一种景观生态工程生态服务功能测定方法和评价方法

技术领域

本发明涉及生态服务功能评价技术领域，特别涉及一种景观生态工程生态服务功能测定方法和评价方法。

背景技术

近年来，随着城市绿化的发展，越来越多的景观生态工程被运用到绿化工程当中，其不仅具有良好的景观效果，同时也能够实现一定的生态服务功能，主要包括：景观功能、净化大气功能、保护物种功能、水源涵养功能和土壤保持功能。

但是，目前景观生态工程的主要功能是绿化，带来景观效应，其生态服务功能常常被忽略，导致设计人员在设计时不考虑景观生态工程的生态功能，同时也缺少统一的评价方法，使不同景观生态工程的生态服务功能不能定量的呈现，不能全面真实的反映景观生态工程的生态服务功能。

发明内容

为了解决现有技术中无法准确评价景观生态工程生态服务功能的问题，本发明提供了一种景观生态工程生态服务功能测定方法和评价方法。

为达到上述目的，具体采用如下的技术方案：

一种景观生态工程生态服务功能测定方法，包括以下步骤：

(1)构建景观生态工程生态服务功能评价指标体系，进而得到若干个生态服务功能和每个生态服务功能中包含的评价指标；

(2)对某一评价指标赋值，得到该评价指标的指标值X_n，进而得到所有评价指标的指标值；

(3)采用指数法得到景观生态工程生态服务功能综合指数EI。

具体的，步骤(1)中可以以生态服务功能为主要基础，依据科学性和唯一性相结合、系统性和完整性相结合、客观性和可比性相结合、目的性与可靠性相结合的原则，利用大数据技术全面搜索与景观生态工程相关的指标，构建景观生态工程生态服务功能评价指标体系。

具体的，步骤(1)中的生态服务功能包括景观功能、净化大气功能、保护物种功能、土壤保持功能和水源涵养功能。

景观功能：景观生态工程最重要的生态服务功能就是景观功能，其设计本着水土保持与景观功能共同理论基础，建设了多种林草、廊道、屏障以及其他景观工程，这些景观即提高了斑块的多样性，从而有利于景观格局的稳定，又为科学研究提供了重要的研究场地。

净化大气功能：该生态服务功能主要是由林草措施带来的。

保护物种功能：景观生态功能能够有效的提高建设区域的生物多样性，在设计过程当中可以选择多种适宜在当地种植的植物，既能达到美观的效果，又能维持生物多样性，同时可以为多种植物提供了生境、也为动物和其它生物提供了栖息条件、隐蔽条件和各种各样的食物资源。

土壤保持功能：林草措施的土壤保持功能主要表现在以下三个方面：(1)林冠的截留作用，由于林冠及地表植物可以截留一部分雨水，减轻雨滴对地表的直接冲击和侵蚀，降低降水强度，减少和延缓径流，减少对土壤的侵蚀；(2)林地土壤含有大量的腐殖质，具有较高的透水性能和蓄水性能，使地表径流最大限度地转变为地下径流，这样可以减少地表径流量及其速度，从而减少土壤侵蚀；(3)树木根系对土壤的固结作用。在森林土壤中，树木根系纵横交错，盘根错节，具有固结土壤、减少滑坡和泥石流的作用。

水源涵养功能：景观生态工程中的林草措施与水源之间有着非常密切的关系，主要表现在林草具有截留降水、增强土壤下渗、抑制蒸发、缓和地表径流、增加降水等功能。这些功能可以延长径流时间，在洪水时减缓洪水的流量，在枯水位时补充河流的水量，起到调节河流水位的作用；在空间上，森林能够将降雨产生的地表径流转化为土壤径流和地下径流，或者通过蒸发蒸腾的方式将水分返回大气中，进行大范围的水分循环，对大气降水进行再分配。

更加具体的，所述景观功能的评价指标包括景观美景度、舒适性、可达性；所述净化大气功能的评价指标包括提供负氧离子、吸收污染物、滞尘；所述保护物种功能的评价指标包括植物多样性；所述土壤保持功能的评价指标包括减少土壤肥力损失、减少土地侵蚀总量和改变土壤物理性质；所述水源涵养功能的评价指标包括森林蓄水、改善水质。

在本发明的技术方案中，步骤(2)中可以采用调查的方法对各评价指标进行赋值，得到各评价指标的指标值，例如，本发明中采用的各评价指标的指标值如表2所示。

在本发明的技术方案中，步骤(3)具体包括以下步骤：

(a)根据步骤(2)得到的某一评价指标的指标值X_n，结合同一评价指标的基准值X_n′和调整系数值A_n，按照公式D_n＝[S_阔(A_阔nX_n′-X_n)/A_阔n+S_针(A_针nX_n′-X_n)/A_针n+S_混(A_混nX_n′-X_n)/A_混n+S_灌(A_灌nX_n′-X_n)/A_灌n+S_草(A_草nX_n′-X_n)/A_草n]/X_n′(S_阔+S_针+S_混+S_灌+S_草)，计算得到该评价指标的基准距离D_n，进而得到每一个评价指标的基准距离；

(b)根据属于同一生态服务功能的各个评价指标的基准距离，计算所述生态服务功能的距离指数，进而得到所有生态服务功能的距离指数；

(c)、确定各生态服务功能的距离指数对应的权重；

(d)、根据公式计算景观生态工程生态服务功能综合指数EI，根据EI，将景观生态工程生态服务功能分级。

在上述公式中：EI为景观生态功能生态服务功能综合指数，其中P_i为第i个生态服务功能的距离指数，K_i为第i个生态服务功能的距离指数对应的权重，A为景观生态工程的面积，n为评价指标体系中生态服务功能的数量。

具体的，在公式D_n＝[S_阔(A_阔nX_n′-X_n)/A_阔n+S_针(A_针nX_n′-X_n)/A_针n+S_混(A_混nX_n′-X_n)/A_混n+S_灌(A_灌nX_n′-X_n)/A_灌n+S_草(A_草nX_n′-X_n)/A_草n]/X_n′(S_阔+S_针+S_混+S_灌+S_草)，中：D_n为某一个评价指标的基准距离；X_n′为某一评价指标的基准值，X_n为某一评价指标的指标值，X_n′的数据由大量调查该指标调查值的结果统计得到，X_n的数据由实地调查及采样室内分析得到。在本发明的技术方案中，对于同一评价指标(例如景观美景度)，阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌丛、草地可采用相同的基准值和指标值。

A_n为某一评价指标的基准值的调整系数值，阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌丛、草地的每一个评价指标具有不同的调整系数，具体的，A_阔n为阔叶林基准值的调整系数值，A_针n为针叶林基准值的调整系数值，A_混n为针阔混交林基准值的调整系数值，A_灌n为灌丛基准值的调整系数值，A_草n为草地基准值的调整系数值，具体的数据是根据林科院王兵老师的生态服务功能评价得到的。

如果景观生态工程中仅包括阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌丛、草地中的一种或几种，在计算某一评价指标的基准距离D时，可相应的省略景观生态工程中不包括的种类。

S_阔为评价区域内阔叶林的面积，S_针为评价区域内针叶林的面积，S_混为评价区域内混交林的面积，S_灌为评价区域内灌丛的面积，S_草为评价区域内草地的面积。

利用步骤(a)所述的方法可以得到每一个评价指标的基准距离，例如D_{景观美景度}、D_舒适性、D_可达性、D_负氧离子、D_二氧化硫、D_氟化物、D_氢氧化物、D_滞尘、D_多样、D_涵水、D_全N、D_全P、D_COD、D_减少侵蚀、D_N、D_P、D_K、D_有机质。

其中，D_{景观美景度}为景观美景度基准距离，D_舒适性为舒适性基准距离，D_可达性为可达性基准距离，D_负氧离子为年生产负氧离子数基准距离，D_二氧化硫为年吸收二氧化硫量基准距离，D_氟化物为年吸收氟化物量基准距离，D_氢氧化物为年吸收氢氧化物量基准距离，D_滞尘为年滞尘量基准距离，D_多样为年Shannon-Wiener指数基准距离，D_蓄水为年涵养水源总量基准距离；D_全N为年减少径流全氮含量基准距离；D_全P为年减少径流全磷含量基准距离；D_COD为年减少径流COD含量基准距离，D_减少侵蚀为年减少土壤侵蚀量基准距离；D_N为年减少N元素损失量基准距离；D_P为年减少P元素损失量基准距离；D_K为年减少K元素损失量基准距离；D_有机质为年减少有机质损失量基准距离。

若通过公式计算的D_n＜0，则取D_n＝0；若通过公式计算的D_n＞1，则取D_n＝1；若通过公式计算的0≤D_n≤1，则取D_n的计算值。

具体的，在本发明的技术方案中，步骤(b)中所述生态服务功能的距离指数P包括P_景观、P_净化大气、P_保护物种、P_涵养水源、P_土壤保持；

步骤(b)中所述生态服务功能的距离指数P的计算方法为：

P_景观＝(D_{景观美景度}+D_舒适性+D_可达性)/3

P_净化大气＝[D_滞尘+(D_二氧化硫+D_氟化物+D_氢氧化物)/3+D_负氧离子]/3

P_保护物种＝D_多样

P_涵养水源＝[D_涵水+(D_全N+D_全P+D_COD)/3]/2

P_土壤保持＝[D_减少侵蚀+(D_N+D_P+D_K+D_有机质)/3]/2_。

其中：P_景观为景观功能距离指数，P_净化大气为净化大气功能距离指数，P_保护物种为保护物种功能距离指数，P_涵养水源为涵养水源功能距离指数，P_土壤保持为保持水土功能距离指数。

在本发明的技术方案中，步骤(c)确定各生态服务功能的距离指数对应的权重K可以利用专家打分法进行，最终得到的权重如下表所示：

本发明的技术方案还包括利用上述得到的EI对景观生态工程生态服务功能进行评价的方法，具体的，根据景观生态工程生态服务功能综合指数，将其生态服务功能评价等级分为五级，即优、良、一般、较差和差，见下表。

本发明首先利用大数据技术构建评价指标体系，确定评价对象，得到相应的评价指标，然后确定各评价指标的指标值，结合指数法得到该景观生态工程生态服务功能的评价结果。本发明从生态服务功能出发，确定了景观生态工程的生态服务功能评价方法，能够对景观工程建设前区域生态服务功能进行现状评估，摸清生态状况现状，更好的设计园林景观，从而达到更好的生态效果；能够对景观工程建设的设计方案进行评估，按照设计方案中的植物配置调查，用空间代替时间，对设计方案的生态服务功能进行预评估，从而确定该设计方案是否能够达到设计要求；同时能够对建成的景观生态工程效果进行评价，评价该工程的生态服务功能水平。

对各评价指标进行标准化处理，利用综合赋权法确定各评价指标相应的权重，最后建立综合模型，根据各评价指标的权重得到生态服务功能效益的评价结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例将对北京市奥林匹克公园的生态服务功能进行测定和评价，具体包括以下步骤：

(1)、利用大数据技术全面搜索与景观生态工程相关的指标，构建景观生态工程生态服务功能评价指标体系，如下表所示：

(2)采用调查的方法对所述评价指标进行赋值，得到各评价指标的指标值X，如下表所示：

(3)采用指数法对景观生态工程生态服务功能进行评价，具体的，步骤(3)包括以下步骤：

(a)、根据步骤(2)得到的某一评价指标的指标值X_n，结合同一评价指标的基准值X_n′和调整系数值A_n，按照公式D_n＝[S_阔(A_阔nX_n′-X_n)/A_阔n+S_针(A_针nX_n′-X_n)/A_针n+S_混(A_混nX_n′-X_n)/A_混n+S_灌(A_灌nX_n′-X_n)/A_灌n+S_草(A_草nX_n′-X_n)/A_草n]/X_n′(S_阔+S_针+S_混+S_灌+S_草)，计算得到该评价指标的基准距离D_n，进而得到每一个评价指标的基准距离；具体的X_n′的数据如上表所示，A_n的具体数值如下表所示。

在本实施例中阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌丛、草地的面积

如下表所示：

通过计算得到的各个评价指标的基准距离如下表6所述：

(b)、根据各评价指标的基准距离D，计算各生态服务功能的距离指数P，公式如下：

P_景观＝(D_{景观美景度}+D_舒适性+D_可达性)/3

P_净化大气＝[D_滞尘+(D_二氧化硫+D_氟化物+D_氢氧化物)/3+D_负氧离子]/3

P_保护物种＝D_多样

P_涵养水源＝[D_涵水+(D_全N+D_全P+D_COD)/3]/2

P_保持水土＝[D_减少侵蚀+(D_N+D_P+D_K+D_有机质)/3]/2

通过计算各生态服务功能的距离指数如下表所示：

(c)、确定各项生态距离的指标权重；

步骤(c)中利用专家打分法确定各向指标的权重K，景观生态工程生态服务功能评价中各项生态距离的指标权重K见下表：

(d)、根据公式计算景观生态工程生态服务功能综合指数EI，经计算得到奥林匹克公园生态服务功能的综合指数为8.09。

实施例1还包括根据计算景观生态工程生态服务功能综合指数EI，对景观生态工程生态服务功能进行评价，因为计算得到的EI≥8.0，所以奥林匹克公园的生态服务功能等级为优。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。