基于遥感与生态服务模型的青岛市生态保护重要性评价

生态保护重要性评价是“双评价”的重要组成部分，是合理规划国土空间的重要依据。提出一种将遥感数据作为主要驱动数据，采用生态服务模型与生态敏感性指数相结合的生态保护重要性评价方法，定量评价了2018年青岛市陆域的生态保护等级。依据“双评价”标准，综合考虑区域内重要生态服务功能区、生态脆弱区和生态保护因子，划定青岛市生态保护重要性，并根据生态保护红线对评价结果进行验证和分析。结果表明：基于遥感与生态服务模型的生态保护重要性评价方法能够较好地评价区域生态保护重要性，青岛市生态保护重点区面积为1 125.57 km²，约占全市陆域面积的10.34 %，主要分布在青岛市东部的崂山片区、西南部的胶南山区以及北部的大泽山片区等生态系统服务功能较为丰富且生态敏感性较高的部分地区。研究提出的生态保护重要性评价方法为“双评价”工作的开展提供了良好的技术支撑，评价结果对于科学合理地编制城市发展规划和建设生态文明城市具有重要的参考价值。     

数据与技术驱动下的人类活动对生态系统的影响及评价研究——“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊序言

本期《科研信息化技术与应用》的“人类活动的数量化表征与生态效应”专刊刊登了 11 篇文章,涉及了不同的主题,其中综述性论文 2 篇,研究性论文 9 篇。综述文章分别对城市研究中多源地理大数据的应用和大数据在生态环境监测评价中的应用进行了总结和热点论述。研究性论文方向之一是针对人类活动的数量化表达开展分析,主要是利用灯光数据刻画建设用地的扩展、卫星数据提取干扰特征、无人机刻画公路建设与灾害监测方面的应用和通过构建人类活动强度指数分析对自然遗产地的影响。其二是生态评价和管理信息化方面的研究,主要包括自然保护区与湿地公园的信息化数据库的构建,可以体现人类活动与景观服务的数据化框架;河岸带缓冲区的地理信息图谱方法,可以较好地反应生态空间格局与土壤侵蚀之间的关系,基于 MODIS 影像和模型分析的方法能够揭示生物多样性的空间分布,用于生态保护红线的划定;城市遥感地表能量的反演与定量分级,也能很好地揭示城市开敞空间的特征与影响,为城市规划提供科学依据。     

面向资源本体的山地生物多样性空间分析研究*

研究了面向山地生物多样性保护的资源本体空间分析问题;建立了基于Mereotopology与定位理论的山地多层生物资源本体模型,并在此基础上完成了数字峨眉资源环境动态监测系统。实验证明,该系统不仅存储了峨眉山自然保护区内濒危物种的分布、植被、气候等丰富的资源信息,而且通过空间分析技术,揭示了保护对象与生境的存在状态、破碎程度和变化趋势之间的内在关系。本研究为本体论与山地生物多样性保护工作相结合探索了一条新的途径。     

县域尺度生物多样遥感监测与评价研究

针对国内缺少系统性生物多样性遥感评价技术方法与案例的现状,结合国家重点生态功能区县域生物多样性评价工作要求,基于遥感技术优势与特点,建立了县域尺度生物多样性遥感监测与评价方法,并开展实例应用,动态监测了研究区生物多样性时空变化情况。监测结果显示:研究区生物多样性在2000~2010年以降低区域为主,其面积占研究区总面积的77.24%,而提高区域只占22.58%。通过实例分析表明:所建立的方法能够监测县域尺度的生物多样性现状及其时空变化情况,能在"面"尺度上获取生物多样性空间信息,相对于生态调查的传统方法,具有时效性强、操作简便、效率高等优势,可以应用于县域尺度生物多样性监测与评价。     

3S技术在生物多样性研究中的应用

随着生物多样性问题的日益突出,对生物多样性的研究与保护提出了更高的要求。但由于传 统调查方法的局限性,迫切需要新的技术支持。将3S技术应用于生物多样性研究,一方面可以弥补 传统调查手段的不足,另一方面为生物多样性的调查研究提供了新的途径与技术支持。在总结3S 技术在生物多样性研究中的应用现状的基础上,对其应用发展前景进行了展望,指出了3S技术在 生物多样性研究中的系统化应用正朝着数据表达的可视化、综合研究和网络化、构件化以及智能化 的方向发展。     

基于生态风险评估的湄公河流域生态网络识别

识别生态网络能够提高区域景观连通性和生物多样性，是维持区域生态安全的重要手段。以湄公河流域为研究区，通过形态学空间格局分析（MSPA）、生态系统服务重要性评估与连通性评价综合识别生态源地。采用空间主成分分析（SPCA）构建湄公河流域生态风险评估指数，并借助其修正土地利用/覆被生态阻力系数得到生态阻力面。最后，利用最小累积阻力模型（MCR）和电流理论提取生态廊道、生态节点、生态障碍点等生态网络关键结构。结果表明：(1)湄公河流域整体生态风险偏低，生态风险等级为中等及以下的区域占76.93%。(2)由生态风险评估指数修正后的生态阻力充分挖掘出同一土地利用/覆被类型不同生态斑块之间的阻力差异，更符合实际情况。(3)湄公河流域生态源地以林地和水体为主，面积为63.8万km2，占总面积的10.92%。(4)研究共提取生态廊道74条，生态节点86个，生态障碍点37个，为湄公河流域开展生态保护与修护、维护生物多样性、调整土地利用政策提供参考。     

生物多样性数据 Gap 分析工作流

生物多样性科学研究、保护与持续利用离不开准确、详实的生物多样性分布数据。近年来,随着计算机信息技术与生物多样性信息学的发展,生物多样性数字化数据得到快速、大量积累。同时也难免存在一些问题,例如数据来源众多、标准不统一、质量参差不齐,影响其共享与充分利用,并且在类群覆盖、采样时间和地理分布上存在一定的空缺 (Gaps),导致目前的生物多样性数据能否全面客观地描述生物多样性存在疑问。生物多样性数据 Gap 分析(BiodiversityDataGapAnalysis,BDGA) 的目的就是对现有数据进行完整性和可靠性评估,为今后的生物多样性调查与研究工作提供决策支持,帮助相关研究人员在应用生物多样性数据时对数据客观性和可用性进行判断。本研究旨在探讨如何建立 BDGA 工作流,着重阐述 BDGA 的基本方法、相关工具与流程。     

结合纹理特征的SVM岛礁信息提取分析

海岛生态系统具有丰富的生物多样性和重要的生态功能,近年来,我国海岛的生态环境正遭受人类活动的严重破坏,目前,需要通过海岛调查来掌握海岛利用信息,为保护和修复海岛生态环境提供技术支撑。运用高空间分辨率影像,基于珊瑚礁岛的遥感特性,耦合纹理特征,借助支持向量机良好的分类性能,特别在小样本、非线性及高维特征空间具有较好的泛化能力,构造支持向量机理论与算法。针对珊瑚礁岛信息提取,对SVM的核函数进行比较,可获得较为理想的函数,融合纹理变化参数能够较好地区分礁坪与沙滩,能够有效提取建筑用地信息。在此基础上,运用SVM方法再次进行分类,对图像进行预处理可提高分类精度,精度可达77.8%。     

武夷山九曲溪湿地鸟类物种辨识

唐庆和, 唐兆园等人在2006年12月～2008年3月采用“点样线法”对九曲溪生态保护区湿地鸟类多样性进行了调查研究, 共记录鸟类65种. 近年来, 随着数字图像识别技术的快速发展, 对动、植物物种的鉴别已成为一个热门的研究领域. 本文在保护九曲溪水生鸟类的前提下, 使用图形分析技术对鸟类物种进行辨识研究;使用SVM决策树法, 对鸟类颜色图表(包括形状, 颜色和纹理)进行深入分析和研究, 提出一套分类方法. 该方法的应用将更有效的识别九曲溪湿地鸟类物种, 为鸟类生物多样性研究及保护提供科学依据.     

土壤环境中重金属生物有效性评价方法及其环境学意义

重金属生物有效性是衡量重金属元素迁移性和生态影响的关键参数,在生态地球化学评价中有重要的作用。国土资源部目前进行的新一轮多目标区域生态地球化学调查与评价,使重金属生物有效性受到进一步的重视。本文评述国际上基于化学和基于生物学两种对生物有效性概念理解及其分歧,评价各种生物有效性评价方法发生的背景、应用范围和优缺点。物理化学法和土壤生物学评价法是两类主要的生物有效性评价方法,经常使用的包括化学总量预测法、化学一步提取法、顺序提取法、自由离子活度法(唐南膜平衡法)、植物指示法、微生物学评价法等。各种方法间往往相互独立,尚未形成被一致接受的方法,从而影响了生物有效性在风险评价和污染治理等工作中的应用。未来发展的重点是,进一步加强重金属生物有效性的理论研究,实现土壤学、化学和生物学的融合,将评价方法统一化和标准化,提高数据的可靠性和对比性,同时将越来越多地应用于我国多目标生态地球化学调查与评价,提高调查质量和服务水平。     

Modelling with stakeholders to integrate biodiversity into land-use planning – Lessons learned in Réunion Island (Western Indian Ocean)

This paper considers participatory modelling to integrate biodiversity conservation into land use planning and to facilitate the incorporation of ecological knowledge into public decision making for spatial planning. Réunion Island has experienced rapid urban and agricultural expansion, which threaten its unique biodiversity. In this context, we designed three participatory modelling sequences, involving overall 24 multidisciplinary researchers and stakeholders. The sequences aimed: (1) to map land-use and biodiversity, (2) to develop a conservation plan following systematic conservation planning principles using a spatial optimization tool (MARXAN) and (3) to simulate coupled land-use/conservation scenarios using a multi-agent system (MAS). The conservation plan confirms that priority areas for biodiversity protection are located on the coast where rapid land-use changes occur. Nevertheless, stakeholders from the urban and agricultural sector did not participate to this sequence. Indeed, conservation planning tools are useful to locate conservation priorities but they have to be designed with stakeholders to be accepted as negotiation tool. Besides, the researchers engaged in this second sequence were perceived as conservation stakeholders rather than holders of scientific knowledge. In the third sequence, the researchers involved adopted the stance of facilitating the elicitation of each stake and gathered trust from stakeholders. Overall, we conclude that the participatory development of land-use simulation models should be promoted to explore alternative scenarios for biodiversity conservation with stakeholders. In a situation of land-use conflict, a gradual and sequential participatory modelling approach should be implemented to fit into public decision-making processes.     

量化风险的等级保护测评方法及平台设计

研究了等级保护测评的相关技术,针对当前等级保护测评中存在的典型问题,如风险分析不够准确、测评效率低、测评结果客观性不足等,提出一种量化风险的等级保护测评模型,将系统业务重要性因素引入风险分析环节,能较为可观的量化风险.基于该模型,设计并实现了分布式的等级测评平台(RQEP),能大大提升等级测评的效率,使测评过程更加规范化、标准化.     

大数据在我国生态环境监测与评价中的应用与问题

本文首先论述了大数据的内涵及与生态环境监测有关的大数据特点,阐述了我国生态监测中长期定位观测、卫星遥感技术、无人机技术、物联网技术的应用,生态环境评价中大数据在生态环境质量、生态脆弱性、生态安全和生物多样性评价中的应用,分析了大数据在生态监测与评价中存在的问题,最后归纳总结了大数据在生态环境监测与评价中的发展趋势。     

塔里木河中游植被指数空间数据库设计

受环境因素与人类活动的影响,塔里木河中游地区近年植被长势及分布变化较大,通过对植被的动态监测分析,可为塔里木河生态保育对策的制定及植被保护研究提供科学依据.本文采用面向对象的Geodatabase模型,使用地理信息系统（GIS）对空间、属性数据的管理分析功能,以塔里木河中游为研究区,选取通过遥感图像处理平台ENVI计算得到的2000、2006、2010、2015年四期归一化植被指数（NDVI）为研究数据,通过使用ArcGIS对NDVI进行空间分布特征研究,设计出一种塔里木河中游植被指数空间数据库,以实现空间、属性数据的存储管理一体化.该植被指数空间数据库能直观的反映出研究区植被变化及生长情况.     

Application of system dynamics in analyzing the carrying capacity of water resources in Yiwu City,China

A risk assessment model for water shortage is constructed using a risk analysis method based on the information diffusion theory. The application of this model is demonstrated in the city of Yiwu in Zhejiang Province, China. Based on the analytical results from a small sample, this study indicates that the present model is more stable and effective than the traditional model. Risk assessment results are used to analyze the carrying capacity of water resources from an ecological angle. For this study, the carrying capacity of water resources is defined as the maximum volume of water suitable for supporting human activity in certain stages of social development that can be borne by water resources under favorable ecological conditions. Further study on Yiwu is also performed, with results indicating that water shortages in this city are not related to types of water source, but can be classified in terms of water quality and conservation. To verify the results of theoretical investigation in this paper, the authors simulate changes in the carrying capacity of water resources under the conditions of future water management policies. This simulation uses the system dynamics (SD) model, based on the historical data collected by the city over the past 20 years and governmental plans to raise inhabitants’ living standards between the present and 2020. The paper simultaneously indicates that both singularly pursuing fast economic development at the expense of the environment and promoting environmental protection via reduced economic development are undesirable for Yiwu. Simultaneously giving consideration to both the economic development and environmental protection is likely to produce better overall results. However, if the present water supply level is maintained but does not increase in the near future, Yiwu's water supply will be unable to satisfy requirements even under this scheme. In this case, the carrying capacity of water resources in the region can only be effectively improved by promoting more efficient use of water and water conservation schemes, as well as strengthening long-term investment in environmental protection.     

Biodiversity assessment based on artificial intelligence and neural network algorithms

Together with its associated economic activities, Biodiversity has the impact of increasing the global environment to an unprecedented extent. Around the world, countries are focusing on resource consumption and the ecosystem's ability to deliver them. The order is effectively preserved, and the decision-makers are in need of biodiversity indicators and knowledge which needs to be common in such a way that they can be utilized effectively. High-throughput environmental sensing technology is an increasingly important global monitoring of the impact of human activities on ecosystems. More recently, with passive acoustic sensors, the boom has provided a wide range of efficient, non-invasive, and taxonomic tools for studying wildlife populations and communities, responding to environmental changes. A proposed best practice criteria and detailed guidelines are to be proposed for achieving scores used in biodiversity assessment studies based on species distribution models. Artificial Intelligence and Neural Network Algorithms are highly efficient for the overall detection of the low model, which improves the usual model, takes much time. To establish a clear trend, biological assessments are used to a lesser extent than in the data and the model evaluation. Artificial Intelligence and Neural Network Algorithms agree with relevant model standards that promote transparency and reproducibility and argues that the implementation of biodiversity assessments will lead to high-quality models and inferences used in the final assessment. The expansion of Artificial Intelligence and Neural Network Algorithms standards and guidelines encourages a wider community to participate in ongoing improvement.     

生态环境状况指数模型在全国生态环境质量评价中的应用

生态环境质量与人类的生存质量密切相关,生态环境质量评价为生态环境质量的治理、改善提供重要参考。本文以全国土地利用遥感监测数据及MODIS的NDVI数据为基础,根据国家环保总局发布的生态环境评价规范,通过GIS空间分析功能提取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数等5个指标,利用综合指数法计算全国范围的生态环境质量指数,对2005年全国范围进行生态环境评价,将全国生态环境质量分为5级。结果表明,2005年全国生态状况整体一般,西部较差,东部较好,有呈阶梯分布的趋势。