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基于”PLUS模型+“生态系统服务多情景模拟预测实践技术应用

网友: 文章列表 2024-03-22 05:07:55

基于”PLUS模型+“生态系统服务多情景模拟预测实践技术应用

情景分析方法目前是针对未来生态系统服务权衡和协同性研究最成熟的方法之一。通过建立不同的土地利用情景分析生态系统服务之间的变化和内部相互响应的作用，可为未来土地利用规划情景提出决策性建议。PLUS模型有两大模块，一是基于土地扩张分析策略的规则挖掘框架，二是基于多类型随机补丁种子的CA模型，此外该模型还内嵌了Markov chain，以便于对土地利用数量需要作出预测。PLUS模型能够以一个斑块级土地利用模拟模型，精准模拟土地利用背后的非线性关系变化，实现更加准确地未来不同政策情景下 土地利用对潜在生态系统服务功能的影响。

在未来土地情景演替加剧的情况下，需要开展准确模拟未来 土地利用发展潜力、符合政策指引的多种情景规划、合理准确的模拟生态系统服务的各项功能及其权衡的研究，是满足可持续生态系统服务权衡发展理念的迫切需求。地理空间分析技术的应用将确保这一目标的实现，利用PLUS模型有助于决策者在所需情景条件下通过设定开发驱动参数提前评估和规划土地利用政策。InVEST模型已广泛用于评估生态系统服务。

本内容从数据、方法、实践三方面对生态系统服务多情景预测进行讲解。内容涵盖多源数据的获取、选择与统一；ArcGIS空间数据处理、空间分析与制图；PLUS模型和InVEST模型的原理，参量提取与模型运行及结果分析；土地利用时空变化以及对生态系统服务的影响分析；

可以学会：

  1. 1）基于历史土地利用数据，进行多情景模式下的未来土地利用预测；
  2. 2）利用InVEST模型对生态系统服务功能进行量化与评价；
  3. 3）空间数据时空变化预测与分析；
  4. 4）生态系统服务空间异质性归因分析。在具体实践案例中，您将学会运用上述原理和技术方法，提升空间信息技术的应用能力水平。

    【原文链接】：

  5. 基于”PLUS模型+“生态系统服务多情景模拟预测实践技术icon-default.png?t=N3I4https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTkyMzcxNw==&mid=2247538149&idx=4&sn=6768ed4391ac8ba8d95a5d02ad6cb0da&chksm=fe68938fc91f1a9915c177d53c1cb787b9907a5d02bfcddc6463225a66dfa58d0e2be19ca2a4&token=741240860&lang=zh_CN#rd

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【内容介绍】：

专题一：《生态系统服务讲解绍》

  • 生态系统服务概念和基本理论
  • 生态系统服务评估方法与模型讲解
  • 生态系统服务权衡与协同研究方法与意义
  • 文献可视化分析

专题二：《平台基础》 

  • ArcGIS  Pro介绍
  1. ArcGIS Pro简介
  2. ArcGIS Pro基础
  3. ArcGIS Pro数据预处理
  4. ArcGIS Pro空间分析
  5. 模型构建器
  6. ArcGIS Pro符号制作
  • R环境配置与基础操作
  1. R语言基础 ：R语言准备：软件与函数包的安装
  2. R语言基础数据文件操作处理 
  3. 函数包准备
  4. 基础数据读写
  5. 基础数据文件存储
  • 基础数据操作与处理
  •  R语言空间数据处理 
  1. 函数包准备
  2. 空间数据对象基本类型
  3. 空间数据的导入、导出
  4. 空间数据操作与处理

 专题三：《R语言空间数据处理》

  • 数据预处理（ArcGIS Pro及R环境）
  1. 土地利用数据进行拼接、裁剪、重投影（桌面端与云计算）
  2. 将社会经济数据、植被指数数据进行裁剪、重投影及重采样处理（桌面端与云计算）
  3. 将基础地理信息数据进行拼接、投影转换，矢量数据栅格化
  4. 气象数据裁剪、重投影及重采样处理；站点数据提取及地统计分析
  5. DEM数据投影变换和影像裁剪

  6. 数据清洗：去除重复数据、填补缺失值、处理异常值和转换数据格式等操作

  7. 专题四：《生态系统服务估算》
  •  InVEST模型与技术思路讲解
  • 产水量计算

InVEST模型的产水量模块是基于Budyko水热耦合平衡原理，结合不同土地利用类型的土壤渗透性、蒸散性的空间差异等因素对径流的影响构建适宜模型，以栅格为单元定量估算水源供给能力。 

式中：为土地利用类型为时栅格上的年产水量(mm)，为栅格的年均降水量(mm)，为实际年平均蒸散发量(mm)。 

  • 土壤保持量估算 

 InVEST模型中，土壤保持量(SD)为自然植被保护下的潜在土壤侵蚀量(RKLS)与人工管理和保持措施下的实际土壤侵蚀量(ULSE)之差。

式中：R为降雨侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；LS为坡度坡长因子；C为植被覆盖因子；P为土壤保持措施因子。 

  • 生境退化度估算 

生境退化度越高表明威胁因子对生境的威胁程度越高，计算公式如下： 

式中：表示栅格x的生境退化度；R表示威胁因子个数；y指威胁栅格图上的各个栅格；是指威胁因子r栅格图上的栅格个数；是威胁因子的权重；表示威胁强度；表示威胁水平；表示法律保护程度，程度越大表明受威胁程度越小；表示土地利用类型j对威胁因子r的敏感性，该值越趋近于1，说明敏感性越强；为生境栅格x与威胁因子栅格y之间的距离；是威胁因子的最大影响距离。  

  • 碳储量估算 

InVEST模型中，生态系统的碳储量(())由地上碳储量()、地下碳储量()、土壤碳储量()和死亡有机碳储量()四个基本碳库组成，模型的计算公式为： 

专题五：《生态系统服务权衡与协同》 

  • 土地利用模拟预测
  1. ArcGIS Pro区域分析
  2. 渔网分析
  3. 土地利用转移矩阵
  4. 影响因子提取
  • R语言统计数据表达与可视化 
  1. 基础plot函数
  2. 基础数据可视化
  3. 多元数据可视化
  • 相关性分析 

  1. ArcGIS Pro空间自相关分析

  2. 空间自相关 (Global Moran's I)

  3. 聚类和异常值分析 (Anselin Local Moran's I)

  4. 聚类分布制图：热点分析 (Getis-Ord Gi*)

  • 权衡与协同分析 
  1. R环境中相关系数和显著性水平分析
  2. 生态系统服务簇分析
  3. 生态系统服务时间权衡与协同
  4. 生态系统服务空间权衡与协同

专题六：《空间统计分析》 

  • R函数包准备
  • 地理探测器驱动分析
  1. 渔网采样
  2. 地理探测器
  3. 最优参数地理探测器
  • 空间回归分析

  1. 普通最小二乘法回归分析

  2. 地理加权回归分析（GWR）

  3. 多尺度地理加权回归分析(MGWR) 

专题七：《论文撰写与图表复现》 

  • 科技论文结构
  • 摘要和结论
  • 引言与讨论
  • 论文投稿技巧分析
  • SCI论文案例分析

 

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