【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生态保护与修复，特别是涉及一种天然草原植被群落结构权衡配置方法、设备及介质。
技术介绍
1、草原退化是全球性的生态问题，近年来，在气候变化叠加人类活动的影响下，半干旱草原植被群落发生逆向演替、群落结构被破坏，进而引起草地荒漠化、盐碱化、河道断流、湿地萎缩、湖泊水位下降等草原生态水文退化问题。中国对草地保护和生态修复的重视程度不断提高，退化草地生态修复是中国当前亟待解决的重大难题和艰巨任务。在自然条件下，退化草原通过植被自然演替恢复需要相当长的时间，合理的人工干预可加快生态恢复进程，人为的修复措施是加快草地恢复的必不可少的手段。
2、中国草地生态修复的研究一直以来对植被群落生态水文功能协同提升的重视程度不够，导致草地先退化-后治理-再退化-再治理的现象普遍，草地的退化状况仍未得到改善。水分影响植被群落的稳定性，是干旱、半干旱地区植被建设最重要的制约因子，目前草地生态系统恢复成效低的主要原因是没有顾及不同植被群落耗水与水资源补给之间的差异，草地水分与植物生长供需严重失调，不合理的植被群落结构难以实现草地生态水文协同可持续发展目标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种天然草原植被群落结构权衡配置方法、设备及介质，以配置合理的植被群落结构，解决现有技术对草原生态系统保护与修复难以顾及生态水文协同提升的难题，破解以牺牲水资源为代价的生态治理不可持续的突出问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种天然草原植被群落
4、获取遥感数据和生态调查数据，并根据所述遥感数据和所述生态调查数据确定植被群落生长特征；
5、获取高程数据和流域观测数据，并根据所述高程数据、所述遥感数据和所述流域观测数据确定植被群落分布特征；
6、基于所述遥感数据、所述生态调查数据、所述高程数据和所述流域观测数据构建植被群落耗产水模型，并根据所述植被群落耗产水模型确定植被群落耗产水特征；
7、根据所述植被群落生长特征、所述植被群落分布特征和所述植被群落耗产水特征构建天然草原植被群落结构权衡配置模型；
8、对所述天然草原植被群落结构权衡配置模型进行求解，得到天然草原植被群落结构配置方案；所述天然草原植被群落结构配置方案包括：植被群落类型与分布位置。
9、可选地，获取遥感数据和生态调查数据，并根据所述遥感数据和所述生态调查数据确定植被群落生长特征，具体包括：
10、获取遥感数据和生态调查数据；所述生态调查数据包括采用植被、土壤采集法进行野外原位生态调查获取的土壤和植被数据；
11、根据所述遥感数据确定植被指数；所述植被指数包括：归一化植被指数、叶面积指数和净初级生产力指数；
12、根据所述生态调查数据确定土壤指标和植被指标；所述土壤指标包括：土壤养分、土壤含水量、土壤酸碱度、土壤粒径和土壤紧实度；所述植被指标包括：植物群落物种名称、高度、盖度和地上地下生物量；
13、采用统计学方法，根据所述植被指数、所述土壤指标和所述植被指标确定植被群落生长特征。
14、可选地，获取高程数据和流域观测数据，并根据所述高程数据、所述遥感数据和所述流域观测数据确定植被群落分布特征，具体包括：
15、获取高程数据和流域观测数据；所述流域观测数据包括流域及其周边气象站、雨量站、水文站、地下水监测站和生态系统通量站的观测数据；
16、根据所述高程数据和所述遥感数据确定流域边界和地形地貌特征；
17、根据所述流域观测数据确定水文气象特征和土壤水热条件；
18、根据所述流域边界、所述地形地貌特征、所述水文气象特征和所述土壤水热条件确定植被群落分布特征。
19、可选地，基于所述遥感数据、所述生态调查数据、所述高程数据和所述流域观测数据构建植被群落耗产水模型，并根据所述植被群落耗产水模型确定植被群落耗产水特征，具体包括：
20、基于所述遥感数据、所述生态调查数据、所述高程数据和所述流域观测数据确定多源气象、土壤、植被和地表反射率数据，并融合深度学习模型，构建植被群落耗产水模型；所述植被群落耗产水模型包括：用于模拟耗水的植被冠层-土壤包气带蒸散模块和用于模拟产水的基于hydrods-1d模型框架的水分运移模块；
21、根据所述植被群落耗产水模型确定植被群落耗产水特征。
22、可选地，根据所述植被群落生长特征、所述植被群落分布特征和所述植被群落耗产水特征构建天然草原植被群落结构权衡配置模型，具体包括：
23、根据所述植被群落生长特征、所述植被群落分布特征和所述植被群落耗产水特征，以植被群落类型与分布位置作为决策变量，以生态服务功能和水文服务功能权衡目标最大化作为目标函数，并针对草地面积、草畜平衡、植被群落耗水与产水、土壤性质、土壤养分、生态服务功能目标和水文服务功能目标确定约束条件，构建天然草原植被群落结构权衡配置模型。
24、可选地，所述目标函数的表达式为：
25、
26、其中，f表示目标函数；ω1表示生态服务功能权衡系数；ω2表示水文服务功能权衡系数；i表示植被群落类型；j表示单位栅格空间位置；n表示植被群落类型数量；m表示单位栅格数量；k表示第k种生态服务功能；k'表示第k'种水文服务功能；αk表示第k种生态服务功能的权重；βk'表示第k'种水文服务功能的权重；xij表示第j个单位栅格空间是否分配第i类植被群落，是一个0-1变量，xij＝1表示分配第i类植被群落，xij＝0表示不分配第i类植被群落；vij,k表示第j个单位栅格空间分配的第i类植被群落的第k种生态服务功能值；hij,k'表示第j个单位栅格空间分配的第i类植被群落的第k'种水文服务功能值。
27、可选地，所述约束条件包括：草地面积约束、草畜平衡约束、植被群落耗水约束、植被群落产水约束、土壤性质约束、土壤养分约束、生态服务功能目标约束、水文服务功能目标约束、栅格约束和非负约束；
28、所述草地面积约束的表达式为：
29、
30、其中，stl表示草地总面积；
31、所述草畜平衡约束的表达式为：
32、
33、其中，ga表示草地实际载畜量；gt表示草地理论载畜量；g1表示暖季载畜量；t1表示暖季放牧时间；g2表示冷季载畜量；t2表示冷季放牧时间；f'表示总产草量；e表示总食草量；γ'表示产草量年变率；λi表示放牧草地利用率；λ'i表示打草草地利用率；f1,i表示放牧草地第i类植被群落单位面积可食草量；xij，a表示放牧草地第i类植被群落面积；f2,i表示打草草地第i类植被群落单位面积可收割草量；xij，b表示打草草地第i类植被群落面积；
34、所述植被群落耗水约束的表达式为：
35、
36、其中，ct表示t时段草地总耗水量；wt表示t时段草地生态补水量；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，获取遥感数据和生态调查数据，并根据所述遥感数据和所述生态调查数据确定植被群落生长特征，具体包括：
3.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，获取高程数据和流域观测数据，并根据所述高程数据、所述遥感数据和所述流域观测数据确定植被群落分布特征，具体包括：
4.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，基于所述遥感数据、所述生态调查数据、所述高程数据和所述流域观测数据构建植被群落耗产水模型，并根据所述植被群落耗产水模型确定植被群落耗产水特征，具体包括：
5.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，根据所述植被群落生长特征、所述植被群落分布特征和所述植被群落耗产水特征构建天然草原植被群落结构权衡配置模型，具体包括：
6.根据权利要求5所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：
8.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，对所述天然草原植被群落结构权衡配置模型进行求解，得到天然草原植被群落结构配置方案，具体包括：
9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1-8中任一项所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，获取遥感数据和生态调查数据，并根据所述遥感数据和所述生态调查数据确定植被群落生长特征，具体包括：
3.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，获取高程数据和流域观测数据，并根据所述高程数据、所述遥感数据和所述流域观测数据确定植被群落分布特征，具体包括：
4.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，基于所述遥感数据、所述生态调查数据、所述高程数据和所述流域观测数据构建植被群落耗产水模型，并根据所述植被群落耗产水模型确定植被群落耗产水特征，具体包括：
5.根据权利要求1所述的天然草原植被群落结构权衡配置方法，其特征在于，根据所述植被群落生长特征、所述植被群落分布特征和所述植被群落耗产水特征构建天然草原植被群落结构权衡配置模型，具体包括：
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王怡璇，褚少杰，段利民，刘廷玺，孙金，张桂馨，张波，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，
类型：发明
国别省市：
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