一种基于水资源约束下的生态系统评估系统技术方案

本发明专利技术提出了一种基于水资源约束下的生态系统评估系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、构建模块和评估模块；所述数据采集模块，用于采集研究区域的生态环境数据；所述数据处理模块，用于对所述生态环境数据进行处理；所述构建模块，用于构建生态脆弱性评估模型；所述评估模块，用于根据所述生态脆弱性评估模型，对处理后的所述生态环境数据进行评估。本发明专利技术建立了生态脆弱性评估模型，可为黄河流域的生态恢复提供指导，并可推广应用于其他地区的承载力评估。的承载力评估。的承载力评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水资源约束下的生态系统评估系统


[0001]本专利技术属于生态系统可持续发展研究
，尤其涉及一种基于水资源约束下的生态系统评估系统。

技术介绍

[0002]近年来，在全球气候变化和人类活动的共同作用下，生态环境破坏严重，对本就脆弱的干旱半干旱区生态系统构成巨大威胁，给区域和全球可持续发展带来重大挑战；
[0003]黄河流域是我国西北和华北典型生态屏障过渡带，但黄河流域地处干旱半干旱区，水资源短缺，生态环境脆弱。
[0004]生态脆弱性是指生态系统对外部干扰所具有的敏感反应和自我恢复能力。与国外相比，我国在生态脆弱性方面的研究起步较晚。
[0005]随着气候变暖、水土流失、森林锐减和水污染等生态环境问题形势的严峻，给黄河流域的区域可持续发展带来重大挑战；黄河流域作为人口主要集聚区、特色农业的种植区和工业的重点承载区，其面临的生态问题有：植被覆盖度低，风沙、土壤侵蚀严重；过度发展农业导致灌溉用水增加、地下水超采、土壤有机质降低等，其最大的矛盾是水资源短缺，最大的问题是生态环境脆弱；随着黄河流域生态保护收到国家广泛关注，采取了一系列的生态恢复工程，基于所有产业发展都必须以不威胁流域生态环境安全格局稳定为原则，目前如何因地制宜有效诊断水
‑
生态
‑
产业相互作用问题和评估其质量与可持续性是当务之急。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于水资源约束下的生态系统评估系统，在不同水资源约束、不同空间发展特征和不同生态恢复条件下，实现了研究区内的生态脆弱性动态评估和预警分析。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于水资源约束下的生态系统评估系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、构建模块和评估模块；
[0008]所述数据采集模块，用于采集研究区域的生态环境数据；
[0009]所述数据处理模块，用于对所述生态环境数据进行处理；
[0010]所述构建模块，用于构建生态脆弱性评估模型；
[0011]所述评估模块，用于根据所述生态脆弱性评估模型，对处理后的所述生态环境数据进行评估。
[0012]可选的，所述数据采集模块包括：第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元；
[0013]所述第一采集单元，用于采集所述研究区域的土地利用数据；其中，所述土地利用数据包括：林地、灌木、草地、永久湿地、农田、建筑用地、稀疏植被、水体的利用数据；
[0014]所述第二采集单元，用于采集所述研究区域的水文数据；其中，所述水文数据包括：生态水文遥感参数和水文气象数据；所述生态水文遥感参数包括：归一化植被指数、陆地表面温度、叶面积指数、蒸散发、总初级生产力和净初级生产力，所述水文气象数据包括：
降水、径流、蒸汽压亏缺、空气温度和陆地水储量异常；
[0015]所述第三采集单元，用于采集所述研究区域的生态破坏性扰动数据；其中，所述生态破坏性扰动数据包括：矿区变化数据、河道变化数据和植被覆盖变化数据；
[0016]所述第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元均与所述数据处理模块连接。
[0017]可选的，所述数据处理模块包括：分解单元和分析单元；
[0018]所述分解单元，用于通过STL时间序列分解方法将所述生态环境数据，分解为预设尺度的数据；
[0019]所述分析单元，用于对分解后的所述生态环境数据进行分析。
[0020]可选的，所述分析单元包括：第一分析子单元、第二分析子单元和第三分析子单元；
[0021]所述第一分析子单元，用于对所述土地利用数据进行分析；
[0022]所述第二分析子单元，用于对所述水文数据进行分析；
[0023]所述第三分析子单元，用于基于目视解译方法对所述生态破坏性扰动数据进行分析。
[0024]可选的，所述第一分析子单元对所述土地利用数据进行分析包括：
[0025]统计林地、灌木、草地、永久湿地、农田、建筑用地、稀疏植被、水体的土地利用面积，分析空间分布及变化情况；其中，采用转移矩阵方法来表示不同时期黄河流域各土地利用类型之间的相互转移方向和转换面积；
[0026]所述转移矩阵为：
[0027][0028]其中，P
ij
为不同时期i类土地利用类型转换为j类土地利用类型的面积，n为研究区总的土地利用类型数。
[0029]可选的，所述第二分析子单元对所述水文数据进行分析包括：
[0030]采用斜率估计的方法对所述水文数据的总体发展趋势进行分析，并通过MK检验的方法对所述水文数据的总体发展趋势进行显著性检验。
[0031]可选的，所述构建模块中构建的生态脆弱性评估模型，采用暴露性
‑
敏感性
‑
适应性框架模型；
[0032]所述生态脆弱性评估模型中，表征暴露性的指标参数包括：降水指数、地形指数和人类干扰程度；
[0033]所述生态脆弱性评估模型中，表征敏感性的指标参数包括：生态系统弹性、生态系统活力、生态系统服务功能和植被水分胁迫；
[0034]所述生态脆弱性评估模型中，表征适应性的指标参数包括：保护区系数。
[0035]可选的，所述生态脆弱性评估模型包括：生态暴露性评估单元、生态敏感性评估单
元和生态适应性评估单元；
[0036]所述生态暴露性评估单元，用于评估生态系统受外部扰动和压力的程度；
[0037]所述生态敏感性评估单元，用于评估生态系统对不同程度扰动或压力的响应能力；
[0038]所述生态适应性评估单元，用于表征生态系统通过自身抗干扰机制或人类行为来减轻扰动的能动措施；
[0039]所述生态暴露性评估单元、生态敏感性评估单元和生态适应性评估单元依次连接。
[0040]可选的，所述构建模块中构建所述生态脆弱性评估模型还包括：
[0041]首先，分别对所述生态暴露性评估单元、生态敏感性评估单元和生态适应性评估单元设置一级权重，然后，分别对所述降水指数、地形指数、人类干扰程度、生态系统弹性、生态系统活力、生态系统服务功能、植被水分胁迫和保护区系数设置二级权重。
[0042]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0043]本专利技术从空间上揭示了长时间序列的水资源利用与陆表生态系统的关联性；
[0044]本专利技术建立了一套生态脆弱性评估模型，在不同水资源约束、不同空间发展特征和不同生态恢复条件下，实现了研究区内的生态脆弱性动态评估和预警分析；
[0045]本专利技术建立了生态脆弱性评估模型，可为黄河流域的生态恢复提供指导，并可推广应用于其他地区的承载力评估。
附图说明
[0046]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0047]图1为本专利技术实施例的生态系统评估系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水资源约束下的生态系统评估系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据处理模块、构建模块和评估模块；所述数据采集模块，用于采集研究区域的生态环境数据；所述数据处理模块，用于对所述生态环境数据进行处理；所述构建模块，用于构建生态脆弱性评估模型；所述评估模块，用于根据所述生态脆弱性评估模型，对处理后的所述生态环境数据进行评估。2.根据权利要求1所述的基于水资源约束下的生态系统评估系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元；所述第一采集单元，用于采集所述研究区域的土地利用数据；其中，所述土地利用数据包括：林地、灌木、草地、永久湿地、农田、建筑用地、稀疏植被、水体的利用数据；所述第二采集单元，用于采集所述研究区域的水文数据；其中，所述水文数据包括：生态水文遥感参数和水文气象数据；所述生态水文遥感参数包括：归一化植被指数、陆地表面温度、叶面积指数、蒸散发、总初级生产力和净初级生产力，所述水文气象数据包括：降水、径流、蒸汽压亏缺、空气温度和陆地水储量异常；所述第三采集单元，用于采集所述研究区域的生态破坏性扰动数据；其中，所述生态破坏性扰动数据包括：矿区变化数据、河道变化数据和植被覆盖变化数据；所述第一采集单元、第二采集单元和第三采集单元均与所述数据处理模块连接。3.根据权利要求2所述的基于水资源约束下的生态系统评估系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：分解单元和分析单元；所述分解单元，用于通过STL时间序列分解方法将所述生态环境数据，分解为预设尺度的数据；所述分析单元，用于对分解后的所述生态环境数据进行分析。4.根据权利要求3所述的基于水资源约束下的生态系统评估系统，其特征在于，所述分析单元包括：第一分析子单元、第二分析子单元和第三分析子单元；所述第一分析子单元，用于对所述土地利用数据进行分析；所述第二分析子单元，用于对所述水文数据进行分析；所述第三分析子单元，用于基于目视解译方法对所述生态破坏性扰动数据进行分析。5.根据权利要求4所述的基于水资源约束下的生态系统评估系统，其特征在于，所述第一分析子单元对所述土地利用数据进行分析包括：统计林地、灌木、草地、永久湿地...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰宣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：