
max
为障碍区最大值； R为最小累积阻力面栅格像元i的值；R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种国土空间生态修复关键区识别系统，其特征在于，所述国土空间生态修复关键区识别系统包括：评价模块，用于基于分析结果以及集成处理后构建包括生态环境状况评价、生态功能重要度评价、生态功能脆弱性的关联评价模型，进行国土空间整体关联评价，确定生态环境恶化区、生态功能重要区和生态空间脆弱区；模型构建模块，用于构建生境质量模型、生境风险评估模型以及最小累积阻力模型；其中，所述构建生境质量模型的方法包括：对所述集成后的国土空间多源数据进行分析结合确定的待修复区域的时空演变规律与互馈机制计算相应的生态威胁因子；提取多源数据中的区域土地图及其他图数据，将提取的图数据转换为栅格图；基于转化得到的栅格图以及集成处理的数据计算各个威胁因子的影响力：i
r xy
＝1
‑
(d
xy
/d
r max
)if linear；式中，i
r xy
表示威胁r的栅格x的生境对栅格y的影响；d
xy
表示栅格x与y之间的线性距离；d
r max
表示威胁r的最大影响距离；基于各个威胁因子以及威胁因子的影响力大小分别计算待修复区域的生境退化指数、生境质量指数、生境稀缺性，构建相应的生境质量模型；其中，所述生境质量计算公式如下：式中，Q
xj
为地类j中栅格x的生境质量指数；H
j
为地类j的生境适宜度；D
xj
为地类j中栅格x的生境退化度；k为半饱和常数，即退化度最大值的一半；z为模型默认参数；所述最小累积阻力模型为：式中，MCR为生态源斑块j扩散至某点的最小累积阻力值；f反映累积阻力值与景观生态过程的正相关关系；min表示取累积阻力最小值；D
ij
为物种从生态源地j到空间某一点所穿越的基面i空间距离；R
i
为斑块i对生态过程或物种运动的基本阻力；综合评估模块，用于基于构建的生境质量模型、生境风险评估模型、最小累积阻力模型结合粒度反推法构建区域生态安全格局进行国土空间综合生态评估，确定生态夹点、生态障碍点、生态断裂点以及其他生态损坏区域；其中，所述其他生态损坏区域包括生态源地、生态廊道和生态阻力面；所述分区指数EPS为：式中，EPS为分区指数；IS
i
为障碍区栅格像元i的值；IS
min
为障碍区的最小值；IS
max
为障碍区最大值；R为最小累积阻力面栅格像元i的值；R
min
为阻力面的最小值；R
max
为阻力面最大
值；n是年期数，大于1；修复识别网络构建模块，与中央控制模块连接，用于基于整体关联评价结果以及综合生态评估结果构建多尺度、多层级的国土空间生态修复关键区识别网络；修复识别模块，用于基于多尺度、多层级的国土空间生态修复关键区识别网络识别得到生态修复关键区。2.如权利要求1所述的国土空间生态修复关键区识别系统，其特征在于，所述国土空间生态修复关键区识别系统还包括：数据采集模块，用于利用RS、GIS以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏建国，王格，郑纪龙，曾雄，鲜顺志，杨乐，魏雨阳，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：