扎龍保護區(qū)丹頂鶴棲息地信息提取及適宜性評價

本研究針對當前扎龍保護區(qū)野生丹頂鶴棲息地現(xiàn)狀，在景觀生態(tài)學與保護生物學理論的指導下，結合原有的棲息地研究工作基礎，借助地理信息系統(tǒng)與遙感成像等先進技術手段，開展珍稀水禽棲息地的監(jiān)測及質量評價研究。本研究建立了丹頂鶴繁殖棲息地質量評價的指標體系，借助遙感手段定量提取研究區(qū)丹頂鶴棲息地的生境因子及其空間結構特征（包括植被類型、植被生境結構特征、淹水范圍與巢下水深、植被蓋度與人為干擾等），基于以上的特征參量建立適宜性評價模型評價研究區(qū)丹頂鶴棲息地的質量。研究結果表明，1）基于隨機森林兼容光學遙感圖像與地學輔助數(shù)據(jù)的分類方法可以有效提高沼澤濕地植被的分類精度，采用鄰域統(tǒng)計分析技術可獲取生境結構參量（丹頂鶴巣域范圍內沼澤濕地所占的面積百分比）；2） Envisat ASAR 合成孔徑雷達圖像的HH與VV極化方式圖像可以較好的識別出濕地植被冠層下的淹水范圍，與大比例尺的地形圖與實測水深相結合可獲取區(qū)域積水深度，并據(jù)此劃分丹頂鶴巣址選址的適宜程度；3）針對本研究的淡水沼澤濕地區(qū)，采用MNF、PPI與n維可視化方法可獲取純植被、不透水面與明水面象元的光譜特征，基于線性光譜混合像元分解的方法可以提取植被蓋度因子；4）綜合以上因子，建立了丹頂鶴繁殖棲息地適宜性評價模型，成功的識別出丹頂鶴潛在巣址的位置。將其與實測的巣址位置進行比對驗證，取得較高的預測精度。本研究為珍禽水禽棲息地的管理人員提供了獲取當前保護區(qū)的生境質量與確定優(yōu)先保護區(qū)域的新方法，并為保護區(qū)的管理和規(guī)劃提供了新的理論依據(jù)，對于區(qū)域生物多樣性保護具有十分重要的科學意義和實用價值。目前項目負責人與項目組成員已完成項目計劃書中的研究任務，項目執(zhí)行期間接收與發(fā)表SCI文章2篇，投稿SCI文章1篇，發(fā)表EI國際會議論文2篇，發(fā)表國內核心期刊6篇，待出版專著1部，培養(yǎng)已畢業(yè)碩士研究生1名，在讀碩士研究生1名，項目組成員多人參加國內及國際學術會議并作特邀報告與分會報告。

本研究選擇扎龍保護區(qū)丹頂鶴作為典型珍稀水禽物種，結合地面觀測，定量識別水禽在繁殖時期對于營巢地的生境選擇模式。建立水禽棲息地組分與結構特征的遙感反演指標體系，綜合運用精確的空間信息技術平臺(包括多源遙感影像、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等)，探索融合陸地衛(wèi)星影像光譜特征、紋理特征及輔助地學特征間接反演丹頂鶴棲息地的生境因子及其空間結構特征(如植被類型、蓋度、巢下水深、距明水面的距離、生境結構的空間組合特征)的方法，進而預測丹頂鶴繁殖棲息地的空間分布位置，并基于以上的特征參量評價研究區(qū)丹頂鶴棲息地的質量。從而為保護區(qū)管理，尤其是為珍稀水禽棲息地的管理和建設提供理論依據(jù)，為棲息地信息提取及質量評價研究提供了新的途徑。對于區(qū)域生物多樣性保護具有十分重要的科學意義和實用價值。

土地適宜性是指一定地段的土地對特定、持續(xù)的用途的適宜程度。土地適宜性的差別取決于利用該地段所得效益與所需投資之間實際的或預測的相互作用，可以采用投入-產出的數(shù)量分析方法來估算。有的用途不限于生產方面，例如旅游、自然保護等，除經(jīng)濟效益外，還要考慮社會效益和生態(tài)效益。

土地的適宜性只有與特定用途相聯(lián)系才有意義。土地適宜性的評價是在土地潛力評價的基礎上，聯(lián)系某種具體生產對象的適生條件來進行。根據(jù)特定用途的適宜性，可對一定地段的土地進行評價和分級，用質量和數(shù)量來表示。考慮到土地適宜性是指持續(xù)不斷的利用，要聯(lián)系到未來環(huán)境可能發(fā)生的變化（如大規(guī)模地清除植被、發(fā)展灌溉、平整和改造地塊、新修道路、土壤侵蝕或環(huán)境退化等），以及從而形成的適宜性或限制性。因此，土地適宜性的分級分為兩種：當前土地利用現(xiàn)狀的適宜性分級和潛在的土地適宜性分級。

土地適宜性評價，經(jīng)聯(lián)合國糧農組織1977年協(xié)商討論的結果，認為可以從下列 4 方面的指標來表達：① 類（order）──反映適宜性的種類，一般以英文字母表示，分為適宜（S）、有條件的適宜（Sc）、不適宜（N）。②級（class）──反映各類用途中的適宜程度，以數(shù)目字表示："1”為非常適宜，"2”為中等適宜，"3”為臨界適宜。如屬不適宜類，則又可分為：1──當前不適宜，2──永久不適宜。③亞級（subclass）──反映各級內的不同限制性以及需要采取改良措施的種類，分為有關植物生長、有關牲畜發(fā)育、有關采集活動等三方面，以英文字母表示不同的限制因素。④單元（unit）──反映亞級內需要加強管理的次要差別，如施用不同種類的化肥等，以括弧中的數(shù)字表示。例如"S2W（6）”這一字組表示：屬適宜類，第2級，限制因素為過于潮濕，屬第6單元。根據(jù)這種以字組方法表示一個地區(qū)不同地段的土地適宜性分級，可列出表格或畫出分布圖。

由于土地的質量可表現(xiàn)為正反兩個方面，因此土地適宜性的評價也可根據(jù)土地限制性，即對某種土地用途產生不利影響的土地質量，進行限制程度的評價。 2100433B

土地適宜性評價就是評定土地對于某種用途是否適宜以及適宜的程度，它是進行土地利用決策，科學地編制土地利用規(guī)劃的基本依據(jù)

土地適宜性評價是通過對土地的自然、經(jīng)濟屬性的綜合鑒定，闡明土地屬性所具有的生產潛力，已經(jīng)對農、林、牧、漁等各業(yè)的適宜性、限制性及其程度差異的評定。

土地適宜性評價是根據(jù)土地的自然和社會經(jīng)濟屬性，研究土地對預定用途的適宜與否、適宜程度及其限制狀況。根據(jù)評價的預定用途不同，適宜性評價可分為土地的農業(yè)適宜性評價和土地的城市適宜性評價，通過評價闡明區(qū)域土地適宜于農、果、林、水產養(yǎng)殖等各業(yè)生產以及適宜于城市建設的土地資源及利用不合理的土地資源的數(shù)量、質量及其分布，從而為區(qū)域土地利用結構和布局的調整、土地利用規(guī)劃分區(qū)等提供科學依據(jù)。因此，土地適宜性評價是土地利用的基礎評價。

土地適宜性評價是針對某種特定的用途而對區(qū)域土地資源質量的綜合評定。為了保證評價結果的科學性、正確性和實用性，就必須掌握一定的基本原理，遵循一定的評價原則。

土地適宜性評價的基本原理是：在現(xiàn)有的生產力經(jīng)營水平和特定的土地利用方式條件下，以土地的自然要素和社會經(jīng)濟要素相結合作為鑒定指標，通過考察和綜合分析土地對各種用途的適宜程度、質量高低及其限制狀況等，從而對土地的用途和質量進行分類定級。

二、評價的工作程序

土地適宜性評價是一項技術性、綜合性很強的工作，涉及多個學科，評價過程較為復雜。一般而言，土地適宜性評價可分為室內準備及資料收集、適宜性評價、成果整理三個階段，具體進行土地適宜性評價的步驟如下：

（1） 明確的評價目的

（2） 組織技術力量及準備評價用品

（3） 評價對象的選擇

（4） 資料的收集

（5） 評價因素的選擇

（6） 評價因子極限指標的確定與指標分級

（7） 評價因子圖的制作

（8） 評價單元的劃分

（9） 評價因素權重的確定

（10） 土地適宜類的確定

（11） 土地適宜等的確定

（12） 土地限制型的確定

（13） 評價結果的核對

（14） 面積量算、平差與統(tǒng)計

（15） 土地適宜性評價的制作

（16） 評價成果的分析與評述

三、資料收集

四、評價方法

（一）評價系統(tǒng)的擬定

本次實習的評價系統(tǒng)由農業(yè)土地適宜類和適宜等兩方面組成，其中土地適宜類分為：（1）宜耕土地類 （2）宜園土地類 （3）宜林土地類 （4）不宜土地類 ；土地適宜等分為：（1）一等地（高度適宜等） （2）二等地（一般適宜等） （3）三等地（勉強適宜等）

（二）評價對象的選擇

為了保證評價工作能做到省時省工省費用，且達到質量好、準確度高的要求，通常應進行評價對象的選擇，即根據(jù)評價的目的，剔除一些不必要參與評價的土地利用現(xiàn)狀類型。

（三）評價因素的選擇及其指標分級

評價因素的選擇是土地適宜性評價的關鍵性步驟。參評因子的選擇的科學和正確與否，直接關系到評價結果的準確度和評價工作量的大小。因此應對地形、地質、氣候、土壤及社會經(jīng)濟條件等評價因素進行分析，進而選擇合適的參評因子進行土地適宜性評價。常用方法有經(jīng)驗法、多元線性回歸分析法、逐步回歸分析法及主成分分析法?？捎糜趨⒃u因子選擇的數(shù)學方法有通徑分析法、灰度分析法、嶺回分析法、穩(wěn)健回歸分析法和主成分回歸分析法等。

在諸多土地適宜性評價因子中，某些評價因子存在著極限指標。當這些因子的變化超過極限指標，土地就會失去某種土地利用的價值或根本無法實現(xiàn)持續(xù)高效土地利用。主要包括海拔、坡度、有效土層厚度、質地、PH值、含鹽量和土壤侵蝕強度等。

參評因子等級劃分的方法通常有經(jīng)驗法和模糊聚類分析法。各參評因子等級劃分的數(shù)量五統(tǒng)一規(guī)定，主要受評價目的和方法的制約。一般而言，參評因子的等級劃分以4~5個為宜。

（四）評價因素權重測定

本實習遵循宜耕類優(yōu)先原則。按照宜耕—宜園—宜林—不宜順序判斷土地利用類型。

本次實習進行土地適宜類評價時，各適宜類評價因素的極限指標如表一所示。

表一 土地適宜類評價因素極限指標

評價因素

土地適宜類

宜耕土地類

宜園土地類

宜林土地類

1 海拔

〉900

〉800

〉1300

2 坡度

〉25

〉25

〉70

3 表土層或

土層厚度

〈10

（表土）

〈50

（土層）

〈30

（土層）

4 質地

礫質

礫質

礫質

5 PH值

〈4.5

或〉8.5

〈4.5

或〉8.5

_________

（五）評價單元土地適宜等的確定

在評價單元土地適宜類確定的基礎上，進一步對土地適宜的等級做出評價，即土地適宜等、宜耕、宜園、宜林三個土地適宜類均分為三等，即一等地、二等地和三等地，而不宜土地則不分等。

土地適宜等的評定方法采用加權指數(shù)和法，該法是根據(jù)不同的評價因素對土地質量的作用或限制強度的不同，給定與該因素作用相對應的權重和評級指數(shù)，然后利用各評價單元的各個評價因素資料確定該單元各評價因素的評價指數(shù)，以加權指數(shù)和求得各評價單元的總分值，根據(jù)總分值來確定評價單元的土地適宜等，加權指數(shù)和法總分值的計算公式為；

A=∑a w

其中A為加權指數(shù)和，a 為各評價單元的單因素評級指數(shù)，w 為各評價因素的權重，n為參評因素的個數(shù)，本次n=7，評級指數(shù)a 根據(jù)評價因素所對應的劃分等級來取值，本次評價因素的指標劃分為三級，一級a =5, 二級 a=3,三級a =1.

按上述方法計算所有評價單元的加權指數(shù)和（即總分值），根據(jù)總分值的大小來確定各評價單元的適宜等級。

《水能資源開發(fā)適宜性評價》基于水能資源開發(fā)過程中生態(tài)環(huán)境保護和管理的需求，通過基礎水文、環(huán)境、生態(tài)調查，辨識水能資源開發(fā)對水生態(tài)系統(tǒng)的影響，量化生態(tài)成本，建立基于生態(tài)成本的水能資源開發(fā)適宜性評價方法。

《水能資源開發(fā)適宜性評價》適合水利研究領域的科研和管理人員閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)師生參考。