【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一种利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，属于流域水生态保护。
技术介绍
1、微生物数量大，种类多，分布广泛，是流域水生态系统中元素循环和污染物降解的主要驱动力，是流域水生态系统的重要组成部分。随着人类活动加剧、外源污染物汇入和河流沉积环境中不断发生的生物化学反应，微生物的群落多样性和群落结构都存在显著的时空差异性，对污染物的迁移和转化产生不同程度的影响。
2、随着宏基因组学和高通量测序技术的发展，可以通过分析微生物群落结构，识别关键物种以及种间关系，进而构建微生物分子生态网络。其不仅能对微生物测序结果进行深度解读，解析微生物相互作用关系，并可直观表征微生物群落结构变化和群落的稳定性，是研究微生物群落特征及其环境响应最有效的方法之一。
3、近年来，由于城镇化的快速发展，流域土地利用的景观格局发生巨大改变，景观的破碎化程度增加。流域内景观格局的改变，不仅会改变地表径流的产生及其生态过程，还会影响汇入河流的非点源污染物，对水环境质量的改变和水生态系统的稳定性产生深刻影响。
4、目前，已有大量的研究聚焦在景观格局的变化对河流水环境的影响，但是鲜少有研究将景观格局变化与微生物群落的生态变化联系在一起。
技术实现思路
1、本专利技术针对缺少流域土地利用与河流微生物群落之间量化关系的问题，提出一种耦合景观格局指数和河流沉积环境微生物分子生态网络变化的方法，预测景观格局变化对微生物群落的影响。
2、本专利技术的技术解决方案：
3、(1)计算流域景观格局指数：获取并处理河流对应流域的卫星遥感影像，提取土地利用信息，定景观格局指数类型，计算景观格局指数；
4、(2)研究区域沉积环境微生物分子生态网络的建立和网络凝聚力指数的计算：测定微生物物种组成，建立微生物分子生态网络，计算网络凝聚力指数；
5、(3)识别关键景观格局指数因子：采用冗余分析，揭示不同景观格局指数对微生物生态系统稳定性和网络凝聚力指数影响的贡献值大小；
6、(4)构建景观格局指数与微生物分子生态网络凝聚力指数的阈值关系，建立微生物分子生态网络凝聚力指数与景观格局指数的变化规律图。
7、所述步骤(1)计算流域景观格局指数，包括以下具体步骤：
8、1.1获取并处理河流对应流域的卫星遥感影像；
9、1.2土地利用信息的提取：借助卫星图像处理软件，对遥感影像进行解译，参照国家土地利用现状分类标准，对土地利用类型进行分类；
10、1.3选择景观格局指数，计算景观格局指数：将处理后的遥感影像导入fragstats软件，进行景观格局指数的计算。
11、所述步骤(2)研究区域沉积环境微生物分子生态网络的建立和网络凝聚力指数的计算，包括以下具体步骤：
12、2.1微生物物种组成的测定：在目标河段建立采样点采集河床沉积物，通过高通量测序技术测定微生物群落物种组成；
13、2.2微生物分子生态网络的建立：基于随机矩阵理论构建了不同沉积环境微生物分子生态网络，分析微生物交互作用模式；
14、2.3计算网络凝聚力指数：依据微生物分子生态网络建立情况，计算出网络凝聚力指数，表征生态系统的稳定性。
15、所述步骤1.2土地利用信息的提取，包括以下具体步骤：
16、(1)从获取研究流域的landsat etm+遥感影像数据；
17、(2)对研究流域的遥感影像数据进行预处理，具体包括：
18、(a)几何校正：在地形图上选取40-50个地物点作为地面控制点，这些点均匀的分布在遥感图像上，采用二次多项式及三次立方卷积插值法对影像进行几何纠正，公式为：
19、
20、
21、式中，x，y为待校正图像上的像元坐标；fx，fy为重采样校正畸变函数；u、v为校正函数图像空间中每个待输入像元点的位置；aij、bij为待定系数，是利用地面控制点的待校正图像坐标和参考坐标系中的坐标，按最小二乘法求解的多项式系数；n为多项式的阶数；
22、(b)计算最佳指数，选择最佳波段，其计算公式为：
23、
24、其中，si为第i个波段的标准差，rij两波段的相关系数，
25、指数越大，相应组合影像所包含的信息量就越大，对oif指数从大到小进行排序，最大oif指数对应的波段组合为最佳波段组合；
26、(c)图像融合：将研究流域的landsat etm+全色波段和多光谱波段进行数据融合；
27、(d)遥感影像的自动匹配：利用经过几何校正和图像融合处理的卫星影像作为参考图像，完成其他遥感影像的地理坐标匹配和边缘匹配；
28、(f)图像的裁剪：根据研究区域边界，对遥感影像进行掩膜处理，完成研究流域的遥感图像规则分幅裁剪，进而获取流域的遥感影像；
29、(4)建立土地分类体系：根据研究流域的实际情况，将流域的土地利用分为耕地、园地、林地、草地、工矿仓储用地、住宅用地、交通运输用地、水域及水利设施用地和其他用地9种土地利用类型；
30、(5)对遥感影像进行分类：利用最大似然法对遥感图像进行监督分类，选择叠加规则为parametric rule，参数规则为maximum likelihood，以像元总数为评价输出统计，并对图像做分类后的处理，采用kappa分析方法对结果进行验证，得到最终的分类结果。
31、所述步骤1.3选择景观格局指数，计算景观格局指数，根据研究流域的特征，选择不同的景观格局指数，包括以下6种：
32、(a)斑块密度，景观中某一类景观要素的单位面积斑块数，计算公式如下：
33、
34、式中，n为某类景观斑块的个数；a为景观要素面积；
35、(b)分维数，用于测定斑块形状的复杂程度，以定量描述景观格局，计算公式如下：
36、
37、式中，p为非欧几何不规则图形的周长，a为非欧几何不规则图形的面积，df是不规则图形边界的分维数；
38、(c)均匀度指数，描述景观里不同生态系统的分配均匀程度，其计算公式如下：
39、
40、hmax＝log2m
41、式中，h是shannon-weaver多样性指数；
42、(d)景观多样性指数，描述不同景观元素面积比重分布的均匀程度及主要景观元素的优势程度，其计算公式如下：
43、
44、式中，m为景观要素类型数目；pi为第i景观类型所占的面积比例；
45、(e)聚集度指数，解释景观组分的最大邻近度，其计算公式如下：
46、
47、式中，gij为类型斑块的像元毗邻数量；max为第i类型斑块像元可能毗邻的最大数量；pi为包含i类型斑块的景观所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(1)计算流域景观格局指数，包括以下具体步骤：
3.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(2)研究区域沉积环境微生物分子生态网络的建立和网络凝聚力指数的计算，包括以下具体步骤：
4.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤1.2土地利用信息的提取，包括以下具体步骤：
5.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤1.3选择景观格局指数，计算景观格局指数，根据研究流域的特征，选择不同的景观格局指数，包括以下6种：
6.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤2.1微生物物种组成的测定，具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变
8.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤2.3计算网络凝聚力指数，具体包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(3)识别关键景观格局指数因子，具体包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(4)构建景观格局指数与微生物分子生态网络凝聚力指数的阈值关系，建立微生物分子生态网络凝聚力指数与景观格局指数的变化规律图，具体步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(1)计算流域景观格局指数，包括以下具体步骤：
3.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤(2)研究区域沉积环境微生物分子生态网络的建立和网络凝聚力指数的计算，包括以下具体步骤：
4.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤1.2土地利用信息的提取，包括以下具体步骤：
5.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤1.3选择景观格局指数，计算景观格局指数，根据研究流域的特征，选择不同的景观格局指数，包括以下6种：
6.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生态网络变化的方法，其特征是所述步骤2.1微生物物种组成的测定，具体步骤包括：
7.根据权利要求1所述的利用景观格局指数预测微生物分子生...
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