基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法

摘要

本发明提供一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法，包括根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值，根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值，并基于耕地服务价值和建设服务价值，生成耕地建设服务价值；根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值；根据耕地建设服务价值和湖泊服务价值，生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系；根据第一相关关系，生成所需湖泊水面面积；获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系，并根据所需湖泊水面面积得到湖泊评估水位。提高了水文观测资料、土地利用分类资料的利用效率，丰富了干旱区湖泊生态需水评估方法体系。

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理下生态水文分支技术，尤其涉及一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法。

背景技术

干旱区内陆河流域水资源稀缺、生态脆弱，社会经济用水与自然绿洲生态需水矛盾突出。干旱区内陆河尾闾湖泊是流域的重要水体，提供了调节气候、调蓄水量、净化水体、美化环境、保育生物多样性等多种生态服务，具备显著的生态系统服务价值。尾闾湖泊的稳定是当地生态安全的基础，是区域可持续发展的重要支撑。尾闾湖泊萎缩甚至消亡诱发了一系列生态环境危机，是当前内陆流域综合治理亟需解决的关键问题之一。

现有技术中，缺乏针对干旱区内陆河尾闾湖泊的、考虑湖泊生态系统服务价值的、优化均衡社会经济用水与湖泊生态需水的专门方法，无法协调干旱区内陆河流域生态环境保护与社会经济用水需求、实现绿色和谐可持续发展。

因此，协调干旱区内陆河流域生态环境保护与社会经济用水需求变得尤为重要。

发明内容

本发明实施例提供一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法，弥补现有湖泊生态需水评估方法体系缺乏优化均衡尾闾湖泊生态系统服务价值与耕地和建设用地服务价值的生态水位分析方法的不足，完善干旱区湖泊生态需水评估方法体系。

本发明实施例的第一方面，提供一种包括：

根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值，根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值，并基于所述耕地服务价值和所述建设服务价值，生成耕地建设服务价值；

根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值；

根据所述耕地建设服务价值和所述湖泊服务价值，生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系；

根据所述第一相关关系，生成所需湖泊水面面积；

获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系，并根据所述所需湖泊水面面积得到湖泊评估水位。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值，根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值，并基于所述耕地服务价值和所述建设服务价值，生成耕地建设服务价值，包括，

其中，V

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值，包括，

V

其中，V

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，在根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值之后，还包括：

对所述湖泊服务价值、所述耕地建设服务价值归一化处理，生成归一化后的湖泊生态系统服务价值和归一化后的耕地和建设用地服务价值。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据所述V

其中，V

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据所述耕地建设服务价值和所述湖泊服务价值，生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系，包括，

以所述v

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，，根据所述第一相关关系，生成所需湖泊水面面积，包括，

设定所述湖泊生态系统服务价值、所述耕地建设用地服务价值优化均衡分析的目标，得到所述湖泊生态系统服务价值和所述耕地建设用地服务价值的最大值；

根据所述最大值得出所述湖泊生态系统服务价值和所述耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，根据所述最大值得出所述湖泊生态系统服务价值和所述耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离，包括，

其中，d

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，在根据所述最大值得出所述湖泊生态系统服务价值和所述耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离之后，还包括：

将d

V

其中，V

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系，并根据所述所需湖泊水面面积得到湖泊评估水位，包括，

将所述湖泊保护适宜目标下的生态系统服务价值除以所述湖泊生态系统服务价值，生成湖泊水面面积，包括，

A

其中，A

以所述湖泊水面面积为横坐标，所述湖泊水位为纵坐标绘制散点图，生成所述第二相关关系，

基于所述第二相关关系，生成所述湖泊评估水位。

本发明实施例提供一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法，根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值，根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值，并基于耕地服务价值和建设服务价值，生成耕地建设服务价值；然后再根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值；接着再根据耕地建设服务价值和湖泊服务价值，生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系，根据第一相关关系，生成所需湖泊水面面积；最后再获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系，并根据所需湖泊水面面积得到湖泊评估水位，可以应用于分析干旱区内陆河流域尾闾湖泊的生态水位，提供优化均衡流域耕地和建设用地服务价值、尾闾湖泊生态系统服务价值的湖泊适宜保护面积及其对应的生态水位。本发明可丰富干旱区湖泊生态需水评估方法体系，提高水文观测资料、土地利用分类资料的利用效率。

附图说明

图1为本发明实施例用于体现一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例用于体现一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例用于体现耕地面积与年份的关系的示意图；

图4为本发明实施例用于体现建设用地面积与年份关系的示意图；

图5为本发明实施例用于体现耕地建设服务价值与年份关系的示意图；

图6为本发明实施例用于体现湖泊水面面积与年份关系的示意图；

图7为本发明实施例用于体现湖泊服务价值与年份之间关系的示意图；

图8为本发明实施例用于体现归一化湖泊生态系统服务价值与归一化耕地建设服务价值关系的示意图；

图9为本发明实施例用于体现至理想状态的距离与归一化湖泊生态系统服务价值关系的示意图；

图10为本发明实施例用于体现水面面积和水位关系的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

参见图1，是本发明实施例提供的一种基于服务价值均衡的干旱区尾闾湖泊生态水位分析方法的流程示意图，图1所示方法的执行主体可以是软件和/或硬件装置。本申请的执行主体可以包括但不限于以下中的至少一个：用户设备、网络设备等。其中，用户设备可以包括但不限于计算机、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称：PDA)及上述提及的电子设备等。网络设备可以包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机。本实施例对此不做限制。包括步骤S101至步骤S105，具体如下：

S101，根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值，根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值，并基于所述耕地服务价值和所述建设服务价值，生成耕地建设服务价值。

可以理解的是，参见图2，本方案先计算出耕地服务价值和建设服务价值，然后利用耕地服务价值和建设服务价值得到建设服务价值。

在一些实施例中，根据耕地面积和耕地面积服务价值系数，得到耕地服务价值可以利用如下公式计算：

V

基于流域历年的土地利用与覆被栅格资料，分别统计流域耕地面积、流域建设用地面积、尾闾湖泊水面面积，其中，V

参见图3，为耕地面积与年份的关系示意图。

参见图4，为建设用地面积与年份的关系示意图。

可以理解的是，通过E

根据建设面积和建设面积服务价值系数，得到建设服务价值可以利用如下公式计算：

V

其中，V

可以理解的是，通过E

然后利用如下公式计算基于耕地服务价值和建设服务价值，生成耕地建设服务价值：

V

其中，V

参见图5，为耕地建设服务价值与年份的关系示意图。

可以理解的是，通过V

S102，根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值。

在一些实施例中，根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值可利用如下公式进行计算：

V

其中，V

参见图6，为湖泊水面面积与年份的关系示意图。

参加图7，为湖泊服务价值与年份之间的关系示意图。

可以理解的是，V

在根据湖泊水面面积和湖泊水面面积服务价值系数，得到湖泊服务价值之后，对湖泊服务价值、耕地建设服务价值归一化处理，生成归一化后的湖泊生态系统服务价值和归一化后的耕地和建设用地服务价值。

可以理解的是，归一化方法有两种形式，一种是把数变为(0，1)之间的

在一些实施例中，参见图8，可以通过以下公式对湖泊服务价值、耕地建设服务价值归一化处理后生成的归一化后的湖泊生态系统服务价值和归一化后的耕地和建设用地服务价值：

其中，v

可以理解的是，v

S103，根据所述耕地建设服务价值和所述湖泊服务价值，生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系。

在一些实施例中，可以用以下方式生成湖泊和耕地建设服务价值的第一相关关系：

以v

可以理解的是，散点图是指在

S104，根据所述第一相关关系，生成所需湖泊水面面积。

在一些实施例中，可以通过以下方式生成所需湖泊水面面积：

首先设定湖泊生态系统服务价值、耕地建设用地服务价值优化均衡分析的目标，然后得到湖泊生态系统服务价值和耕地建设用地服务价值的最大值。

可以理解的是，在理想状态下，社会经济高度发展且生态环境有效保护，湖泊生态系统服务价值、耕地和建设用地服务价值均达到各自的最大值，即优化目标为：

受干旱区内陆河流域水资源总量约束，在一定的水资源利用效率条件下，湖泊生态系统服务价值与耕地和建设用地服务价值之间呈一定的负相关关系，即湖泊生态系统服务价值在一定范围内随耕地和建设用地服务价值的增加而减少。在理论上，理想化的最优状态为：

将理想化的最优状态设定为湖泊生态系统服务价值、耕地和建设用地服务价值优化均衡分析的目标：湖泊生态系统服务价值达到其最大值，此时归一化湖泊生态系统服务价值为1；耕地和建设用地服务价值亦达到其最大值，此时归一化耕地和建设用地服务价值也为1。

接着根据最大值得出湖泊生态系统服务价值和耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离。

可以理解的是，在本方案中是以理想状态为目标，开展双目标优化分析，均衡湖泊生态系统服务价值与耕地和建设用地服务价值，推求湖泊的适宜水面面积。计算历年湖泊生态系统服务价值、耕地和建设用地服务价值至理想状态目标的距离。

参见图9，为至理想状态的距离与归一化湖泊生态系统服务价值的关系示意图。

在一些实施例中，根据最大值得出所述湖泊生态系统服务价值和耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离可以用以下公式来进行计算：

其中，d

可以理解的是，d

然后，在根据最大值得出湖泊生态系统服务价值和耕地建设用地服务价值至理想状态目标的距离之后，将d

可以理解的是，因为湖泊生态系统服务价值与耕地和建设用地服务价值之间呈一定的负相关关系，所以在d

在本方案中，可以利用如下公式得出湖泊保护目标下的生态系统服务价值：

V

其中，V

可以理解的是，V

最后，再将湖泊保护适宜目标下的生态系统服务价值除以湖泊生态系统服务价值，生成湖泊水面面积。

在本方案中，可以用如下公式生成湖泊水面面积：

A

其中，A

可以理解的是，A

S105，获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系，并根据所述所需湖泊水面面积得到湖泊评估水位。在一些实施例中，可以利用如下方法获取湖泊水位和湖泊水面面积的第二相关关系：

参见图10，可以以湖泊水面面积为横坐标，湖泊水位为纵坐标绘制散点图，生成第二相关关系。例如，可以基于长系列湖泊水位H

然后基于第二相关关系，生成湖泊评估水位。

可以理解的是，根据第二相关关系，可以将湖泊适宜水面面积所对应的湖泊水位，作为湖泊生态水位，记为H

其中，H

本发明还提供一种可读存储介质，所述可读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用于实现上述的各种实施方式提供的方法。

其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。

在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：CentralProcessingUnit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。