本發(fā)明涉及生態(tài)風(fēng)險預(yù)測，尤其涉及一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、青藏高原被稱為“亞洲水塔”，是中國高寒濕地分布最多的區(qū)域，具有極其重要的生態(tài)功能，如生態(tài)蓄水、供水和氣候調(diào)節(jié)，在適應(yīng)全球氣候變化、防止全球水危機(jī)方面起著關(guān)鍵作用，但同時也是最脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之一，受氣候變化和人類活動的綜合影響，一旦遭到破壞，在短期內(nèi)難以恢復(fù)。其中作為人類活動的重要形式之一，道路建設(shè)在其中發(fā)揮著不可忽視的作用的同時，也造成了沿線景觀動態(tài)的改變。

2、一方面，道路建設(shè)往往會穿越自然景觀，對其的直接占用必然分割原有的景觀斑塊，使得原本連續(xù)的自然景觀被切割成多個較小的片段，影響著不同景觀之間的空間配置。另一方面，道路建設(shè)帶來的人類活動增加了對自然景觀的人為干擾，其中在國道等高等級道路其逐漸累積的車流、道路徑流和道路邊坡的侵蝕可能影響濕地水文連通等景觀過程，加劇景觀整體的變化，造成對自然景觀中長期的累積影響。

3、目前道路景觀影響研究主要聚焦探討道路對整體生態(tài)系統(tǒng)的影響，而對不同類型濕地景觀的進(jìn)一步分析相對較少。因此定量探究道路路域不同濕地景觀類型的變化，有助于明晰路域范圍內(nèi)不同濕地的分布規(guī)律，為道路管理及濕地健康維持提供科學(xué)依據(jù)。

4、景觀生態(tài)風(fēng)險指自然或人為因素影響下景觀格局與生態(tài)過程相互作用可能產(chǎn)生的不利后果，可以有效分析和反映出區(qū)域生態(tài)過程與功能的變化。道路建設(shè)造成了自然景觀如濕地等斑塊之間的破碎化，增大了景觀層面的脆弱性，使得道路周圍區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險改變。目前道路對生態(tài)風(fēng)險的影響研究中多以路網(wǎng)層面展開，而在路域?qū)用嫔系难芯枯^少，集中在生態(tài)風(fēng)險分析及變化規(guī)律上。

5、路域道路影響研究中，通常可分為兩種情形，一種是無道路景觀的研究，反映的道路帶來的人類活動與經(jīng)濟(jì)發(fā)展對沿線景觀的間接改變；另一種是有道路景觀的研究，在前者的基礎(chǔ)上突出了道路景觀對周圍景觀的直接切割，凸顯了道路對景觀生態(tài)風(fēng)險影響的疊加。然而，現(xiàn)有研究通常只注重于對道路周圍景觀改變造成的生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行分析，較少探究道路直接切割對生態(tài)風(fēng)險的作用，缺乏兩種不同道路情形下生態(tài)風(fēng)險對比，亟需定量探究道路作為景觀元素對景觀生態(tài)風(fēng)險疊加影響的大小。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法及系統(tǒng)，實時監(jiān)測濕地景觀的生態(tài)風(fēng)險狀態(tài)，并在風(fēng)險值超過預(yù)設(shè)閾值時發(fā)出預(yù)警，為濕地保護(hù)和管理決策提供及時信息。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，包括以下步驟：

3、s1、獲取研究區(qū)的多源數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和信息融合；

4、s2、利用景觀干擾度和景觀脆弱度，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型；

5、s3、通過對道路橫向距離和縱向距離的生態(tài)風(fēng)險梯度變化進(jìn)行統(tǒng)計，分析景觀格局；

6、s4、基于景觀干擾度和景觀脆弱度指數(shù)，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)；

7、s5、基于生態(tài)風(fēng)險評估模型的結(jié)果，設(shè)計開發(fā)路域濕地景觀生態(tài)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

8、優(yōu)選的，在步驟s1中，基于衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取研究區(qū)濕地景觀的時空變化數(shù)據(jù)；基于三維激光技術(shù)獲取地形和濕地空間結(jié)構(gòu)信息；基于無人機(jī)技術(shù)獲取濕地景觀的高分辨率影像和視頻資料；基于歷史數(shù)據(jù)對歷史土地利用和道路矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

9、優(yōu)選的，在步驟s2中，利用景觀干擾度和景觀脆弱度，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型，進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險評價；

10、其中，景觀干擾度ei為生態(tài)系統(tǒng)受外界干擾的影響程度，外界干擾越強(qiáng)烈，系統(tǒng)生態(tài)風(fēng)險就越大，如下所示：

11、ei＝aci+bqi+cdqi

12、其中，a、b、c代表權(quán)重，分別為0.5、0.3和0.2；ci為景觀破碎度，qi為景觀分離度，dqi為景觀優(yōu)勢度。

13、優(yōu)選的，景觀破碎度ci，如下所示：

14、

15、景觀分離度qi，如下所示：

16、

17、景觀優(yōu)勢度dqi，如下所示：

18、

19、其中，ni表示景觀類型i的斑塊數(shù)，ai表示景觀類型i的面積，n代表所有景觀類型的總斑塊數(shù)，a代表景觀的總面積，bi代表斑塊i出現(xiàn)的樣方數(shù)，b代表總樣方數(shù)，si代表斑塊i的面積，s代表樣方總面積。

20、優(yōu)選的，在步驟s4中，景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)eri表示景觀受到外界干擾后的生態(tài)風(fēng)險大小，采用fragstats?4.2進(jìn)行計算，如下所示：

21、

22、其中，ski表示第k個采樣區(qū)景觀類型i的面積，sk為第k個采樣區(qū)的總面積，ei為景觀類型i的干擾度，fi為景觀類型i的脆弱度，n為景觀類型總數(shù)。

23、優(yōu)選的，一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警系統(tǒng)，采用經(jīng)典的三層架構(gòu)模式，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層；

24、表示層負(fù)責(zé)與用戶交互，提供直觀的ui界面，使用戶能夠輕松配置參數(shù)、查看數(shù)據(jù)和接收預(yù)警；

25、業(yè)務(wù)邏輯層處理系統(tǒng)核心功能，確保數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和及時性；

26、數(shù)據(jù)訪問層管理數(shù)據(jù)的存儲、檢索和維護(hù)，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

27、優(yōu)選的，預(yù)警功能實現(xiàn)過程如下：

28、基于預(yù)設(shè)的風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)警模塊，自動判斷濕地景觀是否面臨潛在風(fēng)險；當(dāng)檢測到風(fēng)險指標(biāo)超出安全閾值，系統(tǒng)將立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，通過郵件、短信、應(yīng)用通知的方式，向相關(guān)管理人員和決策者發(fā)送實時警報；預(yù)警模塊具備預(yù)警歷史記錄的功能，允許用戶回顧和分析預(yù)警事件，以優(yōu)化未來的監(jiān)測和響應(yīng)策略。

29、因此，本發(fā)明采用上述一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法及系統(tǒng)，實時監(jiān)測濕地景觀的生態(tài)風(fēng)險狀態(tài)，并在風(fēng)險值超過預(yù)設(shè)閾值時發(fā)出預(yù)警，為濕地保護(hù)和管理決策提供及時信息。

30、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，其特征在于：在步驟s1中，基于衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取研究區(qū)濕地景觀的時空變化數(shù)據(jù)；基于三維激光技術(shù)獲取地形和濕地空間結(jié)構(gòu)信息；基于無人機(jī)技術(shù)獲取濕地景觀的高分辨率影像和視頻資料；基于歷史數(shù)據(jù)對歷史土地利用和道路矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，其特征在于：在步驟s2中，利用景觀干擾度和景觀脆弱度，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型，進(jìn)行景觀生態(tài)風(fēng)險評價；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，其特征在于，景觀破碎度ci，如下所示：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法，其特征在于，在步驟s4中，景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)eri表示景觀受到外界干擾后的生態(tài)風(fēng)險大小，采用fragstats?4.2進(jìn)行計算，如下所示：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法的預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：采用經(jīng)典的三層架構(gòu)模式，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)警功能實現(xiàn)過程如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于生態(tài)風(fēng)險預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：S1、獲取研究區(qū)的多源數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和信息融合；S2、利用景觀干擾度和景觀脆弱度，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險評價模型；S3、通過對道路橫向距離和縱向距離的生態(tài)風(fēng)險梯度變化進(jìn)行統(tǒng)計，分析景觀格局；S4、基于景觀干擾度和景觀脆弱度指數(shù)，構(gòu)建景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)；S5、基于生態(tài)風(fēng)險評估模型的結(jié)果，設(shè)計開發(fā)路域濕地景觀生態(tài)風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明采用上述一種基于風(fēng)險預(yù)測的路域濕地生態(tài)評價預(yù)警方法及系統(tǒng)，實時監(jiān)測濕地景觀的生態(tài)風(fēng)險狀態(tài)，并在風(fēng)險值超過預(yù)設(shè)閾值時發(fā)出預(yù)警，為濕地保護(hù)和管理決策提供及時信息。

技術(shù)研發(fā)人員：張東水,韓用順,李泳興,李同生,陳亮晶,王璨,方軍,王艷軍,寧哲,劉麗紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19