基于3s技術濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究—以祁連山黑河源區(qū)為例(碩士畢業(yè)論文)

1、<p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究</p><p>　　——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　濕地生態(tài)健康評價是是對濕地生態(tài)系統(tǒng)所處狀態(tài)的一種綜合性評價。通過濕 地生態(tài)系統(tǒng)健康評價，能夠了解濕地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能狀況、濕地生態(tài)系統(tǒng)面 臨的壓力以及濕地生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生

2、的反應，從而為制定濕地生態(tài)系統(tǒng)保護和恢復 對策提供科學依據(jù)。祁連山被譽為河西走廊的“天然水庫”，該區(qū)黑河源區(qū)的特殊 地理位置，奠定了它成為黑河水源涵養(yǎng)地和生態(tài)功能保護區(qū)的特殊地位。同時， 它又作為青藏高原地區(qū)典型的濕地生態(tài)景觀區(qū)域，是青藏高原地區(qū)濕地景觀的縮 影，因此分析和研究祁連山黑河源區(qū)濕地現(xiàn)狀及其動態(tài)變化規(guī)律、對濕地生態(tài)系 統(tǒng)進行健康評價，這對研究整個黑河流域都具有重大意義。</p><p>　　本文以 3

3、S 技術為手段，利用 1999 年、2006 年和 2009 年 TM 遙感數(shù)據(jù)，建立 解譯標志，配以野外調查，提取各個時期的土地利用\土地覆蓋及景觀信息，從斑 塊類型水平指數(shù)和景觀類型水平指數(shù)兩個方面對青海祁連山黑河源區(qū)濕地景觀的</p><p>　　時空格局進行分析。在此基礎之上，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康評價的評價原則，選取 PSR</p><p>　　模型，結合數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)學模型方法，獲得濕

4、地生態(tài)系統(tǒng)健康評價所需的各種指 標因子，采用相對綜合評價方法，對祁連山黑河源地區(qū) 1999—2009 年的濕地生態(tài) 系統(tǒng)健康狀況進行了評價，得出如下結果：</p><p>　　（1）從 1999—2009 年研究區(qū)內的斑塊數(shù)（NP）從 591 個增加到 710 個，10</p><p>　　年來祁連山黑河源區(qū)濕地景觀的破碎化程度在增加；1999 年和 2009 年的景觀形狀</p&g

5、t;<p>　　指數(shù)分別是：3.07%和 3.28%，景觀形狀指數(shù)變大，說明景觀斑塊的形狀不規(guī)則，</p><p>　　易受到人類活動、自然條件的影響；從 1999—2009 年整個景觀平均斑塊分維數(shù)的</p><p>　　值從 1.21%減少到 1.16%，說明本研究區(qū)的景觀斑塊形狀趨于規(guī)則化；修正多樣性</p><p>　　指數(shù)從 1999 年的

6、0.73%增大到 2009 年的 0.9%，反映研究區(qū)內整個景觀的破碎化</p><p><b>　　程度在增加。</b></p><p>　?。?）1999—2006 年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價指數(shù)（CEI）為 0.47；2006</p><p>　　年—2009 年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價指數(shù)（CEI）為 0.6。1999 年—2006

7、 年祁</p><p>　　連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康分級為Ⅲ級（0.4～0.6），生態(tài)結構比較合理，</p><p><b>　　I</b></p><p>　　系統(tǒng)尚穩(wěn)定，外界壓力較大，接近生態(tài)閾值，但敏感地帶較多，己有少量的生態(tài) 異常出現(xiàn)，可發(fā)揮基本的生態(tài)功能，生態(tài)系統(tǒng)可維持應迅速，可持續(xù)；2006—2009</p>&

8、lt;p>　　年祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康分級為Ⅱ級（0.6～0.8），生態(tài)系統(tǒng)結構合 理、格局尚完整，系統(tǒng)活力較強，外界較小，無生態(tài)異常，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能較 完善，系統(tǒng)尚穩(wěn)定。由此可以看出 2003 年祁連山建立自然保護區(qū)，人類加以合理 管理以后，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況有轉好的趨勢，因此應加以不斷保護和合理利 用，使得祁連山黑河源區(qū)濕地這一重要的“地球之腎”，在維持母親河黃河的生態(tài) 安全，促進民族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，維護藏區(qū)社會穩(wěn)

9、定方面發(fā)揮重要的作用。</p><p>　　最后根據(jù) 1999 年—2006 年，2006 年—2009 年的濕地生態(tài)系統(tǒng)評價結果，對 祁連山黑河源區(qū)濕地保護提出建議。</p><p>　　關鍵詞：祁連山黑河源區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價，PSR 模型</p><p><b>　　II</b></p><p>　　

10、Assessment on Wetland Ecosystem Based on 3S Image--Taking the Heihe Rive Source Qilian Mountains as an Example</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Wetland ecological health evaluation

11、of wetland ecosystem is in one kind of comprehensive evaluation of state. Through the wetland ecosystem health assessment, can understand wetland ecological system structure and function condition, wetland ecological sys

12、tem pressure and wetland ecological system produces reaction, so as to formulate wetland ecosystem protection and recovery measures provide the scientific basis. Qilian mountains was known as the "natural reservoir

13、hexi corridor of the source </p><p>　　In this paper, using the 3S in 1999, 2006 and 2009 TM remote sensing data, establish interpreting marks, match with field investigation, extracting all periods of land u

14、se land cover and landscape information, from plaques type level index and landscape type level index in two aspects of the qilian mountain headwater area of qinghai heihe wetland landscape space-time structure analysis.

15、 On this basis, according to the ecosystem health of evaluation principle, the selection of the PSR model and c</p><p>　?。?） From 1999 to research in 2009 the number （NP） patch from 591 a increased to 710 a,

16、 10 years the qilian mountain heihe source area wetland landscape fragmentation degree in increase; 1999 and 2009 is respectively： landscape shape index 13,804 3.28%, landscape shape index and become larger, explain land

17、scape plaques of irregular shape, are susceptible to human activities, natural condition the influence; From 1999 until 2009 the whole landscape average patch fractal dimension value 1.21% reduc</p><p><b

18、>　　III</b></p><p>　　area studied landscape, said the shape of patch tend to rules; Fixed diversity index increased from 0.73% of 1999 2009 0.9%, reflect the research in the whole landscape fragmenta

19、tion degree is on the increase.</p><p>　?。?） From 1999 to 2006 （CEI） 0.6; From 2006 to 2009 （CEI） for surprisingly. From 1999 to 2006 heihe source qilian mountain wetland ecosystem health classification for

20、Ⅱ level （0.6 ~ 0.8）, reasonable structure, pattern of ecological system is complete, the vigor of the system is stronger, the outside is lesser, no ecological abnormality, ecosystem function is more perfect, the system i

21、s still stable, sustainable; 2006-2009 heihe source qilian mountain wetland ecosystem health classification for Ⅲ </p><p>　　Finally, according to the 1999 to 2006, 2006 to 2009 wetland ecosystem evaluation r

22、esult, headwater area of qilian mountains Suggestions heihe wetland protection.</p><p>　　Keywords：The Heihe Rive Source Qilian Mountains; Ecological system; Wetland ecosystem health assessment; The PSR model

23、;</p><p><b>　　IV</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 濕地生態(tài)

24、系統(tǒng)健康的研究進展1</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 國內研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 選題依據(jù)4</p><p>　　1.4 研究內容4</p><p>　　1.5 技術路線圖5</p><p>　　第二章 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康

25、評價的理論與方法7</p><p>　　2.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價理論7</p><p>　　2.1.1 生態(tài)系統(tǒng)與濕地生態(tài)系統(tǒng)健康7</p><p>　　2.1.2 景觀生態(tài)學與濕地景觀研究9</p><p>　　2.1.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究尺度9</p><p>　　2.1.4 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評

26、價指標體系10</p><p>　　2.1.5 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價標準分級10</p><p>　　2.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法10</p><p>　　2.2.1 評價原則10</p><p>　　2.2.2 評價模型11</p><p>　　2.2.3 評價指標的選取12</p>&

27、lt;p>　　2.2.4 評價方法14</p><p>　　第三章研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源18</p><p>　　3.1 青海祁連縣黑河流域概況18</p><p>　　3.1.1 自然概況18</p><p>　　3.1.2 社會自然經(jīng)濟概況25</p><p>　　3.2 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)預處理26<

28、;/p><p>　　3.2.1 數(shù)據(jù)源的選擇26</p><p>　　3.2.2 圖像的凡何校正和鑲嵌27</p><p>　　3.2.3 土地利用/土地覆蓋類型信息提取28</p><p>　　3.2.4 生態(tài)環(huán)境調查30</p><p>　　第四章 研究區(qū)信息提取32</p><p>

29、　　4.1 濕地景觀景觀格局指數(shù)提取32</p><p>　　4.1.1 濕地景觀景觀格局空間變化分析33</p><p>　　4.1.2 景觀類型水平指數(shù)分析34</p><p>　　4.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力信息提取35</p><p>　　4.3 濕地壓力指數(shù)提取37</p><p>　　4.4 濕

30、地服務功能信息提取37</p><p>　　4.5 濕地彈性度提取38</p><p>　　4.6 濕地面積變化比指數(shù)提取39</p><p><b>　　V</b></p><p>　　第五章 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價40</p><p>　　5.1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康單因子評價40<

31、/p><p>　　5.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價41</p><p>　　5.2.1 各因子權重的計算方法41</p><p>　　5.2.2 各因子權重的確定與分析44</p><p>　　5.2.3 綜合評價結果46</p><p>　　5.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價結果47</p><

32、;p>　　5.3.2 狀態(tài)分析48</p><p>　　5.3.3 響應分析49</p><p><b>　　5.4 建議49</b></p><p>　　5.4.1 加強濕地生態(tài)環(huán)境保護的宣傳教育工作49</p><p>　　5.4.2 制定保護濕地的地方法規(guī)49</p><p>

33、;　　5.4.3 建立濕地資源保護管理體系，加強濕地保護執(zhí)法50</p><p>　　5.4.4 加強濕地科學研究，為濕地利用和保護提供科學服務50</p><p>　　第六章 結果與展望51</p><p><b>　　6.1 結果51</b></p><p>　　6.2 不足和展望52</p>

34、<p><b>　　參考文獻53</b></p><p><b>　　致 謝56</b></p><p><b>　　個人簡介57</b></p><p><b>　　VI</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康

35、評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　濕地廣泛地分布于世界各地，是地球上生物多樣性豐富、生產(chǎn)力很高的生態(tài)系統(tǒng)， 是人類最重要的環(huán)境資本之一，也是自然界富有生物多樣性和較高生產(chǎn)力的生態(tài)系 統(tǒng)。它包括所有的陸地淡

36、水生態(tài)系統(tǒng)， 如河流、湖泊、沼澤，以及陸地和海洋過渡地 帶的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)， 同時還包括海洋邊緣部分咸水、半咸水水域。濕地不但具有 豐富的資源，還有巨大的環(huán)境調節(jié)功能和生態(tài)效益。各類濕地在提供水資源、調節(jié)氣 候、涵養(yǎng)水源，均化洪水、促淤造陸、降解污染物，保護生物多樣性和為人類提供生 產(chǎn)、生活資源方面發(fā)揮了重要作用。因此，國際上通常把森林、海洋和濕地并稱為全 球三大生態(tài)系統(tǒng)。</p><p>　　青藏高原是眾多大

37、江大河的發(fā)源地和高原生物多樣性的寶庫，是影響全球氣候變 化重要區(qū)域。由于青藏高原特殊的自然地理條件，其生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱。近年來，隨 著經(jīng)濟發(fā)展、人口增長迅速，高原生態(tài)環(huán)境壓力日益增大，人口、經(jīng)濟、環(huán)境之間的 矛盾日趨尖銳。維護和保護青藏高原生態(tài)平衡和資源的可持續(xù)利用已成為世界共同關 心的問題。而青藏高原上的大面積高寒濕地群，它們對高原生態(tài)環(huán)境意義重大。近年 來，隨著全球氣候的變化以及人類社會經(jīng)濟活動的發(fā)展，濕地生態(tài)系統(tǒng)遭到了明顯的 破壞

38、，面積減少、生物多樣性遭到威脅。高原濕地對全球變化具有較高的敏感性，高 原濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，通過影響高原生物多樣性、物質能量交換甚至氣候變化等生 態(tài)環(huán)境因子對亞洲乃至全球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。對高原濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究也 已成為一個具有重大科學意義的問題。</p><p>　　1.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究進展</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀</p><

39、p>　　20 世紀 40 年代初，英國學者李培德首次提出了土地健康的概念，認為荒野性是 研究土地健康最完美的標準[1]；60 年代，他將此概念進一步升華為景觀健康，但在當 時并未引起足夠的重視；80 年代，加拿大學者斯凱弗和羅坡特提出生態(tài)系統(tǒng)健康的概 念[2]；在此之后，許多學者對生態(tài)系統(tǒng)健康開始關注，并且對生態(tài)系統(tǒng)健康的測度方 法和指標進行了探索性研究；90 年代，生態(tài)系統(tǒng)健康作為全球環(huán)境管理的新目標，成 為分析生態(tài)系統(tǒng)的新方法

40、[3]；90 年代后期，由聯(lián)合國經(jīng)濟合作開發(fā)署提出的“壓力— 狀態(tài)—響應（PSR）”框架模型[4]從社會經(jīng)濟與環(huán)境有機統(tǒng)一的觀點出發(fā)，精確地反</p><p><b>　　1</b></p><p>　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　映了生態(tài)系統(tǒng)健康的自然、經(jīng)濟、社會因素之間的關系，為生態(tài)系統(tǒng)健康指標構建提 供了一種邏輯基礎，因

41、而被廣泛承認和使用。2001 年 6 月聯(lián)合國“千年生態(tài)系統(tǒng)評估” 項目正式啟動，其首要的任務就是對生態(tài)系統(tǒng)過去、現(xiàn)在和將來的健康狀況進行評估， 并提出相應對策，它的實施對改進生態(tài)系統(tǒng)管理狀況，推動社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，以 及促進生態(tài)學發(fā)展，都有重要意義，標志著對可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的認識和實施已經(jīng)進入 到一個新的階段[5]。</p><p>　　而對濕地效益的研究工作開展得較早，大致可以追溯到 20 世紀初，但大多只局

42、 限于對本國濕地類型的研究。當時的美國為了建立野生動物保護區(qū)特別是遷徙鳥類、 珍稀動物保護區(qū)而開展了少量的濕地評價工作。歐洲和北美早在 50 年代起就開展了 以濕地物種為主要對象的濕地編目和評價，近年來逐步擴展為濕地和濕地物種現(xiàn)狀的 評估（John，1998）。70 年代初，美國麻省馬塞諸塞大學的Larsno提出了第一個幫助 政府頒發(fā)濕地開發(fā)補償許可證的濕地效益快速評價模型。一般認為濕地的功能僅是提 供許多野生動物的棲息生境，但是自從

43、70 年代中期以后，濕地的其它功能和價值（例 如均化洪水、凈化水質等）在濕地效益研究中變得越來越重要。在 80 年代以后，對 濕地效益的研究與評價方法也取得了巨大進展，主要采用資源經(jīng)濟學的理論和方法， 對濕地的功能、用途和屬性的貨幣價值評價進行了有益的探索[6-7]。</p><p>　　表 1-1 國外研究現(xiàn)狀一覽表</p><p><b>　　2</b><

44、/p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　1.2.2 國內研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來在我國，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題的突出，對濕地經(jīng)濟價值認識的 深入，陳克林等人完成了國家林業(yè)局資助的科研課題“中國濕地效益和價值評價指標 體系”，在理論上建立了濕地效益評價指標體系與等級劃分方案，但沒進行案例研

45、究； 1999 年沈德賢利用有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)對洞庭湖區(qū)濕地調蓄洪水、調節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、凈 化水質、維護生物多樣性等功能進行了分析；1999 年胡會峰等等提出的指標體系對青 海湖 1988—1989 年的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行評價。2000 年吳炳方等人利用地理信息 系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)、模擬、統(tǒng)計分析和空間計算等方法，定量測算了東洞庭湖的調蓄容 積、水深、波浪等特征，表示了濕地在調蓄洪水、減少侵蝕等方面的功能；2000 年張 崢選取多樣性、代表性

46、、稀有性、穩(wěn)定性和人類威脅等指標，提出了一套濕地生態(tài)評 價指標體系；2001 年崔麗娟運用支付意愿調查法對濕地綜合價值評價方法進行了探 討；2002 年蔣衛(wèi)國等人在國家環(huán)保局“中國中東部生態(tài)環(huán)境遙感調查”科研課題研究 中，運用壓力—狀態(tài)—響應模型，對遼河三角洲盤錦市濕地生態(tài)系統(tǒng)進行了健康評價； 2002 年崔保山等對三江平原撓力河域濕地生</p><p><b>　　3</b></p&

47、gt;<p>　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　健康評價；2009 年蔣衛(wèi)國等人再次以壓力—狀態(tài)—響應模型作為研究方法，對洞庭湖 區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進行了評價。</p><p>　　隨著人類對環(huán)境保護的認識，濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護也越來越受到國家、政府的重 視。因此，目前對濕地的保護、合理利用、服務功能、價值評估等等方面的研究分析 受到了眾多學者和研究工作者的關

48、注。</p><p><b>　　1.3 選題依據(jù)</b></p><p>　　20世紀以來，隨著人類社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，人類社會的可持續(xù)發(fā)展，已成 為全世界共同關心的熱點問題。而青藏高原是眾多大江大河的發(fā)源地和高原生物多樣 性的寶庫，發(fā)育著世界唯一的大面積高寒濕地群，是影響全球氣候變化重要區(qū)域。近 年來，由于人口增長迅速，高原生態(tài)環(huán)境壓力日益增大，人口、經(jīng)濟、環(huán)

49、境之間的矛 盾日趨尖銳。高原的濕地生態(tài)遭到了明顯的破壞，濕地面積不斷減少，濕地生物多樣 性遭到威脅，濕地對全球變化具有較高的敏感性。高原濕地生態(tài)健康狀況已然成為一 個具有重大科學意義的問題。</p><p>　　青藏高原上的濕地具有重要的生態(tài)環(huán)境意義及經(jīng)濟地位。主要表現(xiàn)為：一是濕地 生態(tài)系統(tǒng)服務功能齊全，價值高。二是主要集中在涵養(yǎng)水源廢物處理、氣候調節(jié)、體 閑娛樂四大功能上。高原濕地不僅維系著周邊地區(qū)的水源供給，

50、而且青藏高原也是口 前全球氣候變化影響較為敏感的區(qū)域，高原濕地對全球氣體調節(jié)、廢物處理和生物多 樣性保護均有不可忽視的作用和功能視[8-9]。</p><p>　　研究區(qū)是黃河上游重要支流－大通河的源頭區(qū)，也是西北內陸重要的內陸河—黑 河、布哈河的源頭區(qū)，生態(tài)地位獨特，是沼澤濕地集中分布的重要區(qū)域。近幾十年來, 青海祁連山地的生態(tài)環(huán)境日趨惡化，主要體現(xiàn)在草地退化、沼澤濕地萎縮、森林功能 弱化、水土流失加劇、土地荒

51、漠化擴大、雪線上升、冰川減少等諸多方面[10]。青海祁 連山地區(qū)的沼澤和沼澤化草甸正向高寒草甸演替，面積萎縮，水量減少，原有的沼澤 化草甸上小土丘凸起、干裂，泥炭外露，祁連山被譽為河西走廊的“天然水庫”，該 區(qū)黑河源區(qū)的特殊地理位置，奠定了它成為黑河水源涵養(yǎng)地和生態(tài)功能保護區(qū)的特殊 地位。同時，它又作為青藏高原地區(qū)典型的濕地生態(tài)景觀區(qū)域，是青藏高原地區(qū)濕地 景觀的縮影，因此分析和研究祁連山黑河源區(qū)濕地現(xiàn)狀及其動態(tài)變化規(guī)律、對濕地生 態(tài)系

52、統(tǒng)進行健康評價，這對研究整個黑河流域都具有重大意義。</p><p><b>　　1.4 研究內容</b></p><p>　　本文主要圍繞濕地的結構和功能等問題，針對祁連山黑河源地區(qū)的特點，以景觀 生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)健康及可持續(xù)發(fā)展理論等相關學科的理論為指導，運用 3S 技術， 根據(jù)三期（1999 年、2006 年、2009 年）濕地生態(tài)環(huán)境的空間特性，探討濕地生態(tài)系

53、</p><p><b>　　4</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　統(tǒng)的空間分布規(guī)律，對黑河源區(qū)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進行評價。 前期了解生態(tài)系統(tǒng)健康的研究現(xiàn)狀，對前人研究資料進行搜集和整理，制定可行</p><p>　　性研究報告。根據(jù)研究的

54、需要，選擇合適的遙感影像、地形圖、DEM 等數(shù)據(jù)源，進 行圖像預處理，包括圖像的鑲嵌、校正、配準等。</p><p>　　充分利用 3S 技術提取研究區(qū)區(qū)濕地信息，對研究區(qū)的土地利用/土地覆蓋進行信 息提取，掌握各種土地類型的相互轉化、變遷等規(guī)律。結合相關數(shù)理統(tǒng)計和監(jiān)測數(shù)據(jù)， 提取濕地景觀結構指數(shù)，濕地初級力指數(shù)，濕地壓力指數(shù)，濕地面積變化比等信息。 以濕地生態(tài)系統(tǒng)健康理論為基礎，基于壓力—狀態(tài)—響應模型為評價框

55、架，選取壓力、 狀態(tài)、響應指標信息對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進行評價，分析該區(qū)域濕地健康水平及 其變化趨勢。</p><p><b>　　1.5 技術路線圖</b></p><p>　　本文利用 1999 年、2006 年、2009 年的 TM 數(shù)據(jù)，結合相關統(tǒng)計、監(jiān)測等資料， 提取濕地生態(tài)系統(tǒng)評價所需的因子信息，包括人口密度、畜牧量指數(shù)、濕地景觀結構 指數(shù)、濕地水文調節(jié)

56、指數(shù)、初級生產(chǎn)力指數(shù)、濕地彈性度指數(shù)等指標，并對各指標賦 以權重因子，利用壓力—狀態(tài)—響應模型（PSR 模型）進行濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價， 得出 1999 年—2006 年，2006 年—2009 年的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價結果，從而對祁連 山黑河源區(qū)濕地生態(tài)保護提出措施，具體技術路線圖如圖 1-1。</p><p><b>　　5</b></p><p>　　青海師范大

57、學碩士學位論文</p><p><b>　　影響因素分析 </b></p><p><b>　　地</b></p><p><b>　　健</b></p><p><b>　　康</b></p><p><b>　　評&l

58、t;/b></p><p><b>　　價建議與措施</b></p><p><b>　　結</b></p><p><b>　　果</b></p><p>　　圖 1-1 祁連山黑河源區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價技術路線圖</p><p><b

59、>　　6</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　第二章 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的理論與方法</p><p>　　本文在充分搜集青海祁連山黑河源區(qū)相關資料和文獻的基礎上，在對濕地生態(tài)系 統(tǒng)的評價原則、評價方法、評價模型、評價指標等方面的深入研究分析后，確定充分 利用 3S 技

60、術進行濕地信息獲取、空間分析、健康評價、成果輸出等，最后實現(xiàn)濕地 生態(tài)系統(tǒng)健康評價。具體流程圖如圖（2-1）。</p><p>　　濕地健康評價目標的確定</p><p>　　評價原則確定評價模型</p><p><b>　　選取評價指標體系</b></p><p><b>　　TM影像解譯、</b&g

61、t;</p><p>　　統(tǒng)計、調查數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的搜集整理</p><p><b>　　確定評價方法</b></p><p>　　ArcGIS、SPSS、</p><p>　　Photoshop等</p><p><b>　　評價結果及成圖輸出</b></p>

62、<p>　　2-1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價流程圖 </p><p>　　濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價理論 </p><p>　　2.1.1 生態(tài)系統(tǒng)與濕地生態(tài)系統(tǒng)健康</p><p>　　生態(tài)系統(tǒng)是一定空間范圍內,由生物群落與其環(huán)境所組成，具有一定格局，借助于 功能流（物種流、能量流、物質流、信息流和價值流）而形成的穩(wěn)定系統(tǒng)[9]。因此， 生態(tài)系統(tǒng)應該是客觀存在的實

63、體，有時間和空間的概念；它以生物為主體，由生物和 非生物成分共同組成的一個整體；整個系統(tǒng)處于動態(tài)之中，該過程就是系統(tǒng)的行為， 體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的多種功能；系統(tǒng)能夠適應和調控各種變動。</p><p>　　生態(tài)系統(tǒng)健康（ecosystem health）是一個新概念，屬于一個新領域。它的提出， 在很大程度上將人體健康的概念擬人化地引用了，“健康”不僅適用于人類，也可應 用于生態(tài)系統(tǒng)這樣一個包含生命的有機的復雜組織。2

64、0 世紀 80 年代末，Rapport從生 態(tài)系統(tǒng)應為人類提供服務的角度出發(fā)，認為生態(tài)系統(tǒng)健康就是指生態(tài)系統(tǒng)組織未受到 損害或減弱，系統(tǒng)遠離“生態(tài)系統(tǒng)脅迫綜合癥”（Ecosystem Distress Syndrome ）如</p><p><b>　　7</b></p><p>　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　生產(chǎn)力的下降、

65、生物多樣性的喪失、關鍵種群的波動增強、生物結構的退化、疾病的 廣泛發(fā)生等[10-11]。并提出了一個框架圖展示了人類活目前動對生態(tài)系統(tǒng)變化及人類健 康的影響。圖（2-2）中表明，生態(tài)系統(tǒng)健康作為全球管理的新目標和分析生態(tài)系統(tǒng) 的新方法，受到廣泛關注，正被越來越多的學者所青睞[12-13]。</p><p><b>　　人類社會反應</b></p><p>　　改進環(huán)境

66、管理 減少對環(huán)境的壓力 人類健康風險</p><p>　　圖 2-2 人類活動對生態(tài)系統(tǒng)變化及人類健康的影響</p><p>　　濕地生態(tài)系統(tǒng)通過物質循環(huán)、能量流動以及信息傳遞將陸地生態(tài)系統(tǒng)與水域生態(tài) 系統(tǒng)聯(lián)系起來，是自然界中陸地、水體和大氣三者之間相互平衡的產(chǎn)物。濕地這種獨 特生境使它具有豐富的陸生與水生動植物資源，是世界上生物多樣性最豐富、單位生 產(chǎn)力最高的自然生態(tài)系統(tǒng)。濕地在調節(jié)

67、徑流、維持生物多樣性、蓄洪防旱、控制污染 等方面具有其他生態(tài)系統(tǒng)不可替代的作用。</p><p>　　濕地是自然生態(tài)系統(tǒng)中自凈能力最強的生態(tài)系統(tǒng)。濕地水流速度緩慢， 有利于污 染物沉降。在濕地中生長的植物、微生物和細菌等通過濕地生物地球化學過程的轉換， 包括物理過濾、生物吸收和化學合成與分解等，將生活和生產(chǎn)污水中的污染物和有毒 物質吸收、分解或轉化，使?jié)竦厮w得到凈化。</p><p>

68、　　根據(jù)國際生態(tài)系統(tǒng)健康學的定義：“濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指生態(tài)系統(tǒng)沒有病痛反 應，穩(wěn)定且可持續(xù)發(fā)展，即生態(tài)系統(tǒng)隨著時間的進程有活力并能維持其組織及自主性， 在外界脅迫下容易恢復”[14]。濕地生態(tài)系統(tǒng)健康應該有以下特征[15-16]：（1）不存在 失調癥狀，發(fā)揮穩(wěn)定的功能，系統(tǒng)運作過程暢通，運作方式多樣化。（2）具有良好 的恢復能力及自我維持能力，有最小的外部補貼。（3）對鄰近其它生態(tài)系統(tǒng)沒有危 害或對周邊生態(tài)系統(tǒng)的破壞性影響最小。（4）

69、對社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類的健康有促 進作用。由此看出濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是指系統(tǒng)內部的物質循環(huán)和能量流動未受到損 害，對長期或突發(fā)的自然或人為擾動能保持著彈性和穩(wěn)定性，整體功能表現(xiàn)出多樣性 和復雜性。因此，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康應表現(xiàn)出多功能性，并為物種提供生命支持，是 活躍的，對壓力是具有彈性的。</p><p><b>　　8</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕

70、地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　2.1.2 景觀生態(tài)學與濕地景觀研究</p><p>　　景觀生態(tài)學（landscape ecology）是研究景觀單元的類型組成、空間配置及其生 態(tài)學過程相互作用的綜合性學科[17],是一門新興的交叉學科，針對問題的應用性學科， 強調生態(tài)系統(tǒng)的空間格局、系統(tǒng)功能及生態(tài)過程。它將地理學上的景觀和生物學中的 生態(tài)相結合，把地

71、理學對地理現(xiàn)象的空間相互作用的橫向研究和生態(tài)學對生態(tài)系統(tǒng)機 能相互作用的縱向研究結合為一體，以景觀為對象，通過物質流、能量流、信息流和 物種流在地球表層的遷移與交換，研究景觀的空間結構、功能及各部分之間的相互關 系，研究景觀的動態(tài)變化及景觀優(yōu)化利用和保護的原理和途徑[18]。</p><p>　　無論在景觀生態(tài)學還是在景觀生態(tài)規(guī)劃中，構成并描述景觀空間格局的一個基本 模式是：斑塊（patch）—廊道（corrid

72、or）—基質（matrix）模式，該模式，有利于采 用遙感、GIS 技術來分析，有利于評價生態(tài)系統(tǒng)的空間格局、進行空間結構和時間序 列分析。</p><p>　　2.1.3 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的研究尺度</p><p>　　在生態(tài)學中，空間尺度指所研究生態(tài)系統(tǒng)的面積大小，時間尺度是其動態(tài)變化的 時間間隔[19]。不同空間尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的概念具有模糊性，隨著空間的變化， 濕地類型、結構和

73、功能會發(fā)生相應的變化，健康的表現(xiàn)和衡量指標也不同。同時，在 不同的空間范圍，由于人類活動的強弱差異，濕地健康也會有不同的表現(xiàn)。就空間尺 度擴展而言，對于濕地的研究，由生態(tài)系統(tǒng)、景觀到流域濕地，著眼點不同，衡量指 標和研究形式也就有差異[20]（見表 2-1）。生態(tài)系統(tǒng)在小尺度上表現(xiàn)出非平衡性特征 或“瞬變態(tài)特征”，因此現(xiàn)在對濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康研究多傾向于景觀或流域水平， 而在大尺度上濕地表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，更好的表征了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)

74、展規(guī)律， 體現(xiàn)自然與社會的相互作用和聯(lián)系。</p><p>　　表 2-1 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究的尺度和內容</p><p><b>　　9</b></p><p>　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　不同的時間尺度，其表現(xiàn)行為也不同。每一個時段都有不同的衡量指標，濕地生 態(tài)系統(tǒng)健康的發(fā)展也經(jīng)歷著不同的階

75、段。特別是隨著人類行為作用的不斷加強，對濕 地造成的脅迫也越來越大，對濕地健康的衡量指標也會發(fā)生相應的改變。本文主要討 論短時間尺度內濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康問題。</p><p>　　2.1.4 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系</p><p>　　國外對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究比較早，許多學者從生態(tài)風險和生態(tài)健康兩方面提 出了大量針對不同尺度的度量指標[21-24]，由于各國各地濕地類型及規(guī)模的差異

76、，環(huán)境 背景又各不相同，因此，統(tǒng)一的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康指標很難確定下來。至今還沒有較 為完善并被普遍采納的指標體系。</p><p>　　2.1.5 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價標準分級</p><p>　　采用相對評價方法，即按照生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價的得分排序、分級，以反映生 態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)[25]。生態(tài)系統(tǒng)健康分級及生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的含義見表 2-1。</p><p>

77、　　表 2-2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)分級</p><p>　　健康分級健康狀態(tài)系統(tǒng)特征</p><p>　　一級 很健康 生態(tài)結構十分合理，系統(tǒng)活力強，外界壓力較小，無生態(tài)異常出 現(xiàn)，生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能完善，系統(tǒng)穩(wěn)定，處于可持續(xù)狀態(tài)</p><p>　　二級 健康 生態(tài)系統(tǒng)結構合理、格局尚完整，系統(tǒng)活力較強，外界較小，無 生態(tài)異常，生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能較完善，系統(tǒng)尚

78、穩(wěn)定，生態(tài)系統(tǒng)可 持續(xù)</p><p>　　三級 亞健康 生態(tài)結構比較合理，系統(tǒng)尚穩(wěn)定，外界壓力較大，接近生態(tài)闌值， 但敏感地帶較多，己有少量的生態(tài)異常出現(xiàn)，可發(fā)揮基本的生態(tài) 功能，生態(tài)系統(tǒng)可維持</p><p>　　四級 不健康 生態(tài)結構出現(xiàn)缺陷，系統(tǒng)活力較低，外界壓力大，生態(tài)異常較多， 生態(tài)功能己經(jīng)不能滿足維持生態(tài)系統(tǒng)的需要，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)開始 退化</p><p&g

79、t;　　五級 病態(tài) 生態(tài)結構不合理，自然植被斑塊破碎化嚴重，活力低，出現(xiàn)大面 積的生態(tài)異常區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)己經(jīng)惡化</p><p>　　2.2 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價方法</p><p>　　2.2.1 評價原則</p><p>　　生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標必須達到 3 個目標：（1）指標體系能完整準確地反映生 態(tài)系統(tǒng)健康狀況，能夠提供現(xiàn)狀的代表性圖案；（2）對各類生態(tài)系統(tǒng)的

80、生物物理狀 況和人類脅迫進行監(jiān)測，尋求自然、人為壓力與生態(tài)系統(tǒng)健康變化之間的聯(lián)系，并探 求生態(tài)系統(tǒng)健康衰退的原因；（3）定期地為政府決策、科研及公眾要求等提供生態(tài)</p><p><b>　　10</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　系統(tǒng)健康現(xiàn)狀、變化及趨勢的統(tǒng)計總

81、結和解釋報告。為此，篩選指標應該遵循以下原 則：</p><p>　　整體性原則：任何生態(tài)環(huán)境問題都必須從生物、物理、社會經(jīng)濟和人類健康等方 面綜合考慮。</p><p>　　空間尺度原則：要考慮地區(qū)或生態(tài)系統(tǒng)的空間大小。評價指標應該定向于合適的 空間尺度。</p><p>　　指標范疇或類型原則：人類活動的壓力或脅迫，環(huán)境和自然資源的質量或狀況對 壓力或環(huán)境憂慮的

82、反應所采取的措施整體性評價，應該考慮脅迫/壓力、狀態(tài)/狀況兩 個方面，強調生物物理和文化變量。</p><p>　　可操作性原則：指標概念明確，易測易得。所選指標，其原始數(shù)據(jù)容易通過調查、 統(tǒng)計、遙感等手段獲得，易于定量計算；現(xiàn)實意義明確，符合行業(yè)規(guī)范，便于環(huán)境管 理。</p><p>　　規(guī)范化可比性原則：所采用的指標的內容和方法都必須做到統(tǒng)一和規(guī)范，要適合 于不同地域生態(tài)系統(tǒng)間的比較,

83、確保其具有一定的科學性[26-27]。</p><p>　　2.2.2 評價模型</p><p>　　人類活動對環(huán)境施加一定的壓力因為這些壓力，環(huán)境改變了其原有的性質或自然 資源的數(shù)量（狀態(tài)）；人類又通過環(huán)境、經(jīng)濟和管理策略等對這些變化作出反應，以 恢復環(huán)境質量或防止環(huán)境退化即[28]。本文采用了OECD（聯(lián)合國經(jīng)濟合作開發(fā)署）建 立的壓力—狀態(tài)—響應（Pressure-State-Res

84、ponse簡稱P-S-R）模型（圖 2-3）。人類活 動給濕地生態(tài)系統(tǒng)造成了一定的壓力，使其生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生了一定的變 化，這種變化正是外界人為干擾的反映，而濕地生態(tài)系統(tǒng)結構和功能狀態(tài)則反映了人 類活動干擾的程度。</p><p><b>　　信息</b></p><p><b>　　11</b></p><p>

85、　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　P-S-R概念模型以因果關系為基礎，從人類系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)相互作用、相互影響 這一角度出發(fā)，對生態(tài)環(huán)境指標進行分類與組織，具有較強的系統(tǒng)性；基于“壓力一 狀態(tài)一響應（P-S-R）”模式的評價指標體系能夠比較明確反映出生態(tài)環(huán)境變化的因 果關系，從而有助于決策者決策；基于P-S-R的指標體系充分考慮了人類活動對生態(tài) 效應正負雙重效果，在評價過程中包含了經(jīng)人類響應所帶來的

86、生態(tài)修復的作用，全面 地反映了人類活動對生態(tài)效應的影響，較以往評價體系更具有真實性、系統(tǒng)性和準確</p><p><b>　　性[29]。</b></p><p>　　2.2.3 評價指標的選取</p><p>　　由于不同的濕地類型，衡量指標和標準也不盡相同，所以濕地生態(tài)系統(tǒng)健康是一 個復雜的問題。本文以青海祁連山黑河流域濕地作為案例研究，主

87、要分析沼澤濕地和 河濱濕地，在此基礎上，以壓力—狀態(tài)—響應為指標概念框架模型，確定濕地生態(tài)系 統(tǒng)的健康評價指標。</p><p>　　從濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的概念，濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務功能，健康度量的標準以及大 中尺度濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究的內容可以看出，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康與人類活動密切相 關。在評價濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時，濕地生態(tài)系統(tǒng)自身的狀況是評價的基礎，在此 基礎上，一個濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的最終判斷標準是在人類活動與生

88、態(tài)系統(tǒng)所提供的服 務之間的交面上進行的，一方面要考慮目前人類活動下的生態(tài)系統(tǒng)服務功能；另一方 面要考慮獲得生態(tài)系統(tǒng)提供的服務后，人類活動以及人類社會經(jīng)濟的狀況。</p><p>　　結合研究區(qū)指標選取原則，根據(jù)研究區(qū)的實際情況，應用 PSR 模型，本文建立 了青海祁連山黑河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的指標體系見表 2-3。</p><p>　　表 2-3 青海祁連山黑河流域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康

89、評價的指標體系</p><p>　　濕地生態(tài)系統(tǒng)質量評價指標指標數(shù)據(jù)來源和獲取方式</p><p><b>　　的度量</b></p><p><b>　　壓力指標</b></p><p><b>　　狀態(tài)指標</b></p><p><b&g

90、t;　　響應指標</b></p><p><b>　　12</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　在選取時圍繞濕地的生態(tài)系統(tǒng)服務功能和人類活動來考慮。由于綜合性指標是由 多個指標來反映的，對綜合性指標的權重采用了加權求和的方法，對各指標權重的賦 予主要依據(jù)

91、專家經(jīng)驗法，同時參考了對指標重要性的分析。</p><p>　　1 壓力指標 在無外力干擾的情況下，濕地生態(tài)系統(tǒng)的演替方向一般是順應自然、正向的演替。</p><p>　　當受到人類干擾時，生態(tài)系統(tǒng)會出現(xiàn)一系列變化。干擾（自然的和人為的）的介入改 變了生態(tài)系統(tǒng)的演替系列[30]。其中，自然干擾因素是一種無規(guī)則的不穩(wěn)定的異常變化， 難以對其進行有效度量，而且目前自然干擾所造成的生態(tài)退化只占了

92、生態(tài)退化現(xiàn)象的 一小部分。但人為干擾是多方面的，它往往會改變生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向，加速生態(tài)系 統(tǒng)改良或退化的過程。因此，在濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價中，采用畜牧量和人口密度作 為壓力因子。</p><p>　　2 狀態(tài)指標 狀態(tài)指標是生態(tài)系統(tǒng)內各種生物、非生物因素長期作用的結果，也是生態(tài)系統(tǒng)特</p><p>　　性和功能的最直接體現(xiàn)。本文選擇活力、組織、彈性、生態(tài)系統(tǒng)服務功能 4 個濕地生 態(tài)系

93、統(tǒng)度量指標來反映濕地生態(tài)系統(tǒng)自身的結構和功能。</p><p>　　（1） 活力 生態(tài)系統(tǒng)的活力是指系統(tǒng)的活動性、新陳代謝和初級生產(chǎn)力。是生態(tài)系統(tǒng)存在的</p><p>　　最基本的物質基礎。大量遙感研究表明[31-32],植被的生產(chǎn)量與歸一化植被指數(shù)（NDVI） 具有明顯的正相關，因此選擇NDVI值作為衡量生態(tài)系統(tǒng)的活力指標。</p><p>　?。?） 組織 是

94、指生態(tài)系統(tǒng)的復雜性，評價過程中通過生物多樣性和結構的復雜性來反映。生</p><p>　　態(tài)系統(tǒng)不僅為不同的生物提供繁衍生息的場所，而且還為生物進化及生物多樣性的產(chǎn) 生和形成提供了條件。生物多樣性是自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)和生態(tài)服務的基礎和源泉。雖 然從遙感技術上不能對生物物種、基因狀況得到詳細的了解，但是一般認為，各種景 觀生態(tài)系統(tǒng)不僅為不同的生物物種提供繁衍生息的場所，而且還為生物進化及生物多 樣性的產(chǎn)生與形成提供了

95、條件。在陸地景觀中，物種多樣性與下列斑塊特征有關，順 序如下[33]：</p><p>　　S= f﹛景觀多樣性±干擾+面積+年齡+景觀異質性-隔離程度-邊界不連續(xù)性} 因此，在評價中主要通過景觀類型多樣性指數(shù)和斑塊面積指標來對生物多樣性狀</p><p>　　態(tài)和結構進行分析。景觀類型多樣性是指景觀中類型的豐富度和復雜度。類型多樣性 和物種多樣性的關系一般呈正態(tài)分布，在景觀類型

96、少，大的均勻斑塊，小的邊緣生境 條件下，物種多樣性也低;隨著類型多樣性和邊緣物種增加時，物種多樣性也增加， 當景觀類型增多、斑塊數(shù)目與邊緣生境達到最佳比率物種多樣性最高塊內部物種遷移 出去隨著景觀類型增多、斑塊數(shù)目增多，景觀破碎化，致使斑物種多樣性降低[34]。</p><p><b>　　13</b></p><p>　　青海師范大學碩士學位論文</p>

97、<p>　?。?） 彈性 當健康的生態(tài)系統(tǒng)受到壓力脅迫后，能夠保持或恢復結構和功能的穩(wěn)定性的能力</p><p>　　稱之為生態(tài)系統(tǒng)的恢復力即彈性。直接測量生態(tài)系統(tǒng)的恢復力比較困難[35]，因此，在 本文的評價指標體系中，依據(jù)不同濕地類型對生態(tài)恢復的貢獻和作用，分別賦以不同 級別的彈性度，最后得出一個綜合指數(shù)來反映生態(tài)系統(tǒng)的恢復力。</p><p>　　（4） 功能 濕地的功

98、能包括生產(chǎn)功能和服務功能。生產(chǎn)功能指濕地為人類提供各種物質產(chǎn)</p><p>　　品，主要包括水稻、蘆葦、蓮菜等；服務功能是人類評價生態(tài)系統(tǒng)健康的一條重要標 準，是對人類有益的方面，如如水文調節(jié)、凈化水質、休閑娛樂、大氣調節(jié)、棲息地 功能、文化科研功能等。</p><p>　　水文調節(jié)是濕地生態(tài)系統(tǒng)一個重要的服務功能.濕地具有巨大的滲透能力和蓄水 能力，它能儲蓄降水，減少并滯后了降水進入江

99、河，在洪水期，它能削減并滯后了洪 峰，從而減少了洪水徑流，而在枯水期，它能夠提供水源，以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要. 因此，在本文的評價過程中，將濕地的水文調節(jié)指數(shù)作為評價濕地生態(tài)系統(tǒng)的服務功 能的一個指標。結合研究區(qū)情況，濕地的其他服務功能由于數(shù)據(jù)資料及技術手段有限， 在本研究中就不加考慮。</p><p>　　水文調節(jié)指數(shù)=（河流+灘地面積）/濕地總面積。 3 響應指標</p><p>　　

100、生態(tài)系統(tǒng)研究強調過程與演替，濕地生態(tài)系統(tǒng)也一樣，當受到外界干擾的時候， 表現(xiàn)出一系列的變化。人類活動的壓力使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)景觀發(fā)生了變化，由于人類活 動使原來完整的景觀被分割成大小不同的許多斑塊，形成破碎化的景觀，而景觀破碎 化是生物多樣性喪失的一個最主要原因[18]。本文選取了濕地退化指數(shù)和斑塊破碎化指 數(shù)來體現(xiàn)在人類壓力下的大沽河口濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的響應指標。這兩個指標的定義 如下：</p><p>　　濕地退

101、化指數(shù)=濕地減少面積/原始濕地總面積； 斑塊數(shù)：NP。</p><p>　　2.2.4 評價方法</p><p>　　1 單因子評價模型 生態(tài)系統(tǒng)是一個耗散的結構，它遠離平衡態(tài)，系統(tǒng)內通過各種各樣的反饋機制的</p><p>　　非線性相互作用，在與外界的開放式的物質能量交換過程中維持著系統(tǒng)的有序機構。 系統(tǒng)內各種過程和作用是非線性的，選取的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標

102、體系中各個指 標的測度值并不是線性地反應出濕地生態(tài)系統(tǒng)各個方面和層次狀態(tài)水平，因而用簡單 的比例關系來揭示濕地生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的方法顯然不合理而且結構粗糙。所以我們選擇</p><p><b>　　14</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　了廣泛應用于生態(tài)學和環(huán)境科學的

103、邏輯斯締增長模型，這一模型在研究生物種群數(shù)量 增長過程中，充分考慮了環(huán)境資源的約束條件，引入了生物種群的環(huán)境容納量（或環(huán) 境負荷量）K，在實際的生態(tài)系統(tǒng)，資源和空間都是有限的，種群增長的起始階段， 種群很小，每個個體都能有足夠的資源和空間，所以還以某種形式的指數(shù)增長模式增 長，但隨著種群數(shù)量的增加，每個個體得到的資源和擁有的空間越來越小，生存壓力 越來越大，種群內某些個體因承受不了生存壓力而死亡。死亡率開始增加，種群增長 速度放慢。越接

104、近環(huán)境的容納量，種群的增長速度越慢，達到環(huán)境容納量時，種群內 的出生率和死亡率相等，種群的增長率等于零，如圖中的曲線 a。</p><p>　　圖 2-4 邏輯斯締增長曲線</p><p><b>　　曲線的方程為</b></p><p>　　Dn =rN ( K ?N)</p><p>　　…………………公式（2-1）

105、</p><p><b>　　dtK</b></p><p>　　r—種群的內稟增長率， 方程的解析解為： （N0—初使種群數(shù)量）</p><p>　　相似的，其他的像區(qū)域面積與維持的物種數(shù)量之間的關系、生態(tài)系統(tǒng)中生物量的 累積過程、有毒物質的含量和毒性之間的關系、污染物濃度和水體功能損害程度之間</p><p>&l

106、t;b>　　15</b></p><p>　　青海師范大學碩士學位論文</p><p>　　的關系、河流洪水流速與流量的關系等、單位投資效益與投資規(guī)模等生態(tài)的、環(huán)境的 及社會經(jīng)濟的很多方面的現(xiàn)象都具有這種數(shù)量變化關系，反映了研究系統(tǒng)內的非線性 作用特征。因此，在對濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價的過程中，也應該充分考慮到這種非線 性關系，而不是用簡單的線性比例關系將指標與生態(tài)狀態(tài)對等

107、起來。李永建[35]和劉曉 丹[36] 選用的邏輯斯蒂增長曲線模型分別對拉魯濕地和大沽河河口濕地的生態(tài)系統(tǒng)健 康評價的各個單項指標進行評價：</p><p>　　式中：P：表示單項指標的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)指標評價值（無量綱值）； R：表示單項指標測度值。</p><p>　　對常數(shù) a、b 采用下面的方法確定：設當 R=0.01 時，P 的值近似到 0.001；設當</p><

108、;p>　　R= 0.99 時，P 的值近似到 0.999，則此時方程中的 a, b 的值求解分別為 4.595 和 9.19，</p><p>　　因此，擬選的單項指標評價模型最終為：</p><p>　　對于指標量值增加與生態(tài)系統(tǒng)健康的增加方向相同時的單項指標采用上面方程， 當單項指標量值的增加方向與生態(tài)系統(tǒng)健康的增加方向相反時，則采用下面的進行評 價。在同等測度值條件下，邏輯斯蒂

109、曲線能夠較理想的評價各單項指標的生態(tài)退化程 度，對濕地狀態(tài)變化敏感，因此，本文參照上面的公式對研究區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)健康進 行單因子評價。</p><p>　　2 多因子綜合評價模型 得到各個單項指標評價值之后，就要對濕地的生態(tài)系統(tǒng)健康進行綜合評價，這里</p><p>　　采用各單項指標的加權平均法來求濕地生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價指數(shù)（CEL）。對各項 指標的權重的確定，采用 AHP 法，濕地生

110、態(tài)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評價指數(shù)用以下公式 求得：</p><p><b>　　16</b></p><p>　　基于 3S 技術的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價研究——以祁連山黑河源區(qū)為例</p><p>　　式中：Pi--第i個單項指標的評價值；Wi--第i個指標的權重值[57-58]。 本文利用上述公式，對濕地生態(tài)系統(tǒng)壓力、組織、功能、服務狀態(tài)、健康這幾

111、個</p><p>　　綜合指標進行加權求和，最后得出研究區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。 3 評價指標標準化</p><p>　　在綜合評價過程中，由于涉及到很多類型的指標，而各個指標的單位不同、量綱 不同、數(shù)量級不同等等，其優(yōu)劣往往是一個籠統(tǒng)或模糊的概念，不便于分析，甚至會 影響評價的結果。因此，為統(tǒng)一標準，首先要對所有評價指標進行標準化處理，以消 除量綱，將其轉化成無量綱、無數(shù)量級差別的標