扎龍保護(hù)區(qū)丹頂鶴棲息地信息提取及適宜性評(píng)價(jià)結(jié)題摘要

本研究針對(duì)當(dāng)前扎龍保護(hù)區(qū)野生丹頂鶴棲息地現(xiàn)狀，在景觀生態(tài)學(xué)與保護(hù)生物學(xué)理論的指導(dǎo)下，結(jié)合原有的棲息地研究工作基礎(chǔ)，借助地理信息系統(tǒng)與遙感成像等先進(jìn)技術(shù)手段，開展珍稀水禽棲息地的監(jiān)測及質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。本研究建立了丹頂鶴繁殖棲息地質(zhì)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)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(jié)構(gòu)特征（包括植被類型、植被生境結(jié)構(gòu)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(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)研究區(qū)丹頂鶴棲息地的質(zhì)量。研究結(jié)果表明，1）基于隨機(jī)森林兼容光學(xué)遙感圖像與地學(xué)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(jì)分析技術(shù)可獲取生境結(jié)構(gòu)參量（丹頂鶴巣域范圍內(nèi)沼澤濕地所占的面積百分比）；2） Envisat ASAR 合成孔徑雷達(dá)圖像的HH與VV極化方式圖像可以較好的識(shí)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(shí)測水深相結(jié)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(duì)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(píng)價(jià)模型，成功的識(shí)別出丹頂鶴潛在巣址的位置。將其與實(shí)測的巣址位置進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，取得較高的預(yù)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(dāng)前保護(hù)區(qū)的生境質(zhì)量與確定優(yōu)先保護(hù)區(qū)域的新方法，并為保護(hù)區(qū)的管理和規(guī)劃提供了新的理論依據(jù)，對(duì)于區(qū)域生物多樣性保護(hù)具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。目前項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與項(xiàng)目組成員已完成項(xiàng)目計(jì)劃書中的研究任務(wù)，項(xiàng)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(huì)議論文2篇，發(fā)表國內(nèi)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(xiàng)目組成員多人參加國內(nèi)及國際學(xué)術(shù)會(huì)議并作特邀報(bào)告與分會(huì)報(bào)告。

本研究選擇扎龍保護(hù)區(qū)丹頂鶴作為典型珍稀水禽物種，結(jié)合地面觀測，定量識(shí)別水禽在繁殖時(shí)期對(duì)于營巢地的生境選擇模式。建立水禽棲息地組分與結(jié)構(gòu)特征的遙感反演指標(biāo)體系，綜合運(yùn)用精確的空間信息技術(shù)平臺(tái)(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(xué)特征間接反演丹頂鶴棲息地的生境因子及其空間結(jié)構(gòu)特征(如植被類型、蓋度、巢下水深、距明水面的距離、生境結(jié)構(gòu)的空間組合特征)的方法，進(jìn)而預(yù)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(píng)價(jià)研究區(qū)丹頂鶴棲息地的質(zhì)量。從而為保護(hù)區(qū)管理，尤其是為珍稀水禽棲息地的管理和建設(shè)提供理論依據(jù)，為棲息地信息提取及質(zhì)量評(píng)價(jià)研究提供了新的途徑。對(duì)于區(qū)域生物多樣性保護(hù)具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。

土地適宜性是指一定地段的土地對(duì)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(shí)際的或預(yù)測的相互作用，可以采用投入-產(chǎn)出的數(shù)量分析方法來估算。有的用途不限于生產(chǎn)方面，例如旅游、自然保護(hù)等，除經(jīng)濟(jì)效益外，還要考慮社會(huì)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(píng)價(jià)是在土地潛力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，聯(lián)系某種具體生產(chǎn)對(duì)象的適生條件來進(jìn)行。根據(jù)特定用途的適宜性，可對(duì)一定地段的土地進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，用質(zhì)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(jí)分為兩種：當(dāng)前土地利用現(xiàn)狀的適宜性分級(jí)和潛在的土地適宜性分級(jí)。

土地適宜性評(píng)價(jià)，經(jīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織1977年協(xié)商討論的結(jié)果，認(rèn)為可以從下列 4 方面的指標(biāo)來表達(dá)：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(jí)（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(dāng)前不適宜，2──永久不適宜。③亞級(jí)（subclass）──反映各級(jí)內(nèi)的不同限制性以及需要采取改良措施的種類，分為有關(guān)植物生長、有關(guān)牲畜發(fā)育、有關(guān)采集活動(dòng)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(jí)內(nèi)需要加強(qiáng)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(jí)，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(gè)地區(qū)不同地段的土地適宜性分級(jí)，可列出表格或畫出分布圖。

由于土地的質(zhì)量可表現(xiàn)為正反兩個(gè)方面，因此土地適宜性的評(píng)價(jià)也可根據(jù)土地限制性，即對(duì)某種土地用途產(chǎn)生不利影響的土地質(zhì)量，進(jìn)行限制程度的評(píng)價(jià)。 2100433B

土地適宜性評(píng)價(jià)就是評(píng)定土地對(duì)于某種用途是否適宜以及適宜的程度，它是進(jìn)行土地利用決策，科學(xué)地編制土地利用規(guī)劃的基本依據(jù)

土地適宜性評(píng)價(jià)是通過對(duì)土地的自然、經(jīng)濟(jì)屬性的綜合鑒定，闡明土地屬性所具有的生產(chǎn)潛力，已經(jīng)對(duì)農(nóng)、林、牧、漁等各業(yè)的適宜性、限制性及其程度差異的評(píng)定。

土地適宜性評(píng)價(jià)是根據(jù)土地的自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性，研究土地對(duì)預(yù)定用途的適宜與否、適宜程度及其限制狀況。根據(jù)評(píng)價(jià)的預(yù)定用途不同，適宜性評(píng)價(jià)可分為土地的農(nóng)業(yè)適宜性評(píng)價(jià)和土地的城市適宜性評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)闡明區(qū)域土地適宜于農(nóng)、果、林、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各業(yè)生產(chǎn)以及適宜于城市建設(shè)的土地資源及利用不合理的土地資源的數(shù)量、質(zhì)量及其分布，從而為區(qū)域土地利用結(jié)構(gòu)和布局的調(diào)整、土地利用規(guī)劃分區(qū)等提供科學(xué)依據(jù)。因此，土地適宜性評(píng)價(jià)是土地利用的基礎(chǔ)評(píng)價(jià)。

土地適宜性評(píng)價(jià)是針對(duì)某種特定的用途而對(duì)區(qū)域土地資源質(zhì)量的綜合評(píng)定。為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、正確性和實(shí)用性，就必須掌握一定的基本原理，遵循一定的評(píng)價(jià)原則。

土地適宜性評(píng)價(jià)的基本原理是：在現(xiàn)有的生產(chǎn)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(huì)經(jīng)濟(jì)要素相結(jié)合作為鑒定指標(biāo)，通過考察和綜合分析土地對(duì)各種用途的適宜程度、質(zhì)量高低及其限制狀況等，從而對(duì)土地的用途和質(zhì)量進(jìn)行分類定級(jí)。

二、評(píng)價(jià)的工作程序

土地適宜性評(píng)價(jià)是一項(xiàng)技術(shù)性、綜合性很強(qiáng)的工作，涉及多個(gè)學(xué)科，評(píng)價(jià)過程較為復(fù)雜。一般而言，土地適宜性評(píng)價(jià)可分為室內(nèi)準(zhǔn)備及資料收集、適宜性評(píng)價(jià)、成果整理三個(gè)階段，具體進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)的步驟如下：

（1） 明確的評(píng)價(jià)目的

（2） 組織技術(shù)力量及準(zhǔn)備評(píng)價(jià)用品

（3） 評(píng)價(jià)對(duì)象的選擇

（4） 資料的收集

（5） 評(píng)價(jià)因素的選擇

（6） 評(píng)價(jià)因子極限指標(biāo)的確定與指標(biāo)分級(jí)

（7） 評(píng)價(jià)因子圖的制作

（8） 評(píng)價(jià)單元的劃分

（9） 評(píng)價(jià)因素權(quán)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(píng)價(jià)結(jié)果的核對(duì)

（14） 面積量算、平差與統(tǒng)計(jì)

（15） 土地適宜性評(píng)價(jià)的制作

（16） 評(píng)價(jià)成果的分析與評(píng)述

三、資料收集

四、評(píng)價(jià)方法

（一）評(píng)價(jià)系統(tǒng)的擬定

本次實(shí)習(xí)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)由農(nóng)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(qiáng)適宜等）

（二）評(píng)價(jià)對(duì)象的選擇

為了保證評(píng)價(jià)工作能做到省時(shí)省工省費(fèi)用，且達(dá)到質(zhì)量好、準(zhǔn)確度高的要求，通常應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)象的選擇，即根據(jù)評(píng)價(jià)的目的，剔除一些不必要參與評(píng)價(jià)的土地利用現(xiàn)狀類型。

（三）評(píng)價(jià)因素的選擇及其指標(biāo)分級(jí)

評(píng)價(jià)因素的選擇是土地適宜性評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性步驟。參評(píng)因子的選擇的科學(xué)和正確與否，直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確度和評(píng)價(jià)工作量的大小。因此應(yīng)對(duì)地形、地質(zhì)、氣候、土壤及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件等評(píng)價(jià)因素進(jìn)行分析，進(jìn)而選擇合適的參評(píng)因子進(jìn)行土地適宜性評(píng)價(jià)。常用方法有經(jīng)驗(yàn)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(píng)因子選擇的數(shù)學(xué)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(píng)價(jià)因子中，某些評(píng)價(jià)因子存在著極限指標(biāo)。當(dāng)這些因子的變化超過極限指標(biāo)，土地就會(huì)失去某種土地利用的價(jià)值或根本無法實(shí)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(zhì)地、PH值、含鹽量和土壤侵蝕強(qiáng)度等。

參評(píng)因子等級(jí)劃分的方法通常有經(jīng)驗(yàn)法和模糊聚類分析法。各參評(píng)因子等級(jí)劃分的數(shù)量五統(tǒng)一規(guī)定，主要受評(píng)價(jià)目的和方法的制約。一般而言，參評(píng)因子的等級(jí)劃分以4~5個(gè)為宜。

（四）評(píng)價(jià)因素權(quán)重測定

本實(shí)習(xí)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(shí)習(xí)進(jìn)行土地適宜類評(píng)價(jià)時(shí)，各適宜類評(píng)價(jià)因素的極限指標(biāo)如表一所示。

表一 土地適宜類評(píng)價(jià)因素極限指標(biāo)

評(píng)價(jià)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(zhì)地

礫質(zhì)

礫質(zhì)

礫質(zhì)

5 PH值

〈4.5

或〉8.5

〈4.5

或〉8.5

_________

（五）評(píng)價(jià)單元土地適宜等的確定

在評(píng)價(jià)單元土地適宜類確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)土地適宜的等級(jí)做出評(píng)價(jià)，即土地適宜等、宜耕、宜園、宜林三個(gè)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(píng)定方法采用加權(quán)指數(shù)和法，該法是根據(jù)不同的評(píng)價(jià)因素對(duì)土地質(zhì)量的作用或限制強(qiáng)度的不同，給定與該因素作用相對(duì)應(yīng)的權(quán)重和評(píng)級(jí)指數(shù)，然后利用各評(píng)價(jià)單元的各個(gè)評(píng)價(jià)因素資料確定該單元各評(píng)價(jià)因素的評(píng)價(jià)指數(shù)，以加權(quán)指數(shù)和求得各評(píng)價(jià)單元的總分值，根據(jù)總分值來確定評(píng)價(jià)單元的土地適宜等，加權(quán)指數(shù)和法總分值的計(jì)算公式為；

A=∑a w

其中A為加權(quán)指數(shù)和，a 為各評(píng)價(jià)單元的單因素評(píng)級(jí)指數(shù)，w 為各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，n為參評(píng)因素的個(gè)數(shù)，本次n=7，評(píng)級(jí)指數(shù)a 根據(jù)評(píng)價(jià)因素所對(duì)應(yīng)的劃分等級(jí)來取值，本次評(píng)價(jià)因素的指標(biāo)劃分為三級(jí)，一級(jí)a =5, 二級(jí) a=3,三級(jí)a =1.

按上述方法計(jì)算所有評(píng)價(jià)單元的加權(quán)指數(shù)和（即總分值），根據(jù)總分值的大小來確定各評(píng)價(jià)單元的適宜等級(jí)。

《水能資源開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)》基于水能資源開發(fā)過程中生態(tài)環(huán)境保護(hù)和管理的需求，通過基礎(chǔ)水文、環(huán)境、生態(tài)調(diào)查，辨識(shí)水能資源開發(fā)對(duì)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(píng)價(jià)方法。

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