服务于主体功能区的生态功能综合评估方法技术

本发明专利技术提供一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，其特征在于，包括：步骤1.构建服务于主体功能区的生态功能综合评估的四级指标体系；步骤2.以评估单元为基本单元，收集与四级指标体系有关的基础数据，构建生态功能综合评估的基础数据库；步骤3.利用长系列的评估指标数据，确定所有评估指标的阈值；步骤4.基于阈值对评估指标数据进行标准化处理，得到数据标准化之后新的数据矩阵；步骤5.计算各评估指标的权重；步骤6.将标准化处理后新的数据矩阵与各指标权重进行加权求和，计算各评估单元的生态功能指数；步骤7.依据生态功能指数计算结果，评估全国县域层面生态功能。

Comprehensive evaluation method of ecological functions serving main functional areas

The invention provides a comprehensive evaluation method of ecological function serving the main functional area, which is characterized by the following features: step 1. constructing a four-level index system serving the main functional area; step 2. taking the evaluation unit as the basic unit, collecting the basic data related to the four-level index system and constructing the students Step 3. Determine the thresholds of all evaluation indicators by using a long series of evaluation indicators data; Step 4. Standardize the evaluation indicators data based on the thresholds to obtain a new data matrix after data standardization; Step 5. Calculate the weights of each evaluation indicator; Step 6. Standardize the evaluation indicators data. The new data matrix and the weights of each index were weighted and summed to calculate the ecological function index of each evaluation unit. Step 7. According to the calculation results of ecological function index, the ecological function of county level was evaluated.

【技术实现步骤摘要】
服务于主体功能区的生态功能综合评估方法
本专利技术属于生态环境保护、空间规划领域，具体涉及一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法。技术背景《全国主体功能区规划》将我国国土空间：按开发方式，分为优化开发区域、重点开发区域、限制开发区域和禁止开发区域；按开发内容，分为城市化地区、农产品主产区和重点生态功能区。优化开发区要优化生态系统格局，把恢复生态、保护环境作为必须实现的约束性目标；重点开发区要保护生态环境，事先做好生态环境保护规划，减少工业化城镇化对生态环境的影响，避免出现土地过多占用、水资源过度开发和生态环境压力过大等问题，努力提高环境质量；农产品主产区要把增强农业综合生产能力作为首要任务，同时要保护好生态；重点生态功能区必须把增强生态产品生产能力作为首要任务，增强生态服务功能，改善生态环境质量，减轻人口对生态环境的压力。可见，优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区的主体功能定位和生态保护的要求存在差异。如何精准评估各类主体功能区功能定位与其实际生态功能的一致性，是科学量化生态安全战略格局和主体功能区构建成效，积极推动主体功能区战略目标得以保障实现的关键，也是落实生态文明建设和推进我国人口、经济和资源环境协调发展的有效战略制度的重要举措。然而现有技术中却缺乏科学评估各类主体功能区功能定位与其实际生态功能一致性的方法和技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，能够有效服务于主体功能区生态功能综合评估，并推动主体功能区战略目标的实现，促进空间均衡发展。本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：本专利技术提供一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.构建综合评估指标体系基于《全国主体功能区规划》对优化开发区域、重点开发区域、限制开发区域和禁止开发区域四大类主体功能区在县域层面精准落地中关于生态的定位、开发原则、战略目标和发展方向，构建服务于主体功能区的生态功能综合评估4级指标体系；构建服务于主体功能区的生态功能综合评估的四级指标体系：第一级指标为生态功能；第二级指标包含：生态产品，生态空间，人口；相应的第三级指标依次包含：生态价值，生态空间和开发强度，人口密度；相应的第四级指标依次包含：林地、草地、水域面积、湿地、耕地、建设用地、未利用地，林地、草地、水域、湿地、荒草地、沙地、盐碱地、荒漠，建设用地面积、行政区面积、常住人口、行政区面积；步骤2.构建基础数据库以评估单元为基本单元，收集收集社会经济、人口、土地利用这些与四级指标体系有关的基础数据，形成原始数据矩阵Xij，i代表评估单元，j代表评估指标，构建生态功能综合评估的基础数据库；本步骤中构建的生态功能综合评估的基础数据库具体包括收集到的常住人口、行政区面积、林地、草地、水域面积、湿地、耕地、荒草地、沙地、盐碱地、荒漠、建设用地、和未利用地的数据；步骤3.确定指标阈值利用长系列的评估指标Xij数据，采用大数据计算方法，预测生态价值、生态空间、开发强度和人口密度在一定时间尺度内的发展趋势，确定各评估指标Xj的阈值(最大值、最小值)；步骤4.数据标准化处理评估指标具有不同的量纲单位，需对其进行无量纲的标准化处理，数据的标准化(normalization)是将数据按比例缩放，使之落入一个小的特定区间：基于各指标Xj的阈值(最大值、最小值)对原始数据矩阵Xij进行标准化处理，得到数据标准化之后新的数据矩阵X'ij，i代表评估单元，j代表评估指标；步骤5.计算指标权重利用标准化后的数据，基于熵值法计算各评估指标的权重wj；步骤6.构建综合评估模型采用多指标综合评价法将标准化处理后新的数据矩阵X'ij与各指标权重wj进行加权求和，构建生态功能综合评估模型，并获得计算各评估单元的生态功能指数Fi；步骤7.评估生态功能依据生态功能指数计算结果，综合评估全国县域层面生态功能；形成一套全国统一的生态功能综合评估体系，该评估体系可以应用于任何年份全国县域层面的生态功能的综合评估。进一步地，本专利技术提供的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法中，在步骤4中，标准化处理的方法为：对于值越大越好的正向指标采用下式处理：对于值越小越好的负向指标采用下式处理：式中，Xij表示第i个评估单元第j项指标的实际值；Xmin和Xmax分别表示步骤3中根据一定时间尺度内的发展趋势，而确定的指标的最小值和最大值；X'ij表示标准化后的指标值，其值介于0～1之间；为了使标准化值的分布尽可能聚拢，增强数据的有效性，在原始的熵值法公式中引入参数fa和fb，其中fa为标准化最小值，fb为标准化最大值，在实际操作中，fa和fb可通过调参确定。生态功能综合评估指标分为正向指标和负向指标，正项指标值越大对生态功能越有利，负相关指标值越小对生态功能越有利。在生态功能综合评估中，所选生态价值(生境质量指数)和生态空间为正向指标，人口密度和开发强度为负向指标。进一步地，本专利技术提供的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法中，在步骤5中，指标权重wj的计算方法为：步骤5-1.计算第i个单元第j项指标值的比重：步骤5-2.计算指标信息熵：步骤5-3.计算信息熵冗余度：dj＝1-ej(6)步骤5-4.计算指标权重：∑wj＝1(8)式中，X'ij表示第i个评估单元第j项指标的原始数据标准化值，Yij表示第i个评估单元第j项指标值的比重；m表示评估单元个数；ej表示指标信息熵(一组数据所携带的信息量，信息量越大信息熵越高)；dj表示信息熵冗余度(当数据所携带的信息量少于数据本身则反映出来的数据冗余)；n为指标个数；wj表示第j项指标权重。进一步地，本专利技术提供的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，在步骤6中生态功能指数的计算公式为：式中，Fi为第i个评估单元的生态功能指数；x′ij为第i个评估单元第j项的指标的原始数据标准化值；wj为第j项参评指标的权重值；n为指标个数。进一步地，本专利技术提供的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，还可以具有以下特征：在步骤7中依据生态功能指数计算结果，结合全国实际县域层面生态功能状况，制定生态功能五级分区标准，将生态功能划分为五级区：第一级区的生态功能指数Fi≥75，说明评估单元的生态功能高；第二级区的生态功能指数Fi为：75＞Fi≥55，说明评估单元的生态功能较高；第三级区的生态功能指数Fi为：55＞Fi≥35，说明评估单元的生态功能中等；第四级区的生态功能指数Fi为：35＞Fi≥20，说明评估单元的生态功能较低；第五级区的生态功能指数Fi＜20，说明评估单元的生态功能低。指依据全国各区县计算所得的生态功能指数，结合划分的五级评估标准，可得到每个区县的分区等级，统计不同分区等级内区县个数，最终完成对全国生态功能的综合评估。专利技术的作用与效果本专利技术所提供的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，构建服务于主体功能区的生态功能综合评估四级指标体系，收集基础数据构建基础数据库，基于熵值法和大数据算法，通过分析各指标历史数据和未来发展趋势确定全国县域层面各指标的阈值和权重，建立综合评估模型，计算全国县域层面生态功能指数，根据生态功能指数计算结果结合全国县域实际生态功能状况，最终获得全国各区县生态功能等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.构建综合评估指标体系构建服务于主体功能区的生态功能综合评估的四级指标体系：第一级指标为生态功能；第二级指标包含：生态产品，生态空间，人口；相应的第三级指标依次包含：生态价值，生态空间和开发强度，人口密度；相应的第四级指标依次包含：林地、草地、水域面积、湿地、耕地、建设用地、未利用地，林地、草地、水域、湿地、荒草地、沙地、盐碱地、荒漠，建设用地面积、行政区面积、常住人口、行政区面积；步骤2.构建基础数据库以评估单元为基本单元，收集与四级指标体系有关的基础数据，形成原始数据矩阵Xij，i代表评估单元，j代表评估指标，构建生态功能综合评估的基础数据库；步骤3.确定指标阈值利用长系列的Xij数据，采用大数据计算方法，分析生态产品、生态空间和人口密度的历史数据和未来发展趋势，确定各评估指标Xj的阈值；步骤4.数据标准化处理基于各指标Xj的阈值对原始数据矩阵Xij进行标准化处理，得到数据标准化之后新的数据矩阵X'ij；步骤5.计算指标权重利用标准化后的数据，计算各评估指标的权重wj；步骤6.构建综合评估模型将标准化处理后新的数据矩阵X'ij与各指标权重wj进行加权求和，构建生态功能综合评估模型，并获得各评估单元的生态功能指数Fi；步骤7.评估生态功能依据生态功能指数计算结果，评估全国县域层面生态功能。...

【技术特征摘要】
1.一种服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.构建综合评估指标体系构建服务于主体功能区的生态功能综合评估的四级指标体系：第一级指标为生态功能；第二级指标包含：生态产品，生态空间，人口；相应的第三级指标依次包含：生态价值，生态空间和开发强度，人口密度；相应的第四级指标依次包含：林地、草地、水域面积、湿地、耕地、建设用地、未利用地，林地、草地、水域、湿地、荒草地、沙地、盐碱地、荒漠，建设用地面积、行政区面积、常住人口、行政区面积；步骤2.构建基础数据库以评估单元为基本单元，收集与四级指标体系有关的基础数据，形成原始数据矩阵Xij，i代表评估单元，j代表评估指标，构建生态功能综合评估的基础数据库；步骤3.确定指标阈值利用长系列的Xij数据，采用大数据计算方法，分析生态产品、生态空间和人口密度的历史数据和未来发展趋势，确定各评估指标Xj的阈值；步骤4.数据标准化处理基于各指标Xj的阈值对原始数据矩阵Xij进行标准化处理，得到数据标准化之后新的数据矩阵X'ij；步骤5.计算指标权重利用标准化后的数据，计算各评估指标的权重wj；步骤6.构建综合评估模型将标准化处理后新的数据矩阵X'ij与各指标权重wj进行加权求和，构建生态功能综合评估模型，并获得各评估单元的生态功能指数Fi；步骤7.评估生态功能依据生态功能指数计算结果，评估全国县域层面生态功能。2.根据权利要求1所述的服务于主体功能区的生态功能综合评估方法，其特征在于：其中，在步骤4中，标准化处理的方法为：对于值越大越好的正向指标采用下式处理：对于值越小越好的负向指标采用下式处理：式中，Xij表示第i个评估单元第j项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张万顺，夏晶晶，涂华伟，杨建，龙煊婷，陈肖敏，徐畅，程美玲，申诗嘉，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42