CN110751398B - 一种区域生态质量评价方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种区域生态质量评价方法及装置，该方法按照预定的评价要素以及评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值。评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素。将各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数。计算待评价区域的生态环境综合评价指数值，根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出待评价区域的生态环境质量等级，从水、气、土、生、灾害角度建立评价指标体系，在此基础上开展区域生态质量评价，具有较强的综合动态评价能力，方法的稳定性和普适性较高，尤其适用于生态脆弱区的生态质量动态评价。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境技术领域，尤其涉及一种区域生态质量评价方法及装置。
背景技术
目前用于区域生态质量评价的方法有多种，如主成分分析法、聚类分析法、距离判别法、模糊数学评价法、灰色***评价法、物元分析法、层次分析法等。相比较而言，由于层次分析法具有高度的逻辑性、***性、灵活性与实用性的特点，且较为成熟，从而成为区域生态质量评价的主流方法之一。
层次分析法的基本思路是将所研究的问题视做一个大***，通过对***的多个因素的分析，划分出各因素之间相互联系的有序层次，然后对每一个层次的各个因素进行客观地判断后，建立相应的评价指标体系，给出每一层次全部因素的相对重要性的权重值，并加以排序，最后则根据排序结果进行规划决策和选择解决问题的措施。其中，评价指标体系的构建是一个关键问题。
在区域生态质量评价工作中，传统的层次分析法选取评价指标体系纷繁复杂，有些指标收集困难，或因难以获取，直接制约了区域生态质量状况的动态评价；同时，评价方法在选取评价指标时，缺乏对特定生态环境状况的考虑，如普遍存在的生态脆弱区生态状况。生态脆弱区普遍存在着土壤贫瘠、水土流失或沙化严重、灾害频发、植被稀疏或植被功能低下等问题，生态环境状况总体上不容乐观。由此可见，传统的层次分析法综合动态评价能力较弱，稳定性和普适性较低。
发明内容
本发明提供一种区域生态质量评价方法及装置，以解决传统的基于层次分析法开展区域生态质量评价方法存在的综合动态评价能力较弱，稳定性和普适性较低的问题。
第一方面，本发明提供一种区域生态质量评价方法，所述方法包括：
按照预定的评价要素以及所述评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值，其中，所述预定的评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素；
将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数；
根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数；
根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出所述待评价区域的生态环境质量等级。
结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，所述水要素所包含的评价指标包括：地表水体面积和表层地下水位，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据待评价区域的水体面积和待评价区域的总面积的比值，确定所述地表水体面积的指数；
根据计算所述表层地下水位的指数，式中，地下水位指数指待评价区域的表层地下水位的指数，历史最低水位指待评价区域的表层地下水位的历史最低值，实际水位指待评价区域的表层地下水位的实际值，历史最高水位指待评价区域的表层地下水位的历史最高值。
结合第一方面，在第一方面的第二种可实现方式中，所述气要素所包含的评价指标包括：湿润指数和大气降尘，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
判断所述湿润指数是否大于1；
如果所述湿润指数＞1，确定所述湿润指数为1；
如果所述湿润指数≤1，确定所述湿润指数为湿润指数的实际值；
根据所述待评价区域的大气降尘量省控标准，确定所述大气降尘的指数。
结合第一方面的第二种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，所述湿润指数为为降水量与潜在蒸散量的比值。
结合第一方面，在第一方面的第四种可实现方式中，所述土要素所包含的评价指标包括：土壤养分和土地荒漠化，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据第二次土壤普查暂行技术规程确定，确定待评价区域的的土壤养分的指数；
根据待评价区域的植被覆盖度比例，确定待评价区域的的土壤荒漠化的指数。
结合第一方面的第四种可实现方式，在第一方面的第五种可实现方式中，所述土壤养分包括土壤表层0～40cm土壤的有机质、全氮、全磷、全钾4项因子。
结合第一方面，在第一方面的第六种可实现方式中，所述生要素所包含的评价指标包括：植被覆盖度和植被净第一性生产力，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据计算植被净第一性生产力指数，式中，所述历史最大值指待评价区域的植被生产力历史最大值，所述历史最小值指待评价区域的植被生产力历史最小值，所述实际值指待评价区域的植被生产力实际值。
结合第一方面，在第一方面的第七种可实现方式中，所述灾害要素所包含的评价指标包括：频发气象灾害，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据待评价区域的频发气象灾害受灾面积与所述待评价区域的面积的比值，确定所述频发气象灾害的指数。
结合第一方面，在第一方面的第八种可实现方式中，根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数的步骤中：
预先通过专家打分法确定水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素的各自权重，之后依次通过专家打分法确定每个评价要素所包含的评价指标的权重。
第二方面，本发明还提供一种区域生态质量评价装置，包括：
获取单元，用于按照预定的评价要素以及所述评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值，其中，所述预定的评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素；
处理单元，用于将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数；
计算单元，用于根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数；
输出单元，用于根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出所述待评价区域的生态环境质量等级。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种区域生态质量评价方法及装置，从水、气、土、生、灾害角度建立评价指标体系，在此基础上开展区域生态质量评价，具有较强的综合动态评价能力，方法的稳定性和普适性较高，尤其适用于生态脆弱区的生态质量动态评价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种区域生态质量评价方法的流程图。
图2为建平县2007年土地荒化评价结果图。
图3为建平县2014年土地荒化评价结果图。
图4为本发明实施例提供的一种区域生态质量评价装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种区域生态质量评价方法，该方法的执行主体可以是处理器，所述方法包括：
步骤S101，按照预定的评价要素以及所述评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值，其中，所述预定的评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素。
在区域生态质量评价中，评价指标的选择至关重要。本发明从影响区域生态质量状况的水、气、土、生及灾害角度，全面考虑影响区域生态环境的相关要素，兼顾所选指标的代表性、易获取性和可更新性，确定评价指标体系。
在本实施例中，所述水要素所包含的评价指标可以包括：地表水体面积和表层地下水位。选地表水体可以包括河流、湖泊、水库、池塘等。所述气要素所包含的评价指标可以包括：湿润指数和大气降尘，湿润指数为降水量与潜在蒸散量的比值，可以综合反映水热状况。所述土要素所包含的评价指标可以包括：土壤养分和土地荒漠化，土壤养分具体可以是表层0～40cm的土壤有机质、全氮、全磷、全钾4项因子。所述生要素所包含的评价指标可以包括：植被覆盖度和植被净第一性生产力，所述灾害要素所包含的评价指标可以包括：频发气象灾害。
地表水体面积数据可以来源于遥感影像机器解译结果，表层地下水位数据可以来源于水利和气象数据网。降水量、潜在蒸散量和大气降尘数据可以来源于气象数据网。土壤养分数据可以来源于中国土壤数据库，土地荒漠化数据可以来源于基于遥感影像数据提取结果。植被覆盖度和植被生产力数据可以来源于遥感数据解译结果。灾害数据可以来源于气象网站。
步骤S102，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数。
在本实施例中，可以根据待评价区域的水体面积和待评价区域的总面积的比值，确定所述地表水体面积的指数。根据计算所述表层地下水位的指数，式中，地下水位指数指待评价区域的表层地下水位的指数，历史最低水位指待评价区域的表层地下水位的历史最低值，实际水位指待评价区域的表层地下水位的实际值，历史最高水位指待评价区域的表层地下水位的历史最高值。
例如，待评价区域1981-2010年的历史最高地下水位为1.2米，历史最低为3.1米(注：由于地下水位的测量是以地下水水面距地表的距离来衡量，若距离越大，说明水位低，若距离地表距离越小，说明水位越高)，评价年为2014年，当年水位为2.8米，则地下水位指数＝(3.1-2.8)/(3.1-1.2)＝0.33。
在本实施例中，判断所述湿润指数是否大于1，如果所述湿润指数＞1，确定所述湿润指数为1；如果所述湿润指数≤1，确定所述湿润指数为湿润指数的实际值。可以根据所述待评价区域的大气降尘量省控标准，确定所述大气降尘的指数。
在本实施例中，可以根据第二次土壤普查暂行技术规程确定，确定待评价区域的的土壤养分的指数，根据待评价区域的植被覆盖度比例，确定待评价区域的的土壤荒漠化的指数。
在本实施例中，可以根据计算植被净第一性生产力指数，式中，所述历史最大值指待评价区域的植被生产力历史最大值，所述历史最小值指待评价区域的植被生产力历史最小值，所述实际值指待评价区域的植被生产力实际值。
例如，待评价区域1981-2010年植被生产力最大值为1500g·m-2·a-1，最小值为1200g·m-2·a-1，评价年为2014年，当年的植被生产力为1300g·m-2·a-1，则其植被生产力指数为＝(1500-1300)/(1500-1200)＝0.67。
在本实施例中，根据待评价区域的频发气象灾害受灾面积与所述待评价区域的面积的比值，确定所述频发气象灾害的指数。
步骤S103，根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数。
在本实施例中，可以预先通过专家打分法确定水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素的各自权重，之后依次通过专家打分法确定每个评价要素所包含的评价指标的权重。此外，负向指标可以进行正向化处理(1-负项指标)。
步骤S104，根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出所述待评价区域的生态环境质量等级。
在本实施例中，可以将生态环境质量分为5级，即优、良、一般、较差和差。
图2和图3为以辽西北干旱-半干旱生态过渡区的建平县为例，将其作为待评价区域，所得到的建平县2007年和2014年土地荒漠化对比结果。
由以上技术方案可知，本发明的区域生态质量评价方法，针对传统的基于层次分析法开展区域生态质量评价的一些不足，提出了一种从水、气、土、生、灾害角度开展区域生态质量评价方法，旨在利用易于获取的数据资料，实现区域生态质量动态监测评价，尤其是对生态脆弱区生态质量动态监测评价。
请参阅图4，为本发明提供的一种区域生态质量评价装置，该装置可以用于实现上述区域生态质量评价方法，本装置的各个单元与上述区域生态质量评价方法的步骤一一对应。该装置可以包括：
获取单元401，用于按照预定的评价要素以及所述评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值，其中，所述预定的评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素。
处理单元402，用于将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数。
相应地，该处理单元402可以用于：根据待评价区域的水体面积和待评价区域的总面积的比值，确定所述地表水体面积的指数。根据计算所述表层地下水位的指数，式中，地下水位指数指待评价区域的表层地下水位的指数，历史最低水位指待评价区域的表层地下水位的历史最低值，实际水位指待评价区域的表层地下水位的实际值，历史最高水位指待评价区域的表层地下水位的历史最高值。判断所述湿润指数是否大于1。如果所述湿润指数＞1，确定所述湿润指数为1。如果所述湿润指数≤1，确定所述湿润指数为湿润指数的实际值。根据所述待评价区域的大气降尘量省控标准，确定所述大气降尘的指数。根据第二次土壤普查暂行技术规程确定，确定待评价区域的的土壤养分的指数。根据待评价区域的植被覆盖度比例，确定待评价区域的的土壤荒漠化的指数。根据/>计算植被净第一性生产力指数，式中，所述历史最大值指待评价区域的植被生产力历史最大值，所述历史最小值指待评价区域的植被生产力历史最小值，所述实际值指待评价区域的植被生产力实际值。根据待评价区域的频发气象灾害受灾面积与所述待评价区域的面积的比值，确定所述频发气象灾害的指数。
计算单元403，用于根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数。预先通过专家打分法确定水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素的各自权重，之后依次通过专家打分法确定每个评价要素所包含的评价指标的权重。此外，负向指标可以进行正向化处理(1-负项指标)。
输出单元404，用于根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出所述待评价区域的生态环境质量等级。可以将生态环境质量分为5级，即优、良、一般、较差和差。
本发明实施例还提供一种存储介质，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明提供的区域生态质量评价方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：Read-OnlyMemory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：RandomAccessMemory，简称：RAM)等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于区域生态质量评价装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
Claims (3)
1.一种区域生态质量评价方法，其特征在于，所述方法包括：
按照预定的评价要素以及所述评价要素所包含的评价指标，获取待评价区域的各项评价指标的指标值，其中，所述预定的评价要素包括水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素；
将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数；
根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数；
根据生态环境综合评价指数值与生态环境质量等级的预设对应关系，输出所述待评价区域的生态环境质量等级；
所述水要素所包含的评价指标包括：地表水体面积和表层地下水位，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据待评价区域的水体面积和待评价区域的总面积的比值，确定所述地表水体面积的指数；
根据计算所述表层地下水位的指数，式中，地下水位指数指待评价区域的表层地下水位的指数，历史最低水位指待评价区域的表层地下水位的历史最低值，实际水位指待评价区域的表层地下水位的实际值，历史最高水位指待评价区域的表层地下水位的历史最高值；
所述气要素所包含的评价指标包括：湿润指数和大气降尘，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
判断所述湿润指数是否大于1；
如果所述湿润指数＞1，确定所述湿润指数为1；
如果所述湿润指数≤1，确定所述湿润指数为湿润指数的实际值；
根据所述待评价区域的大气降尘量省控标准，确定所述大气降尘的指数；
所述湿润指数为为降水量与潜在蒸散量的比值；
所述土要素所包含的评价指标包括：土壤养分和土地荒漠化，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据第二次土壤普查暂行技术规程确定，确定待评价区域的土壤养分的指数；
根据待评价区域的植被覆盖度比例，确定待评价区域的土壤荒漠化的指数；
所述土壤养分包括土壤表层0～40cm土壤的有机质、全氮、全磷、全钾4项因子；
所述生要素所包含的评价指标包括：植被覆盖度和植被净第一性生产力，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据计算植被净第一性生产力指数，式中，所述历史最大值指待评价区域的植被生产力历史最大值，所述历史最小值指待评价区域的植被生产力历史最小值，所述实际值指待评价区域的植被生产力实际值；
在区域生态质量评价中，从影响区域生态质量状况的水、气、土、生及灾害角度考虑影响区域生态环境的相关要素，兼顾所选指标的代表性、易获取性和可更新性，确定评价指标体系；
地表水体面积数据来源于遥感影像机器解译结果，表层地下水位数据来源于水利和气象数据网；降水量、潜在蒸散量和大气降尘数据来源于气象数据网；土壤养分数据来源于中国土壤数据库，土地荒漠化数据来源于基于遥感影像数据提取结果；植被覆盖度和植被生产力数据来源于遥感数据解译结果；灾害数据来源于气象网站。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灾害要素所包含的评价指标包括：频发气象灾害，将所述各项评价指标的指标值进行标准化处理，形成无量纲的指数包括：
根据待评价区域的频发气象灾害受灾面积与所述待评价区域的面积的比值，确定所述频发气象灾害的指数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据CE＝∑Wi×Ii，计算所述待评价区域的生态环境综合评价指数值，式中，CE为待评价区域的生态环境综合评价指数值，Wi为待评价区域的第i项评价指标的权重值，Ii为待评价区域的第i项评价指标的指数的步骤中：
预先通过专家打分法确定水要素、气要素、土要素、生要素以及灾害要素的各自权重，之后依次通过专家打分法确定每个评价要素所包含的评价指标的权重。
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| 区域生态质量的模糊综合评价――以福建省2006年7-9月为例;李丽纯;陈家金;李文;;中国农业气象;28(04);第393-398页 * |
| 辽西大凌河流域生态安全评价;王宏昌;魏晶;姜萍;吴钢;;应用生态学报(12);第2426-2430页 * |
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