流域生态健康评价和评估预警系统设计

流域生态健康评价和评估预警系统

1、生态环境变化信息提取分析模块（多源遥感）

1）数据获取（卫星影像等，信息源的选择）

2）数据预处理（ERDAS等专业软件，校正、切割、合并等）

3）生态环境分类体系（土壤、水文、生态、植被等）（ERDAS等专业软件）4）遥感影像分类：影像解译标志库（对应分类体系）（ERDAS等专业软件）

5）变化信息提取

（1）发现变化信息（自动结合人工，变化信息自动发现的方法主要包括光谱特征变异法、假彩色合成法、主成分分析法、图像差值法、分

类后比较法、波段替换法及变化矢量分析法）；

（2）人工与自动相结合提取变化信息【手工数字化法、区域生长法、图像分类法（决策树）、阈值法和组合法等】；

（3）确定变化类型{目视解译法和自动分类法【监督分类法（最大似然法）】}。

6）生成变化信息数据库（时间频度）

（1）影像变化数据；

a影像特征配置：特征名称、特征颜色、备注。（土壤、水文、植

被、耕地、住宅及交通等。）（增删改查）

b影像数据项：时间、预处理后影像、行政单元、备注。（增删改

查）

c比较影像数据项：差异影像、行政单元、比较影像1、比较影像

1时间、比较影像2、比较影像2时间、备注。（增删改查）（2）驱动力因子变化数据；

a驱动力因子基础数据维护：驱动力因子名称、驱动力因子类型（物

理/化学/生物）。（增删改查）

b驱动力因子历史数据维护：时间、驱动力因子名称、驱动力因子

数值、数值单位、行政单元、备注。（增删改查）

c驱动力因子历史统计：时间+行政单元+驱动力因子名称（连线图）。7）GIS展示变化信息

（1）影像GIS展示（时间、行政单元）

（2）影像差异图GIS展示（时间、行政单元）

（3）驱动力因子GIS展示（时间、行政单元）：点击行政单元，显示驱动力因子详情。

8）生态环境变化预测（马尔科夫预测模型）

（1）影像变化数据预测；

（2）驱动力因子变化数据预测；

2、生态健康评价预警模块

1）评价指标的量化标准（生态因子、基础数据）

（1）指标状态参数配置（优秀、良好、一般、较差、差）。

（2）所有指标的量化标准。

参考图（指标不一样）

2） 评价单元的确定（通常为行政单元）

3） 评价指标计算

（1） 养殖塘密度（养殖塘面积/平方公里）

数据维护：行政单元、时间、养殖塘密度、备注。

（2） 人类干扰指数

数据维护：行政单元、时间、人类干扰指数、备注。

（3） 人口密度（人/平方公里）

数据维护：行政单元、时间、人口密度、备注。

（4） 土地垦殖指数（耕地面积占土地总面积的百分比）

数据维护：行政单元、时间、土地垦殖指数、备注。

（5） 景观破碎度

Ci = Ni / Ai

式中Ci 为景观i 的破碎度，Ni 为景观i 的斑块数，Ai 为景观i 的总面积。

数据维护：行政单元、时间、景观破碎度、备注。

（6） 生物多样性

H=i m

i i P P ln 1∑=

其中H 表示多样性指数，P i 表示物种类型i 所占总物种个体数量的比值，m 表示物种类型的数目。（α多样性：Shannon-wiener 指数） 数据维护：行政单元、时间、生物多样性指数、备注。

（7） 生态弹性指数

ECO res =i 1P ×∑=m

i i S

其中ECO res 表示综合弹性值，S i 表示土地利用类型i 所占总面积的比值，P i 则表示不同土地利用类型恢复力的分值，m 表示土地利用类型的数目。

数据维护：行政单元、时间、生态弹性指数、备注。

（8） 自然系统

a) M （土壤侵蚀度）=i m

i i B A ∑=1

其中A i 表示不同强度水蚀区所占区域面积的比例，B i 表示对应侵蚀区的分值。

数据维护：行政单元、时间、土壤侵蚀度、备注。

b) 湿地退化率

数据维护：行政单元、时间、湿地退化率、备注。

（9） 社会经济

a) 污水处理率

数据维护：行政单元、时间、污水处理率、备注。

b) 流域管理水平

数据维护：行政单元、时间、流域管理水平、备注。

c) 环保投资占GDP 比例

数据维护：行政单元、时间、环保投资占GDP 比例、备注。

4） 标准化处理

P ¡= min max min x x x x i --[7]其中P ¡表示归一化处理后的各指标值。

标准化处理的存储、展示功能。

5） 指标情况表（连线图，参考下图）

6） 评价指标权重

（1） 德尔菲法；

（2） 指数与综合指数法；（在指标设置里）

（3） 模糊综合评价法；

7） 生态健康评价及预警

S =i m

i i C P ∑=1，其中P i 表示归一化处理后的指标值，C i 表示对应各指标的

权重。

（1）生态健康评价结果标准表。（很健康，健康，亚健康，不健康，病态）

（2）生态健康评价功能，先展示，再计算，最后存储（如亚健康，不健康，病态，存储时预警）。

（3）GIS 展示（时间、行政单元、健康状态），点击行政单元，显示指标详情。