一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法技术

本发明专利技术涉及海洋生态系统健康评价技术领域，具体来说，是一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法。所述方法包括如下步骤：步骤1，统计海洋生态环境质量评价指标数据；步骤2，计算每项海洋生态环境质量评价指标数据的权重；步骤3，对每项海洋生态环境质量评价指标数据进行标准化处理；步骤4，计算海洋生态综合指数和系统协调度指数，从而对海洋生态环境质量进行评价。本发明专利技术依据海区或研究区的特点可对模型指标进行替换或调整，根据搜集到的数据，可得到所研究海域长时间序列的海洋生态环境质量动态变化规律，对提高当前海洋生态问题的认识理解以及退化海域生态修复的总体规划具有指导意义。指导意义。指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法


[0001]本专利技术涉及海洋生态系统健康评价
，具体来说，是一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法。

技术介绍

[0002]海洋具有丰富海洋油气资源、海盐资源、滩涂资源、港口资源及滨海旅游资源等。但自20世纪60年代以来，由于人类对环境的破坏和不合理利用，渔业的海产品产量和质量明显降低，过度捕捞导致渤海渔业捕捞强度已超过其资源再生能力，严重制约着渔业的可持续发展，同时过度的人类活动也给海洋渔业带来了严重的环境问题，包括但不局限于以下几个方面：
①
污染突出。污染面积逐年增大，陆源污染长期严重并居高不下；
②
盐度持续升高，由于河流入海量锐减，海水盐度持续升高，低盐区面积进一步萎缩；
③
营养盐结构失衡，氮磷比失衡，富营养化面积进一步扩大；
④
生物资源锐减，渔业资源减少，渔业活动管理困难，渔业资源日益枯竭；
⑤
群落结构退化，渤海优势种发生更替，生物群落结构趋于单一，生物多样性降低，鱼龄低龄化；
⑥
生态系统萎缩，滨海湿地、河口、海湾、海岸等重要生态系统面积萎缩，海洋生态系统被破坏和侵占，海洋机能的丧失加快；
⑦
灾害频发，外来物种入侵，赤潮、褐潮、绿潮、水母灾害频发等。
[0003]清晰地认识到当前海洋的生态环境质量状态、退化和恢复的程度，以及变化的趋势方向是海洋生态保护面临的亟待解决的难点问题，但目前关于海洋生态环境质量的讨论和研究多局限于定性讨论，定量研究稍显不足，更加缺乏对海洋生态环境质量状态诊断的定量研究。因此有必要使用一种定量的模型来对海洋生态系统环境质量和退化进行定量的评估，为近海生态保护和资源养护提供理论指导。

技术实现思路

[0004]针对现有海洋生态环境质量及问题研究缺少定量长时间序列分析的不足，本专利技术实施例提供一种新的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，该方法能快速诊断海洋生态系统生态及环境质量水平，并诊断当前状态与研究的起始年相比的退化程度。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0006]一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，包括如下步骤：步骤1，统计n项指标的海洋生态环境质量评价指标数据；步骤2，计算每项海洋生态环境质量评价指标数据的权重；步骤3，对每项海洋生态环境质量评价指标数据进行标准化处理；步骤4，计算海洋生态综合指数和系统协调度指数，从而对海洋生态环境质量进行评价。
[0007]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述海洋生态环境质量评价指标数据包括三个层次，由大到小分别为准则层、中间层和指标层；所述准则层包括压力、状态和响应三个子系统；其中：所述压力子系统包括还包括三个中间层，分别为自然压力、污染压力和渔业压力；所述状态子系统包括三个中间层，分别为活力、组织力和恢复力；所述响应子系统包括两个中间层，分别为生态保护与建设和生态环境管控。
[0008]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述自然压力中间层包括四项指标，分别为海水温度、风暴潮直接经济损失、海平面与常年相比上升值、赤潮面积；
[0009]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述污染压力中间层包括四项指标，分别为废弃物倾倒量、海上油田生产污水排放量、主要河流污染物入海量和大型特大型漂浮垃圾；
[0010]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述渔业压力中间层包括两项指标，分别为海洋捕捞总量和海洋养殖总量；
[0011]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述活力中间层包括两项指标，分别为单位捕捞努力量生物量BPUE和海洋的初级生产力NPP；
[0012]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述组织力中间层包括八项指标，分别为夏季一二类水质所占比例、无机氮超标率、活性磷酸盐超标率、石油类超标率、pH超标率、浮游植物多样性指数、浮游动物多样性指数和底栖动物多样性指数；
[0013]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述恢复力中间层的指标为生态能质；
[0014]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述生态保护与建设中间层包括两项指标，分别为增殖放流总量和MPA海洋保护区面积；
[0015]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述生态环境管控中间层包括两项指标，分别为陆源排污口达标率和执法船只数量。
[0016]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述统计海洋生态环境质量评价指标数据部分缺失数据可使用插值法替代，所述插值法通过利用函数f(x)在某区间中插入若干点的函数值，作出适当的特定函数，在这些点上取已知值，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f(x)的近似值。
[0017]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，所述权重为综合权重，所述综合权重为通过层次分析法和熵权法获得的权重的平均值，所述层次分析法采用YAAHP软件完成；所述熵权法通过对指标提供的信息熵值的大小来确定其在综合评价中权重的一种方法，公式如下：
[0018][0019][0020]其中，e
i
为第i个指标的熵值，n为指标的个数，x
ij
`是第i个指标在第j年的标准化值，ω
i
是第i个指标的熵权重，所有指标的熵权重之和为1。
[0021]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，步骤3中，对数据采取标准化处理的方法为极差法，
[0022]若指标为正向影响，即该指标值越高，生态环境质量越佳，则采用以下公式：
[0023][0024]若指标为负向影响，即生态环境质量与该指标成反比，则采用以下公式：
[0025][0026]式中：x
ij
'为第i个指标在第j年x
ij
的标准化值，0≤x
ij
'≤1；x
ij
为第i个指标在第j年的统计或原始计算值；x
max
为第i个指标所有年份x
ij
的最大值；x
min
为第i个指标所有年份x
ij
的最小值。
[0027]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，步骤4中，采用加权函数合成海洋生态综合指数，所述海洋生态综合指数的计算公式如下：
[0028][0029]式中，MEI为海洋生态综合指数；n为指标个数；x
i
'为各个指标标准化值；ω
i
为第i个指标的权重。
[0030]上述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法中，根据MEI和不同年份海洋生态综合指数变化值ΔMEI的数值进行分级，从而用来判断海洋生态的质量状态水平和生态系统的退化及恢复诊断：
[0031]判断方式一，当0≤MEI<0.2时，为低质量状态；当0.2≤MEI<0.4时，为较低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，统计n项指标的海洋生态环境质量评价指标数据；步骤2，计算每项海洋生态环境质量评价指标数据的权重；步骤3，对每项海洋生态环境质量评价指标数据进行标准化处理；步骤4，计算海洋生态综合指数和系统协调度指数，从而对海洋生态环境质量进行评价。2.根据权利要求1所述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，所述海洋生态环境质量评价指标数据包括三个层次，由大到小分别为准则层、中间层和指标层；所述准则层包括压力、状态和响应三个子系统；其中：所述压力子系统包括还包括三个中间层，分别为自然压力、污染压力和渔业压力；所述状态子系统包括三个中间层，分别为活力、组织力和恢复力；所述响应子系统包括两个中间层，分别为生态保护与建设和生态环境管控。3.根据权利要求2所述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，所述自然压力中间层包括四项指标，分别为海水温度、风暴潮直接经济损失、海平面与常年相比上升值和赤潮面积；所述污染压力中间层包括四项指标，分别为海上油田生产污水排放量、废弃物倾倒量、主要河流污染物入海量和大型特大型漂浮垃圾；所述渔业压力中间层包括两项指标，分别为海洋捕捞总量和海洋养殖总量；所述活力中间层包括两项指标，分别为单位捕捞努力量生物量BPUE和海洋的初级生产力NPP；所述组织力中间层包括八项指标，分别为夏季一二类水质所占比例、无机氮超标率、活性磷酸盐超标率、石油类超标率、pH超标率、浮游植物多样性指数、浮游动物多样性指数和底栖动物多样性指数；所述恢复力中间层的指标为生态能质；所述生态保护与建设中间层包括两项指标，分别为增殖放流总量和MPA海洋保护区面积；所述生态环境管控中间层包括两项指标，分别为陆源排污口达标率和执法船只数量。4.根据权利要求1所述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，所述统计海洋生态环境质量评价指标数据部分缺失数据可使用插值法替代。5.根据权利要求1所述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，所述权重为综合权重，所述综合权重为通过层次分析法和熵权法获得的权重的平均值，所述层次分析法采用YAAHP软件完成；所述熵权法通过对指标提供的信息熵值的大小来确定其在综合评价中权重的一种方法，公式如下：确定其在综合评价中权重的一种方法，公式如下：其中，e
i
为第i个指标的熵值，n为指标的个数，x
ij
`是第i个指标在第j年的标准化值，ω
i
是第i个指标的熵权重，所有指标的熵权重之和为1。6.根据权利要求5所述的海洋生态环境质量评价及退化诊断方法，其特征在于，步骤3中，对数据采取标准化处理的方法为极差法，若指标为正向影响，即该指标值越高，生态环境质量越佳，则采用以下公式：若指标为负向影响，即生态环境质量与该指标成反比，则采用以下公式：式中：x
ij
'为第i个指标在第j年x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙涛，王淼，张子玥，杨薇，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：