一种防护林体系格局调控方法技术

本发明专利技术公开了一种防护林体系格局调控方法，包括步骤：S1，获取各时期流域土地利用景观特征，并分析流域土地利用格局的演变特征；S2，利用主成分分析法，分析流域景观类型变化的驱动因子，以及流域土地利用变化的主要驱动力；S3，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境以及生物多样性保护方面分析和比较各时期流域的生态服务功能情况；S4，采用灰色线性规划方法和Clue-s模型动态模拟，得出流域的景观优化配置方案。本发明专利技术通过对不同时间序列的卫星影像的处理，揭示景观格局变化与自然、社会经济活动之间的关系，分析影响景观格局演变的驱动机制，构建了基于景观生态学的防护林体系格局调控方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及景观结构优化领域，特别是涉及。
技术介绍
防护林指具有目标防护(如防止雪崩、泥石流、干旱风等)或直接防护功能的森林生态系统。防护林同时应具备立地防护功能以及游憩、固碳、生物多样性保护等功能。土地利用是地球表面的社会利用状态，是人类为其生存通过较完善的生物和技术的活动，对土地进行长期或周期性的经营所表现的景观。土地利用格局通常是指景观的空间结构特征。景观结构与生态过程相结合的格局分析是土地利用格局研究的发展方向。土地利用是一个动态的过程，随着人口急剧增长，人类活动对自然环境的影响日益显著，土地利用的变化导致景观结构或土地利用格局(自然状态的土地覆被格局)发生变化。对土地利用时空格局分析，是流域尺度土地利用变化的基本前提。随着感信息技术(旧)与地理信息系统(GIQ的迅速发展，能快速大面积监测土地利用/森林植被动态，采用多数据源、多尺度、多时相的手段，将遥感技术与非遥感信息密切匹配，可获取研究区域内空间格局变化。当前土地利用总体规划中，由于工业化、城市化的快速发展，使得生态用地特别是防护林用地保护的形势日益严峻，统筹协调土地利用任务更加艰巨。景观生态学在土地利用格局规划的实践应用中有着深厚的理论基础。景观生态学在与土地资源的优化利用相结合的过程中形成了景观生态规划的适宜性评价、过程分析与模拟、空间格局优化等研究方法，成为土地资源利用空间生态优化的有效途径。但迄今为止，土地利用结构优化研究多关注土地利用数量结构优化，却忽视了土地利用空间格局对诸多生态过程的影响。现有的土地利用规划体系没有充分吸收生态学理论，景观生态学在土地利用格局规划中的应用还停留在理论探讨阶段，缺乏以空间规划的形式使之落实到土地利用的具体操作层面的方法和途径。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何以实现景观生态学优化为目标构建基于景观生态学的防护林体系格局调控方法。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，提供，包括步骤Si，获取各时期流域土地利用景观特征，并分析流域土地利用格局的演变特征；S2，利用主成分分析法，分析流域景观类型变化的驱动因子，以及流域土地利用变化的主要驱动力；S3，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境以及生物多样性保护方面分析和比较各时期流域的生态服务功能情况；S4，采用灰色线性规划方法得出优化方案，并利用Clue-s模型动态模拟得出流域的景观优化配置方案。优选地，在所述步骤Sl中，利用探测器从不同的角度、不同的高度探测各时期流域土地利用景观特征。优选地，在所述步骤Sl中，利用景观斑块特征指数、景观异质性指数、景观多样性指数和景观类型转移矩阵分析流域土地利用格局的演变特征。优选地，在步骤S2中，利用逻辑斯蒂逐步回归分析土地利用及其与驱动因子之间的关系，根据分析结果获得土地利用类型的空间分布概率。优选地，在步骤S4中，Clue-s模型动态模拟包括利用非空间模块通过分析包括人口、社会经济以及政策法规的土地利用变化驱动因素，计算每年研究地区对不同土地利用类型的需求变化，以及利用空间模块通过对土地利用的经验分析、空间变异分析以及动态模拟预测土地利用分布格局变化。优选地，通过历史趋势外推、系统动力学仿真或者经济学模型预测方法计算每年研究地区对不同土地利用类型的需求变化。优选地，每年研究地区对不同土地利用类型的需求变化计算结果是以年为步长的总量需求变化序列数据。优选地，将所述总量需求变化序列数据输入到空间模型以预测土地利用分布格局变化。优选地，所述Clue-s模型动态模拟还包括根据土地利用系统中不同土地利用类型变化的历史情况以及未来土地规划的实际情况设置不同土地利用类型的稳定程度。优选地，所述Clue-s模型动态模拟还包括通过综合分析土地利用的空间分布概率、土地利用变化规则和土地利用分布现状图，对土地利用需求进行空间分配。(三)有益效果本专利技术以流域为背景，以实现景观生态学优化为目标，在分析与认知景观生态学基本原理及其土地利用规划实践中运用基础上，探寻了实现景观格局优化的景观生态学途径。通过对不同时间序列的卫星影像的处理，揭示景观格局变化与自然、社会经济活动之间的关系，分析影响景观格局演变的驱动机制，构建了基于景观生态学的防护林体系格局调控方法。附图说明图1是怀柔水库流域2008年各景观类型面积百分比示意图2是怀柔水库各年份各景观类型所占面积的百分比值 图3是怀柔水库流域各年份景观类型斑块数目示意图4是怀柔水库流域各年份景观类型最大斑块面积指数图5是怀柔水库流域各年份景观类型平均斑块面积指数图6是怀柔水库流域各年份景观类型斑块面积标准差指数图图7是怀柔水库流域各年份景观类型景观形状指数图8是怀柔水库流域各年份景观类型平均斑块形状指数图9是怀柔水库流域各年份景观类型斑块密度指数图10是怀柔水库流域各年份景观类型斑块边缘密度指数图；图11是怀柔水库流域各年份景观类型周长面积比分维数指数图；图12是怀柔水库流域各年份景观类型聚合度指数图；图13是怀柔水库流域各年份景观类型平均最近邻近距离指数图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。该实施方式结合马尔柯夫模型，对区域内土地利用/森林植被格局动态变化进行分析研究。马尔柯夫模型是利用某一变量的现状和动向去预测未来的状态及动向的一种分析手段，是研究某一事物的状态及状态之间转移规律的随机过程，它通过对to时刻事件不同状态的初始概率及状态之间的转移关系来研究to+t时刻状态的变化趋势(何鑫，李琼芳，2004)。马尔柯夫过程是一种特殊的随机运动过程。如果随机过程X(Ii)在时刻(t+Ι)状态的概率分布只与时刻t的状态有关，而与t以前的状态无关，则称随机过程X(η)为一个马尔柯夫链。在t时刻它处于状态Xi，在t+Ι时刻，它将以概率Pij处于状态Xj，而转移概率Pij则反映了各种随机因素的影响。其条件概率本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种防护林体系格局调控方法，其特征在于，包括步骤：Ｓ１，获取各时期流域土地利用景观特征，并分析流域土地利用格局的演变特征；Ｓ２，利用主成分分析法，分析流域景观类型变化的驱动因子，以及流域土地利用变化的主要驱动力；Ｓ３，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境以及生物多样性保护方面分析和比较各时期流域的生态服务功能情况；Ｓ４，采用灰色线性规划方法得出优化方案，并利用Ｃｌｕｅ－ｓ模型动态模拟得出流域的景观优化配置方案。

【技术特征摘要】
1.一种防护林体系格局调控方法，其特征在于，包括步骤S1，获取各时期流域土地利用景观特征，并分析流域土地利用格局的演变特征；S2，利用主成分分析法，分析流域景观类型变化的驱动因子，以及流域土地利用变化的主要驱动力；S3，从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境以及生物多样性保护方面分析和比较各时期流域的生态服务功能情况；S4，采用灰色线性规划方法得出优化方案，并利用Clue-s模型动态模拟得出流域的景观优化配置方案。2.如权利要求1所述的防护林体系格局调控方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，利用探测器从不同的角度、不同的高度探测各时期流域土地利用景观特征。3.如权利要求1所述的防护林体系格局调控方法，其特征在于，在所述步骤Sl中，利用景观斑块特征指数、景观异质性指数、景观多样性指数和景观类型转移矩阵分析流域土地利用格局的演变特征。4.如权利要求1所述的防护林体系格局调控方法，其特征在于，在步骤S2中，利用逻辑斯蒂逐步回归分析土地利用及其与驱动因子之间的关系，根据分析结果获得土地利用类型的空间分布概率。5.如权利要求1所述的防护林体系格局调控方法，其特征在于，在步骤S4中，Clue-s 模型动态模拟包括利...

【专利技术属性】
技术研发人员：余新晓，陈丽华，贾国栋，李轶涛，吴海龙，牛健植，樊登星，史宇，信忠保，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：11