一种湿地生态安全预警等级评定方法技术

本发明专利技术公开了一种湿地生态安全预警等级评定方法，涉及生态环境领域。该方法包括：根据压力‑状态‑响应模型，确定预警体系指标因子；通过灰色数列预测模型，获取压力指标因子的预测数值；通过Clue‑S模型，获取所需年份土地利用预测模拟图，结合软件FRAGSTATS，确定状态指标因子预测数值和响应指标因子预测数值；采用层次分析法通过构造判断矩阵，确定各预警体系指标因子的权重；通过逻辑斯蒂增长曲线模型，确定各预警体系指标因子的生态安全指数；通过综合评价法，确定湿地生态安全值。本发明专利技术的湿地生态安全预警标准能够定量计算出未来相应区域的生态安全预警等级，并依据具体预测结果提出对区域湿地生态环境有效的保护途径和措施。

An assessment method of wetland ecological security early-warning grade

The invention discloses a method for evaluating the early warning grade of wetland ecological security, which relates to the field of ecological environment. The method includes: according to the pressure state response model, to determine the early warning index system through factor; gray series forecasting model, numerical prediction to obtain pressure indicators; through the Clue S model, to obtain the required simulation map of land use year, combined with the software FRAGSTATS, to determine the state index and response index numerical prediction of numerical prediction using the analytic hierarchy process; by constructing judgment matrix to determine the weight of each factor early warning system index; growth curve model by logistic, determine the ecological security index of each factor early warning system index; through comprehensive evaluation, determine the wetland ecological security value. The wetland ecological safety early warning standard of the invention can quantitatively calculate the early warning level of the ecological security in the corresponding areas, and based on the specific prediction results, puts forward some effective ways and measures for protecting the ecological environment of the regional wetland.

【技术实现步骤摘要】
一种湿地生态安全预警等级评定方法
本专利技术涉及生态环境领域，更具体的涉及一种湿地生态安全预警等级评定方法。
技术介绍
辽河河口湿地位于辽河流域最末端，是辽河流域的重要组成部分，是我国第一大河口芦苇湿地和我国重要的自然生态保护区，也是项目的重点研究区域之一。目前，随着国家对辽河上游污染物的有效阻控和治理，水体污染对河口湿地的影响有所缓解，河口湿地生态环境有一定程度的改善，但仍面临很多较为严重的生态环境问题，如：湿地面积继续萎缩、生物资源锐减和人类开发活动的影响强烈等。但从目前已有的研究看，对于未来主要因子的胁迫作用、湿地格局的生态安全和未来生态安全保护体系的构建研究还相对薄弱。现有技术中，湿地生态安全预警标准技术，通常是定性分析湿地生态影响因素，给出粗略的湿地生态安全预警结论，预警精确度不高，预警可靠性低，不能对湿地未来生态安全状况做出客观准确的预测。综上所述，现有技术中，存在湿地生态安全预警精确度不高，可靠性低，不能对湿地未来生态安全状况做出客观准确的预测的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种湿地生态安全预警等级评定方法，用以解决现有技术中存在湿地生态安全预警精确度不高，可靠性低，不能对湿地未来生态安全状况做出客观准确的预测的问题。本专利技术实施例提供一种湿地生态安全预警等级评定方法，包括：根据压力-状态-响应模型，确定预警体系指标因子，所述预警体系指标因子包括；压力指标因子、状态指标因子和响应指标因子；其中，所述压力指标因子包括：人口密度、GDP密度和第三产业增加值密度；所述状态指标因子包括：斑块数、平均斑块面积、边界密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数；所述响应指标因子包括：破碎度指数和聚集度指数；通过灰色数列预测模型，获取压力指标因子的预测数值；通过Clue-S模型，获取所需年份土地利用预测模拟图，并结合景观格局指数计算软件FRAGSTATS，确定状态指标因子预测数值和响应指标因子预测数值；并且通过Kappa指数方法评价Clue-S模型模拟精度；采用层次分析法，通过构造判断矩阵，确定各预警体系指标因子的权重；通过逻辑斯蒂增长曲线模型，确定各预警体系指标因子的生态安全指数；根据压力指标因子的预测数值、状态指标因子预测数值、响应指标因子预测数值、各预警体系指标因子的权重和各预警体系指标因子的生态安全指数，通过综合评价法，确定湿地生态安全值；根据所述湿地生态安全值，确定生态安全预警等级。较佳地，对区域内调查分析的人类活动因子采用二元Logistic回归分析法，获取每个指示变量的事件发生比率，通过分析每个指示变量的事件发生比率大小，确定所述压力指标因子。较佳地，所述事件发生比率为β系数的以E为底的指数值，即EXP(β)；当EXP(β)＞1时，表示事件发生比率增加；当EXP(β)＝1时，表示事件发生比率不变；当EXP(β)＜1时，表示事件发生比率减少。较佳地，通过比较分析景观格局指数特征，且利用景观格局指数计算软件FRAGSTATS，确定所述状态指标因子和所述响应指标因子。较佳地，所述灰色数列预测模型是以时间序列性资料为基础，通过对无规律的原始数列进行转换、建立有规律的生成数列的回归方程，并应用该方程对事物的动态发展趋势进行预测的一种较为常见的分析方法。较佳地，所述Clue-S模型是在对区域土地利用变化经验理解的基础上，以栅格数据为单元进行研究，通过计算各土地利用类型在某一研究单元上的分布比例大小来确定优势土地利用，通过这个研究单元内的优势土地利用类型来显示该栅格内具体的土地利用状况。较佳地，所述Clue-S模型模拟的前提条件是：某一区域的土地利用变化情况是受该地区土地利用需求情况影响的，并且某一区域的土地利用格局分布基本与土地需求以及该地区的自然和社会状况处于动态平衡；所述动态平衡的基础是具体分析土地利用的空间分布概率情况、土地利用变化规则和研究初期土地利用分布状况，依照总概率大小对土地利用需求进行空间分配的复杂过程；空间分配具体包括：1)确定栅格系统中被允许参与变化模拟的栅格；2)计算栅格适合土地利用类型的总概率；3)对各土地利用类型赋相同的迭代变量值，按照每一栅格对不同土地利用类型分布的总概率从大到小对各栅格的土地利用变化进行初次分配；4)比较不同土地利用类型的初次分配面积和需求面积；若土地利用初次分配的面积大于需求面积，就减小迭代变量值；反之，就增大迭代变量值；然后进行土地利用变化的第二次分配。5)重复步骤2)～4)，直到各土地利用变化的分配面积等于需求面积为止，然后，保存该年的分配图并开始对下一年土地利用变化的分配。较佳地，所述Kappa指数的取值范围在0到1之间，当Kappa指数≥0.75时，表示两幅图像一致性较高；当Kappa指数0.4≤Kappa指数≤0.75时，表示两幅图像一致性一般；当Kappa指数＜0.4时，表示两幅图像一致性较差。较佳地，所述生态安全预警等级包括：当湿地生态安全值为0.0≤I＜0.2时，Ⅰ级生态安全预警等级为重警；当湿地生态安全值为0.2≤I＜0.4时，Ⅱ级生态安全预警等级为中警；当湿地生态安全值为0.4≤I＜0.6时，Ⅲ级生态安全预警等级为预警；当湿地生态安全值为0.6≤I＜0.8时，Ⅳ级生态安全预警等级为较安全；当湿地生态安全值为0.8≤I＜1.0时，Ⅴ级生态安全预警等级为安全。本专利技术实施例中，提供一种湿地生态安全预警等级评定方法，与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术的湿地生态安全预警标准能够定量计算出未来相应区域的生态安全预警等级，并依据具体预测结果提出对区域湿地生态环境有效的保护途径和措施，湿地生态安全预警是湿地保护重要的前瞻性措施，对湿地未来生态安全状况做出客观准确的预测，可以为制订合理的湿地保护对策提供依据，为相关部门针对未来湿地健康状况制定管理政策和保护措施提供理论依据，能够根据湿地现有发展状况，依据合理的分析预测，适时预警辽河口湿地生态安状况，合理开发利用湿地资源，更好的保护湿地生态系统生态服务功能。本专利技术能够对适用区域内的未来生态安全状况进行预测，并量化评级，根据数据的可收集性，预测区域范围可以细化到以乡镇为预测单位。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种湿地生态安全预警等级评定方法流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的一种湿地生态安全预警等级评定方法流程图。如图1所示，该方法包括：S101，根据压力-状态-响应模型，确定预警体系指标因子，所述预警体系指标因子包括；压力指标因子、状态指标因子和响应指标因子；其中，所述压力指标因子包括：人口密度、GDP密度和第三产业增加值密度；所述状态指标因子包括：斑块数、平均斑块面积、边界密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数；所述响应指标因子包括：破碎度指数和聚集度指数。需要说明的是，本专利技术的预警体系指标包括：人口密度、GDP密度、第三产业增加值密度、斑块数、平均斑块面积、边界密度、多样性指数、均匀度指数、优势度指数、破碎度指数和聚集度指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，包括：根据压力‑状态‑响应模型，确定预警体系指标因子，所述预警体系指标因子包括；压力指标因子、状态指标因子和响应指标因子；其中，所述压力指标因子包括：人口密度、GDP密度和第三产业增加值密度；所述状态指标因子包括：斑块数、平均斑块面积、边界密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数；所述响应指标因子包括：破碎度指数和聚集度指数；通过灰色数列预测模型，获取压力指标因子的预测数值；通过Clue‑S模型，获取所需年份土地利用预测模拟图，并结合景观格局指数计算软件FRAGSTATS，确定状态指标因子预测数值和响应指标因子预测数值；并且通过Kappa指数方法评价Clue‑S模型模拟精度；采用层次分析法，通过构造判断矩阵，确定各预警体系指标因子的权重；通过逻辑斯蒂增长曲线模型，确定各预警体系指标因子的生态安全指数；根据压力指标因子的预测数值、状态指标因子预测数值、响应指标因子预测数值、各预警体系指标因子的权重和各预警体系指标因子的生态安全指数，通过综合评价法，确定湿地生态安全值；根据所述湿地生态安全值，确定生态安全预警等级。

【技术特征摘要】
2017.07.10 CN 20171055483171.一种湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，包括：根据压力-状态-响应模型，确定预警体系指标因子，所述预警体系指标因子包括；压力指标因子、状态指标因子和响应指标因子；其中，所述压力指标因子包括：人口密度、GDP密度和第三产业增加值密度；所述状态指标因子包括：斑块数、平均斑块面积、边界密度、多样性指数、均匀度指数和优势度指数；所述响应指标因子包括：破碎度指数和聚集度指数；通过灰色数列预测模型，获取压力指标因子的预测数值；通过Clue-S模型，获取所需年份土地利用预测模拟图，并结合景观格局指数计算软件FRAGSTATS，确定状态指标因子预测数值和响应指标因子预测数值；并且通过Kappa指数方法评价Clue-S模型模拟精度；采用层次分析法，通过构造判断矩阵，确定各预警体系指标因子的权重；通过逻辑斯蒂增长曲线模型，确定各预警体系指标因子的生态安全指数；根据压力指标因子的预测数值、状态指标因子预测数值、响应指标因子预测数值、各预警体系指标因子的权重和各预警体系指标因子的生态安全指数，通过综合评价法，确定湿地生态安全值；根据所述湿地生态安全值，确定生态安全预警等级。2.如权利要求1所述的湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，对区域内调查分析的人类活动因子采用二元Logistic回归分析法，获取每个指示变量的事件发生比率，通过分析每个指示变量的事件发生比率大小，确定所述压力指标因子。3.如权利要求2所述的湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，所述事件发生比率为β系数的以E为底的指数值，即EXP(β)；当EXP(β)＞1时，表示事件发生比率增加；当EXP(β)＝1时，表示事件发生比率不变；当EXP(β)＜1时，表示事件发生比率减少。4.如权利要求1所述的湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，通过比较分析景观格局指数特征，且利用景观格局指数计算软件FRAGSTATS，确定所述状态指标因子和所述响应指标因子。5.如权利要求1所述的湿地生态安全预警等级评定方法，其特征在于，所述灰色数列预测模型是以时间序列性资料为基础，通过对无规律的原始数列进行转换、建立有规律的生成数列的回归方程，并应用该方程对事物的动态发展趋势进行预...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕久俊，李道宁，王延松，
申请(专利权)人：辽宁省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21