一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备

摘要

本发明涉及一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备，方法包括：获取评估参数；对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。本发明不仅可以量化多种生态系统服务功能，还可以进行生态系统服务功能的时空动态评估，针对大部分流域进行生态系统服务功能的动态评估，具有普适性，能够为决策者进行决策和规划提供关键和有效信息。

说明书

技术领域

本发明涉及资源评估技术领域，特别是涉及一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备。

背景技术

流域自然资本评估是将自然资源和自然环境的经济价值进行定量计算，并货币化展示。流域自然资本评估主要是针对生态系统服务功能的研究。

目前针对流域进行的自然资本评估方法很少，大部分自然资本价值评估方法主要采用经济学评价方法，具有市场价格的自然资源资产利用直接市场法估计；没有市场价格的生态系统服务功能主要利用替代市场法进行评估。上述评估方法只对生态系统服务的总价值进行估算，忽略其空间分布的差异及其变化，未能综合多种生态系统服务功能，且少有针对流域的评估方法，缺乏统一的评估体系和流程。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种流域自然资本的综合评估方法，包括：

获取评估参数；所述评估参数包括遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据；

对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；

对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；

根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；

根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。

优选地，所述对所述评估参数进行预处理，包括：

对所述遥感数据依次进行辐射定标、几何校正和拼接镶嵌，得到图像处理数据集；

基于ENVI平台，对所述图像处理数据集进行土地覆盖信息的提取和生态参量的估算。

优选地，所述对所述评估参数进行预处理，包括：

基于ArcGIS平台，分别对所述土地利用数据、所述统计数据和所述监测数据进行插值和栅格化处理。

优选地，所述评价指标包括遥感指标、统计指标和环境气象指标；

所述遥感指标包括土地利用分类、生物量估算、碳储量计算、植被覆盖度计算和蒸散发计算；

所述统计指标包括粮食产量、工农业用水量、污染物排放强度和GDP；

所述环境气象指标包括：径流量、泥沙含量、降水量、气温、太阳辐射、蒸散量和土壤类型。

优选地，所述根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果，包括：

基于ArcGIS平台，根据数字高程模型和所述评价指标计算径流系数与地形指数，并根据所述径流系数与所述地形指数得到水源涵养量；所述水源涵养量用于对水源涵养功能进行评估；

基于ArcGIS平台，根据通用土壤流失方程和所述评价指标计算潜在土壤流失量和实际土壤流失量，并根据所述土壤流失量和所述实际土壤流失量得到土壤保持量；所述土壤保持量用于对土壤保持功能进行评估；

根据所述评价指标估算出流域不同时期碳储存量以及空间分布情况，并进行碳储存量变化分析以及固碳量分析，得出不同土地利用类型的碳储存量以及碳汇能力；所述碳储存量和所述碳汇能力均用于对碳储存功能进行评估；

根据数字高程模型和所述评价指标确定径流路径，并根据所述径流路径和不同土地利用类型的养分持留能力，模拟氮磷每移动一个栅格步长的持留量，并根据所述持留量评估流域氮磷的空间分布格局；所述空间分布格局用于对水质净化功能进行评估；

根据所述评价指标计算环境质量指数空间分布，并根据所述环境质量指数空间分布分析人为活动对土地利用变化的影响程度，以确定流域环境的退化程度和退化质量，并根据所述影响程度、所述退化程度和所述退化质量计算人为活动导致的植被变化与环境质量变化之间的关系；所述植被变化与环境质量变化之间的关系用于对生物多样性维持功能进行评估；

基于所述评价指标预测授粉指数，并利用野生蜂的资源需求和飞行行为，根据所述授粉指数利用估测出的蜂巢位置、植物源及野生蜂飞行范围数据，以获取景观单元筑巢蜂量指数；所述景观单元筑巢蜂量指数用于对授粉功能进行评估。

优选地，在所述根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量之后，还包括：

根据所述价值量评估不同时期的各个生态系统的价值特征、区域差异和变化规律。

优选地，所述价值量包括生态系统保护与破坏的基准价值量和当期价值量。

一种流域自然资本的综合评估系统，包括：

获取模块，用于获取评估参数；所述评估参数包括遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据；

预处理模块，用于对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；

提取模块，用于对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；

评估模块，用于根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；

价值估算模块，用于根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。

一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述一种流域自然资本的综合评估方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述一种流域自然资本的综合评估方法中的步骤。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备，方法包括：获取评估参数；所述评估参数包括遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据；对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。本发明不仅可以量化多种生态系统服务功能，还可以进行生态系统服务功能的时空动态评估，针对大部分流域进行生态系统服务功能的动态评估，具有普适性，能够为决策者进行决策和规划提供关键和有效信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的实施例中的综合评估方法的流程图；

图2为本发明提供的实施例中的流程示意图；

图3为本发明提供的实施例中的综合评估系统的模块连接图。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种流域自然资本的综合评估方法、系统及电子设备，能够量化多种生态系统服务功能，还可以进行生态系统服务功能的时空动态评估，针对大部分流域进行生态系统服务功能的动态评估，具有普适性，并能够为决策者进行决策和规划提供关键和有效信息。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的实施例中的综合评估方法的流程图，如图1所示，本发明提供了一种流域自然资本的综合评估方法，包括：

步骤100：获取评估参数；所述评估参数包括遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据；

步骤200：对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；

步骤300：对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；

步骤400：根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；

步骤500：根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。

本实施例中第一个流程为数据准备，包括有土地利用、DEM数据、NDVI数据、年平均降雨量、年潜在蒸散量、土壤深度、根系深度、蒸散系数、碳库等数据。在本次实施例中将上述数据分为遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据。

优选地，所述步骤200具体包括：

步骤210：对所述遥感数据依次进行辐射定标、几何校正和拼接镶嵌，得到图像处理数据集；

步骤211：基于ENVI平台，对所述图像处理数据集进行土地覆盖信息的提取和生态参量的估算。

优选地，所述对所述评估参数进行预处理，包括：

步骤220：基于ArcGIS平台，分别对所述土地利用数据、所述统计数据和所述监测数据进行插值和栅格化处理。

图2为本发明提供的实施例中的流程示意图，如图2所示，本实施例中第二个流程为按照评估方法对准备数据进行预处理。首先，对遥感影像进行预处理,生成正射影像产品集。利用ENVI软件，对所获得的遥感影像进行土地覆盖信息提取及其生态参量估算。其次，对需要空间化的降水量数据、蒸散数据、根系深度数据、土壤有效水、降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子等数据，利用ArcGIS10.2平台进行空间插值处理。

优选地，所述评价指标包括遥感指标、统计指标和环境气象指标；

所述遥感指标包括土地利用分类、生物量估算、碳储量计算、植被覆盖度计算和蒸散发计算；

所述统计指标包括粮食产量、工农业用水量、污染物排放强度和GDP；

所述环境气象指标包括：径流量、泥沙含量、降水量、气温、太阳辐射、蒸散量和土壤类型。

进一步地，本实施例中第三个流程为基于评估方法提取指标数据。包括遥感指标提取(土地利用分类、生物量估算、碳储量计算、植被覆盖度计算、蒸散发计算)、统计指标提取(粮食产量、工农业用水量、污染物排放强度、GDP等)和环境气象指标提取(径流量、泥沙含量、降水量、气温、太阳辐射、蒸散量、土壤类型等)。

优选地，所述步骤400具体包括：

步骤401：基于ArcGIS平台，根据数字高程模型和所述评价指标计算径流系数与地形指数，并根据所述径流系数与所述地形指数得到水源涵养量；所述水源涵养量用于对水源涵养功能进行评估；

步骤402：基于ArcGIS平台，根据通用土壤流失方程和所述评价指标计算潜在土壤流失量和实际土壤流失量，并根据所述土壤流失量和所述实际土壤流失量得到土壤保持量；所述土壤保持量用于对土壤保持功能进行评估；

步骤403：根据所述评价指标估算出流域不同时期碳储存量以及空间分布情况，并进行碳储存量变化分析以及固碳量分析，得出不同土地利用类型的碳储存量以及碳汇能力；所述碳储存量和所述碳汇能力均用于对碳储存功能进行评估；

步骤404：根据数字高程模型和所述评价指标确定径流路径，并根据所述径流路径和不同土地利用类型的养分持留能力，模拟氮磷每移动一个栅格步长的持留量，并根据所述持留量评估流域氮磷的空间分布格局；所述空间分布格局用于对水质净化功能进行评估；

步骤405：根据所述评价指标计算环境质量指数空间分布，并根据所述环境质量指数空间分布分析人为活动对土地利用变化的影响程度，以确定流域环境的退化程度和退化质量，并根据所述影响程度、所述退化程度和所述退化质量计算人为活动导致的植被变化与环境质量变化之间的关系；所述植被变化与环境质量变化之间的关系用于对生物多样性维持功能进行评估；

步骤406：基于所述评价指标预测授粉指数，并利用野生蜂的资源需求和飞行行为，根据所述授粉指数利用估测出的蜂巢位置、植物源及野生蜂飞行范围数据，以获取景观单元筑巢蜂量指数；所述景观单元筑巢蜂量指数用于对授粉功能进行评估。

具体的，本实施例中第四个步骤为按照计算方法对各部分功能分别计算评价，具体过程如下：

(1)水源涵养功能评估。根据水量平衡与水循环原理，对不同年份的土地利用类型的水源涵养能力进行评估，利用ArcGIS根据DEM计算径流系数与地形指数，加上土壤渗透性等数据最后计算出水源涵养量。

(2)土壤保持功能评估。利用ArcGIS10.2基于改进基础上USLE计算潜在土壤流失量和实际土壤流失量，进而计算得出土壤保持量。

(3)碳储存功能评估。在土地利用类型数据及土壤等数据的基础上，估算出流域不同时期碳储存量以及空间分布情况，进而进行碳储存量变化分析以及固碳量分析，并且得出不同土地利用类型的碳储存量以及碳汇能力。

(4)水质净化功能评估。利用产水量的估算结果，通过DEM数据确定径流路径，考虑不同土地利用类型的养分持留能力，模拟氮磷从一个栅格迁至另外一个栅格时的持留量，以此来评估整个流域氮磷持留量的空间分布格局。

(5)生物多样性维持功能评估。由土地利用、威胁因子和威胁因子的敏感度综合计算出生境质量指数空间分布，通过分析人为活动对土地利用变化的影响程度来确定流域生境退化程度、生境质量，并计算出人为活动导致的植被变化与生境质量变化之间的关系。

(6)授粉功能评估。基于土地利用类型的分布图和野生传粉者需求的资源，预测授粉指数。利用野生蜂的资源需求和飞行行为，利用估测出的蜂巢位置、植物源及野生蜂飞行范围数据，获取景观单元筑巢蜂量指数(即传粉者供应量)。

优选地，在所述步骤500之后，还包括：

步骤600：根据所述价值量评估不同时期的各个生态系统的价值特征、区域差异和变化规律。

优选地，所述价值量包括生态系统保护与破坏的基准价值量和当期价值量。

可选地，本实施例中第五个流程为以流域耕地、林地、草地等生态系统为基础，定量评估流域各种生态系统的实物量特征，定量计算生态系统保护与破坏的基准价值量和当期价值量，评估不同时期各类系统的价值特征、区域差异与变化规律。

(1)水资源实物量与价值量计算：

根据流域总面积、多年平均降雨量和水文站数据，由水源涵养评估计算得出流域内的产水量。然后根据流域内水资源效益(例如灌溉供水对耕地的增产效益)，估算单位水资源的价值量，以此进行水资源的价值估算。

(2)水能资源实物量与价值量计算：

根据流域内的地形和径流量，估算流域水能理论蕴藏量，然后折合成理论年水电发电总量。以水电上网平均电价为依据，估算流域水能资源总价值。

(3)土地资源实物量与价值量计算：

利用遥感影像解译，精确的计算流域内的土地利用类型实物量。综合考虑流域内的主要土地类型(例如为耕地、草地、林地、建设用地等地类)，根据流域内的基准地价及征地补偿办法，对于非城镇村及工矿用地，选择流域内基准地价的最低标准值，作为土地资源价值量的核算依据；对于城镇村及工矿用地，选择流域内基准地价的平均标准值，作为土地资源价值量的核算依据。

(4)林木资源实物量与价值量计算：

根据最新版的森林资源清查中的相关数据，对流域内林木资源的实物量进行系统计算。然后根据流域内林木蓄积量与材积量换算系数，参考流域内主要林木类型的市场价值，对林木资源价值量进行评估。

(5)矿产资源实物量与价值量计算：

根据流域内已探明的矿产资源，计算具有开发利用价值的矿产的种类与储量，然后根据矿产品位、市场需求、经济技术条件等条件确定合理的矿产资源的平均市场价格，计算矿产资源价值量。

图3为本发明提供的实施例中的综合评估系统的模块连接图，如图3所示，对应上述方法，本实施例还提供了一种流域自然资本的综合评估系统，包括：

获取模块，用于获取评估参数；所述评估参数包括遥感数据、土地利用数据、统计数据和监测数据；

预处理模块，用于对所述评估参数进行预处理，得到处理数据；

提取模块，用于对所述处理数据进行指标提取，得到多个评价指标；

评估模块，用于根据所述评价指标分别进行水源涵养功能评估、土壤保持功能评估、碳储存功能评估、水质净化功能评估、生物多样性维持功能评估和授粉功能评估，对应得到评估结果；

价值估算模块，用于根据评估结果确定流域自然资本的实物量和价值量。

本实施例还提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述一种流域自然资本的综合评估方法。

本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述一种流域自然资本的综合评估方法中的步骤。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明能够以GIS为平台，把RS和GIS的优势结合起来。

(2)本发明不仅可以量化生态系统服务功能，并且能够将生态系统服务功能空间化表达。

(3)本发明可以针对大部分流域，进行生态系统服务功能的动态评估，具有普适性。

(4)本发明可以进行多种生态系统服务功能的评估和权衡，为决策者进行决策和规划提供关键和有效信息。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。