一種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法
【專利摘要】對西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價，提出了一種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法，并對濕地生態(tài)提出保護對策。首先，基于多期遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合人機交互的濕地信息提取方法，對遙感影像提取斑塊面積、斑塊數(shù)等濕地信息指標，對杭州西溪濕地景觀格局變化進行定量分析；其次，在近10年濕地景觀格局變化結(jié)果基礎(chǔ)上，對西溪濕地生態(tài)健康系統(tǒng)進行評價得到綜合評價指數(shù)；最后，對評價結(jié)果分析，提出一種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法。
【專利說明】一種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法 【技術(shù)領(lǐng)域】：
[〇〇〇1] 本發(fā)明是對濕地生態(tài)系統(tǒng)所處狀態(tài)的一種綜合性評價，特別是涉及遙感技術(shù)的濕 地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法。 【背景技術(shù)】：
[0002] 濕地生態(tài)健康評價是對濕地生態(tài)系統(tǒng)所處狀態(tài)的一種綜合性評價。通過濕地生態(tài) 健康評價，能了解濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀況、濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力以及濕地生態(tài) 系統(tǒng)中所產(chǎn)生的反應(yīng)，從而為制定濕地生態(tài)系統(tǒng)保護和恢復(fù)的對策提供依據(jù)。
[0003] 西溪濕地被譽為杭州之"腎"，由于其特殊的水文條件，具有涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、 調(diào)節(jié)氣候、維護生物多樣性等重要生態(tài)功能。然而隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，高強度的人類活 動，在一定程度上對西溪生態(tài)環(huán)境造成了破壞，形成和制定合理的濕地生態(tài)健康綜合評價 方法是極具必要和迫切性的。
[0004] 遙感技術(shù)具有大面積同步觀測、數(shù)據(jù)綜合性、可比性、經(jīng)濟性并允許重復(fù)觀測等特 點，在濕地資源調(diào)查、濕地動態(tài)監(jiān)測及濕地保護中具有廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外利用遙感數(shù) 據(jù)對濕地景觀變化的研究主要采用中等空間分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，但城市濕地因其獨 特的地理位置和景觀特征，經(jīng)常表現(xiàn)出地類斑塊面積較小、分布不均、破碎度高等特點，對 于遙感數(shù)據(jù)的選取有著更高要求。因此，選擇典型的城市濕地研究區(qū)，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上引 入高分辨率遙感數(shù)據(jù)對城市濕地進行基于長時間序列多源遙感的濕地遙感監(jiān)測，了解城市 濕地的演變過程，分析城市濕地空間格局的動態(tài)變化，研究濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方 法，對城市濕地的保護以及城市生態(tài)環(huán)境的修復(fù)有重要的現(xiàn)實意義。
[0005] 本文在遙感和地理信息系統(tǒng)支持下，以西溪濕地為例，對該區(qū)域的濕地景觀格局 變化（包括斑塊數(shù)量和面積、斑塊形狀、景觀破碎度、景觀多樣性變化等）進行動態(tài)分析，在 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價結(jié)果的基礎(chǔ)上，進一步對西溪濕地生態(tài)健康系統(tǒng)綜合評價方法 進行了討論和分析。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有的遙感制圖產(chǎn)品質(zhì)量評價方法的局限性，發(fā)明一種快速、低成本 的基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法，為了解濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀 況、濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨的壓力以及濕地生態(tài)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的反應(yīng)，從而為制定濕地生態(tài)系 統(tǒng)保護和恢復(fù)的對策提供依據(jù)。
[0007] -種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法，所用的是三期高分辨率遙 感影像，所用特征，包括以下幾個步驟：
[0008] 步驟1，結(jié)合濕地的定義及其生態(tài)特征，確定西溪濕地分類系統(tǒng)，將西溪濕地內(nèi)的 類型主要分為：水域、綠地、裸地、建筑等4種一級類別和對應(yīng)的河流、庫塘、沼澤、草地、灌 叢、林地、岸灘、休耕地、建筑、道路等10種二級分類。
[0009] 步驟2,置購2000年IK0N0S多光譜及全色數(shù)據(jù)、2007年QuickBird多光譜及全色 數(shù)據(jù)、2011年W〇rldView2多光譜及全色數(shù)據(jù)等三期高分辨率遙感影像，并按照遙感影像的 分辨率對高程數(shù)據(jù)重采樣，得到高程數(shù)據(jù)重采樣結(jié)果；
[〇〇1〇] 步驟3,通過arcGIS軟件按照濕地分類系統(tǒng)，將濕地內(nèi)的類型分為水域、綠地、裸 地、建筑等4種一級類別和對應(yīng)的河流、庫塘、沼澤、草地、灌叢、林地、岸灘、休耕地、建筑、 道路等10種二級分類，完成對西溪濕地2000年、2007年及2012年的濕地類型解譯和成圖 工作，將10種二級分類分別標記為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10。
[0011] 步驟4,對遙感影像提取斑塊數(shù)量和面積、斑塊形狀、景觀多樣性和景觀破碎度等 濕地信息指標，利用景觀格局軟件FRAGSTATS計算各類指數(shù)，對杭州西溪濕地景觀格局變 化進行定量分析。（景觀格局指數(shù)包括斑塊數(shù)量、斑塊面積、斑塊形狀指數(shù)、香農(nóng)多樣性指 數(shù)、香農(nóng)均度指數(shù)、蔓延度指數(shù)、斑塊平均大小、最大斑塊所占景觀面積的比例等）。
[0012] 步驟5,利用公式
【權(quán)利要求】
1. 一種基于遙感技術(shù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價方法，所用的是三期高分辨率遙感 影像，所用特征，包括以下幾個步驟： 步驟1，結(jié)合濕地的定義及其生態(tài)特征，確定西溪濕地分類系統(tǒng)，將西溪濕地內(nèi)的類型 主要分為：水域、綠地、裸地、建筑等4種一級類別和對應(yīng)的河流、庫塘、沼澤、草地、灌叢、林 地、岸灘、休耕地、建筑、道路等10種二級分類； 步驟2,置購2000年IKONOS多光譜及全色數(shù)據(jù)、2007年QuickBird多光譜及全色數(shù) 據(jù)、2011年W〇rldView2多光譜及全色數(shù)據(jù)等三期高分辨率遙感影像，并按照遙感影像的分 辨率對高程數(shù)據(jù)重采樣，得到高程數(shù)據(jù)重采樣結(jié)果； 步驟3,通過arcGIS軟件按照濕地分類系統(tǒng)，將濕地內(nèi)的類型分為水域、綠地、裸地、建 筑等4種一級類別和對應(yīng)的河流、庫塘、沼澤、草地、灌叢、林地、岸灘、休耕地、建筑、道路等 10種二級分類，完成對西溪濕地2000年、2007年及2012年的濕地類型解譯和成圖工作，將 10種二級分類分別標記為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 ; 步驟4,對遙感影像提取斑塊數(shù)量和面積、斑塊形狀、景觀多樣性和景觀破碎度等濕地 信息指標，利用景觀格局軟件FRAGSTATS計算各類指數(shù)，對杭州西溪濕地景觀格局變化進 行定量分析；景觀格局指數(shù)包括斑塊數(shù)量、斑塊面積、斑塊形狀指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng) 均度指數(shù)、蔓延度指數(shù)、斑塊平均大小、最大斑塊所占景觀面積的比例等； 步驟5,利用公式 II = (丄） 計算斑塊類型面積（CA)，單位：ha，范圍：CA>0, ay = Pij (第i類第j個斑塊）的面積 (m2)； 步驟6,利用公式 計算斑塊所占景觀面積的比例（PLAND)，單位：百分比，范圍：0〈PLAND〈 = 100, Pi =第 i類景觀類型在整個景觀的比例，= (第i類第j個斑塊）的面積（m2)，A =總景觀面 積（m2); 步驟7,利用軟件計算斑塊個數(shù)（NP)，單位：無，范圍：NP> = 1和最大斑塊所占景觀面 積的比例（LPI)，單位：百分比，范圍：0〈LPI〈 = 100 ; 步驟8,利用公式 X.句 MJV = ............， 計算斑塊平均大小（MPS)，單位：ha，范圍：MPS>0 ; 步驟9,利用公式 SHAPE = mmPij 計算形狀指數(shù)（SHAPE)，Pij =由柵格表層數(shù)目決定的斑塊ij的周長，minPij =由柵 格表層數(shù)目決定的斑塊ij的最小周長； 步驟10,利用公式 SHD1 =- ΣΤ:渺Ρ?， 計算香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI)，單位：無，范圍：SHDI> = 0，Pi =第i類斑塊所占整個景 觀面積的比例； 步驟11，利用公式 SHEl = ^ ^i=s(Pi inPi}, Imn 計算香農(nóng)均度指數(shù)（SHEI)，單位：無，范圍：0〈 = SHEI〈 = 1，Pi =第i類斑塊所占整 個景觀面積的比例； 步驟12,利用公式
計算蔓延度指數(shù)（CONTAG)，單位：百分比，范圍：0〈C0NTAG〈 = 100 ; 步驟13,在濕地信息提取方法的支持下，根據(jù)西溪濕地分類系統(tǒng)，制作了西溪濕地空間 分布圖，并統(tǒng)計2007年-2012年間各類型濕地景觀格局動態(tài)變化； 步驟14,根據(jù)各指數(shù)參量，建立生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價模版，主要以香農(nóng)多樣性指數(shù)、 香農(nóng)均度指數(shù)、蔓延度指數(shù)和斑塊形狀指數(shù)為衡量參數(shù)； 步驟15,根據(jù)香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均度指數(shù)、蔓延度指數(shù)和斑塊形狀指數(shù)大小范圍， 形成以優(yōu)、良、差的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評價。
【文檔編號】G06Q50/00GK104103016SQ201410201081
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】李炆炆, 來周翔, 屈千喜, 劉甲紅, 黃軍林, 胡潭高, 張登榮 申請人:杭州師范大學