[发明专利]一种基于矢量数据的生境网络构建方法

说明书

本发明提出一种基于矢量数据的生境网络构建方法，包括：S1，收集研究区内造成景观破碎的人工要素；S2，将研究区内的人工要素进行擦除得到多个分区，对分区内部所存在的生境斑块按照分区进行分组；S3，对生境斑块进行缓冲区分析，并对重叠的缓冲区进行融合；S4，对融合后的缓冲区再次进行逆向缓冲；S5，基于S2步骤中被人工要素分割后的分区空间分布图，计算研究区的有效斑块面积指标A_eff；S6，基于S4和S5计算的结果，计算有效生境网络面积指标和生境连通强度指标。本发明可实现在大区域尺度上针对大量生境斑块的快速模拟和评估，并直观反映区域生态廊道的空间位置、宽度等信息。

技术领域

本发明涉及区域景观格局分析领域，尤其涉及一种基于矢量数据的生境网络构建方法。

背景技术

当前，我国正在处于高速的城镇化进程中，城乡建设用地持续扩张和区域交通设施的快速增加，使得生态用地面积持续减少，尤其是高等级的公路、铁路构成了物种迁徙的人工屏障，导致生物栖息地被分割，种群萎缩，生态空间变得日益破碎化、岛屿化，人类对城乡空间的开发利用所引起的景观破碎化已成为全球生物多样性加速下降的重要原因。

我国的国土空间规划是坚持山水林田湖草生命共同体理念，保护生态廊道，构建互联互通的生态网络。生态网络是一个地区同类型生态系统(生境)的集合，是增加区域物种栖息地有效面积的方式之一，可以理解为高质量的生境互相联通，减少景观破碎化对残余自然斑块的负面影响，以改善区域生态系统服务功能，是实现区域城乡可持续发展和生态文明建设的重要途径，是区域空间规划至关重要的核心内容之一。

景观破碎化和生境连通性两个概念相互关联，也存在差异。景观破碎化主要是由于线状人工要素和大面积建设用地(例如，交通网络和城镇)对地表整体的切割作用，导致景观被划分为孤立的“碎斑”，从而丧失了斑块间的物质、能量交流。生境是景观中物种赖以生存的栖息环境(例如森林等)，景观破碎化必然会引起生境的破碎化，导致生境连通性降低；同时生境面积的萎缩，也会导致生境本身的内部连通性降低；此外，生境的连通性也与物种的最远迁徙距离(生境间最大连通距离)有关，对于空间间距一样的生境斑块，能够长途迁徙的物种的生境连通性要高于短距离迁徙的物种。总之，生境的连通性与景观的破碎化程度、生境的面积大小，以及生境之间最大连通距离密切相关。

当前对生境连通性的分析和评估方法主要是利用最小成本路径模型构建生境斑块之间的连接廊道，将生境和生境之间的连接廊道简化为节点和连接线，采用基于图论的相关指标对生态网络的连通性进行评估，例如中介性(Betweenness Centrality)、连通可能性(Probability of Connectivity)等指标。然而，应用于栅格数据的最小成本路径模型的计算复杂，尤其是在大区域尺度上模拟大量生境斑块间的廊道对计算机性能要求很高，耗时费力，且最小成本路径仅是在生境边缘建立连接，无法体现生境斑块的空间形态对廊道分布的影响，不利于在多空间尺度开展生态廊道规划实践。

发明内容

针对背景技术中的问题，在充分考虑道路、城市建设用地对景观的破碎化作用下，本发明基于矢量数据提出一种快速、简化的生境廊道构建方法，针对所构建生境网络提出了相对应的生境连通性评估指标。

本发明所提出的生境连通性评估指标是考虑交通网络和城市建设对景观的破碎化作用基础上，提出有效生境网络面积指标，评估生境斑块在景观破碎状态下的连通性(包括斑块内部连通性和斑块之间的外部连通性)。

首先根据破碎化后的分区空间分布，计算景观破碎度指标(即有效斑块面积指标)；其次在景观分区的基础上，构建各分区内的生境网络，计算有效生境网络面积；在此基础上，进一步采用有效生境网络面积与有效斑块面积的比值表示区域生境网络的连通强度，该指标反映了在受到人工要素对地表的破碎化作用下，生境在空间分布上所达到的连通性与其所能达到的最大连通性的比值。