一种国土空间生态修复综合分区方法

技术领域

本发明属于国土空间生态修复领域，特别是涉及一种国土空间生态修复综合分区方法。

背景技术

国土面积较大的国家，例如加拿大、美国、中国等国家气候、地貌、生态景观有多样化特征，为科学地对生态系统进行管理，进行生态区划工作，旨在为研究、评估、管理和监测生态系统及其组成部分提供空间框架，用于生态监测(含生态修复监测)、生态风险评估、生态可持续和生态健康质量评价、生态承载力等，以认知区域和广泛的大陆生态系统，服务于国家和区域环境状况报告编写、环境资源清查和评估、制定区域资源管理目标，国土空间生态修复分区工作技术有较强的应用需求。

我国已形成以生态服务功能重要性为指标的生态功能区划/生态分区技术，但是适应于我国全域生态修复分区划分的技术目前处于研究空白，已有的分区成果大都基于基于气候、地貌和地带性植被特征为主，无法系统反映出各区自然本底特征与生态修复需求性，如土壤、岩石、地下水、土地利用类型、生态类型、植被类型、生态问题等，不能满足基于自然地理格局，遵循生态系统演替规律进行国土空间生态修复的实际需求。此外，现有分区技术大都以气候带等边界划定，无法满足国土空间生态修复工作的现势性、边界空间化、地块化等需求。

分区科学研究层面上，我国学者从上个世纪四十年代开展开展生态分区有关研究工作，1956年，黄秉维等，考虑地貌、气候、水文、潜水、土壤植被等，形成了中国综合自然区划；1988年侯学煜先生首次将我国划分为6个温度带，再根据生态系统的差异将全国划分为22个生态区，拉开中国生态地理区划的研究帷幕；2000-2010年，郑度等依据气温、湿度、地貌等因素形成中国生态地理区域划分方案；傅伯杰等根据我国的气候和地势、温湿指标与地带性植被类型，及地貌类型、生态系统类型、人类活动指标等，划分形成中国生态区划方案。分区行政管理需要层面上，环境部2015年联合中科院以生态功能为主导，依据生态功能类型进形成我国《全国生态功能区划》行划区。目前已有的分区成果都尚不能满足基于自然地理格局，遵循生态系统演替规律，进行山水林田湖草沙系统修复的国家战略要求上，以及从满足国土空间生态修复工作的现势性、边界空间化、地块化等需求。

本发明旨在建立适用于全国陆域三级生态修复综合分区方法，运用不同层级的分类要素、从不同尺度上建立生态分区方法，划定一到三级全国陆域国土空间生态修复综合分区，揭示全国不同层级区域国土空间生态与生态修复特征的相似性和差异性规律，明确各类生态区的主导特征与生态修复需求，支撑空间化的陆域生态修复监测评价工作，夯实国土空间生态修复格局构建。

发明内容

本发明的目的是提供一种国土空间生态修复综合分区方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种国土空间生态修复综合分区方法，包括：

根据分级分类指标，建立适用于国土空间生态修复监测-评价-区划目标的三级国土空间生态修复分区指标体系，所述分级分类指标包括气候指标、地质指标、地貌指标、土壤指标、水、植被、生态指标及相互作用形成的国土空间生态分异性与生态修复需求特征；

基于建立的所述三级国土空间生态修复分区指标体系，构建分区基础数据库；

基于所述分区基础数据库，采用多因子空间叠置分析、遥感影像特征综合判释和野外实地验证综合方法，划分形成三级国土空间生态修复综合分区。

可选的，所述生态指标包括生态特征和典型生态区指标；所述生态特征包括土地利用类型；

所述三级国土空间生态修复综合分区包括一级生态区、二级生态区和三级生态区。

可选的，基于三级国土空间生态修复分区指标体系，建立分区基础数据库的过程包括：

基于气候指标、地质指标、地貌指标、土壤指标、生态指标分区指标体系，构建涵盖地上层、地表层、地下层和生态修复管理层数据类型的分区基础数据库。

可选的，所述气候指标包括：季风气候、温度水分组合特征、水热值；；

所述地质指标包括：广域地质背景、区域构造、成土母岩岩型和地下水类型、构造、成土母岩岩组等；

所述地貌指标包括：现代地势轮廓、区域宏观形态、基本形态类型组合；

所述土壤指标包括：土壤类型、土纲和土类等类型；

所述生态指标包括：生态特征、典型生态区指标，包括生态系统景观特征、植被类型、土地利用现状和生态问题等；以及生态修复管理层数据包括：全国重要生态系统保护和修复重大工程规划、国家重点功能生态区、国家级自然保护区和全国生态功能区划等。

可选的，所述分区基础数据库的数据类型包括：

地上层数据类型，包括：温度、降水、蒸发和相对湿度、干燥指数；

地表层数据类型，包括：地貌、土壤、植被类型、土地利用现状和生态问题；其中，所述地貌包括：形态、地势和水系；

地下层数据类型，包括：成土母岩、地下水、构造、冻土；

生态修复管理层特征，包括：全国重要生态系统保护和修复重大工程规划、国家重点功能生态区、国家级自然保护区和全国生态功能区划。

可选的，所述一级生态区的分区指标包括：季风气候、大地构造、现代地貌特征；

所述二级生态区的分区指标包括：温度、水分组合特征、一级成土母岩、区域大断裂、地下水类型、二级地貌类型、土纲、生态系统类型、全国重要生态系统保护和修复重大工程规划区；

所述三级生态区的分区指标包括：降水量、月均温值、≥10℃积温值、大断裂、二级成土母岩、含水岩组、二级地貌、土类、植被类型、国家级自然保护区、全国生态功能区划。

可选的，基于所述分区基础数据库，进行各层级生态区分区划分的过程包括：

基于各层级生态区的分区数据库，采用多因子空间叠置分析、专家集成与模型定量相结合的方法，综合分析各层级国土空间生态修复综合分区区指标体系中各指标，确定各层级分区的主导指标；

基于分区指标重复叠置分析，基于区内各分区指标趋于相似性、区际间趋于差异性的特点，得到各层级生态区分区结果。

可选的，基于遥感影像特征综合判释和数字高程模型对所述各层级分区结果进行分区边界确定，得到各层级生态区中各区边界；

其中，基于2-15米遥感影像和30米数字高程模型划定一级分区、二级生态区和三级生态区的分区边界。

本发明的技术效果为：

1.本申请分区采用的分区因子更为系统和综合。统筹考虑地上、地表、地下一体化、人为与自然要素等综合因子。立足我国自然地理格局、遵循生态系统演替内在规律，综合全面权衡了气温、降水、地貌、土壤、土地利用类型、构造、成土母岩、地下水等地上、地表、地下一体化的自然与人为各要素，叠置分析诸要素空间分异性，并充分认知其相互作用关系，以一定空间尺度的生态综合特征与修复需求科学划分，每级生态修复分区赋予气候、土地利用类型、成土母岩等不同属性信息，为分区分类开展生态修复监测评价与修复策略制定确定空间基础框架。

2.分区边界更为精确空间化，具有强现势性。以国家土地利用现状相衔接，分级分区时保持一定尺度的自然地理单元的完整性。分区边界按照综合指标所呈现出的2020年2-30米遥感影像上反映的生态综合特征或地理边界或阈值范围确认，空间边界更精细化和实用化。

3.分区更为实用性，可以作为国土空间生态修复监测评价工作的空间基础框架，以及分区建立国土空间生态修复参考系与生态修复潜力评价、分区基于自然的生态修复导则制定、区域生态观测站布设的空间依据，加强了与《全国重要生态系统保护和修复重大工程规划(2021-2035年)》的衔接，对保障国家生态安全战略具有十分重要的意义。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的国土空间生态修复综合分区流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例

本实施例中提供一种国土空间生态修复综合分区方法，根据气候、地质、地貌、土壤、水、植被、土地利用等要素及相互作用形成的国土空间生态分异性与生态修复需求特征，建立适用于国土空间生态修复监测-评价-区划目标的三级分区指标；基于三级分区指标，构建分区基础数据库；建立分区基础数据库后，采用多因子空间叠置分析、遥感影像特征综合判释、与国家生态修复专项规划等生态修复管理需求相衔接、野外实地验证等综合方法，形成三级国土空间生态修复综合分区。

如图1所示，本申请分区是利用了现势性最强的各类国家调查数据，土地利用类型(国土三调等)、气候数据、构造数据、岩性数据、土壤数据、地下水类型数据、生态类型数据和生态问题等地上、地表、地下一体化的自然与人为要素数据，建立分区基础数据库和分级分类指标体系进行分区划分，通过多元空间叠置分析，自上而下逐级嵌套，分析气候、地质、地貌、土壤、水、植被、土地利用等要素及相互作用形成的国土空间生态分异性与生态修复需求，最终以2-15米遥感影像反映的多因子综合特征确认分区边界，形成的国土空间生态修复综合分区，共划分三级分区，本申请分区数据依据更详实和具有更强的现势性，边界更精准，可直接应用于全国生态修复监测评价、生态修复分区导则制定以及生态修复重大工程布设等。具体步骤包括：

(1)技术方法

首先确定不同层级的分区要素，建立分区数据库。以气候、地质、地貌、土壤、植被、人类活动(土地利用状况等)等因子空间分异性，以及各个要素综合反映的生态区域格局特征，根据“域内相似、域间差异”的原则，在不同级别的分区中分别选取定性和定量指标，如表1国土空间生态修复综合分区区指标体系所示，依据分区指标体系，建立数据库，进而进行三级分区划分。

表1

然后，利用多元因子空间叠置分析、自上而下逐级划分的方式实现一到三级分区的划分。根据大尺度到小尺度分区的自然-生态特征差异性，自上而下的逐级划分，同时也考虑土地利用类型、土壤类型、成土母岩类型等因子排列组合的自下而上归纳。每一层级分区划分，根据分区指标体系，采用多元因子空间叠置分析，专家集成与模型定量相结合，综合分析各指标因子，确定分区的主导因素，采用多次反馈、反复叠置，划分出各指标因子相对一致的分区。分区所考量的因素中任何一个或多个的主导地位会随生态区变化而改变。

最后，利用多因子在2-15米呈现的遥感影像综合特征分析与边界确定。利用气候、地形地貌、水系、岩石、植被类型、土地利用类型、景观生态类型等要素的空间分布特征及变化规律特点，在遥感影像上呈现出不同的光谱和纹理等特征，最终以遥感影像呈现的综合特征，划定分区边界，实现分区空间化和落图。

(2)三级分区实现过程

一级生态与修复分区：利用我国宏观季风气候差异性、广域地质背景、现代地势轮廓与地形的大体差异，并兼顾长江和黄河大江大河相对完整性以及陆域三区三带国家生态安全战略格局，划分出青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带，各区边界由15米遥感影像呈现的综合差异性特征划定。

二级生态与修复分区：在一级分区基础上，区域地貌形态，构造岩石特征，土地利用(生态系统)一级类、生态问题类型等生态系统景观差异性，土壤土纲特性，温度、水分组合特征以及全国重要生态系统保护和修复重大工程规划、生态地理分区等典型生态区，进一步确定划分出48个二级区，各区边界由2-15m遥感影像和30米数字高程模型确定。

三级生态与修复分区：在二级分区基础上，根据年降水量数据、月均温值数据、≥10℃积温值数据、构造断裂数据、二级成土母岩数据、含水岩组数据、二级地貌数据、土类数据、植被类型数据、国家级自然保护区、全国生态功能区划等数据的区内相似性和区际间差异性，划分出235个三级区，各区边界由2-15m遥感影像和30米数字高程模型确定。

其中，三级分区之间在降水量、月均温值、≥10℃积温值、大断裂数据、二级成土母岩、含水岩组、二级地貌、土类、植被类型、全国生态功能重要性等数据的某一方面或多个方面存在显著差异性。

二级分区在温度、水分组合特征、一级成土母岩、区域大断裂、地下水类型、二级地貌类型、土纲、生态系统类型、全国重要生态系统保护和修复重大工程规划区等数据的某一方面或多个方面存在显著差异性。

一级分区在季风气候、大地构造、现代地貌特征等某一方面或多个方面存在显著差异性。

三级分区由上至下差异性越具体且越明显，共性由下至上越明显。

以东北森林带内二级分区举例，叠加分析区内气象数据、一级成土母岩数据、地下水数据、二级地貌数据、土纲数据、生态系统类型数据、全国全国重要生态系统保护和修复重大工程规划、生态地理分区等数据，着重突出各类数据的差异性，根据区内一级成土母岩、地下水数据、二级地貌数据、土纲数据、生态系统类型数据显著差异，划分出二级分区，二级分区边界由15m影像确定。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。