一种确定生物多样性保护关键区域的方法及系统

技术领域

本发明涉及生态学领域，特别是涉及一种确定生物多样性保护关键区域的方法及系统。

背景技术

生物多样性是人类社会赖以生存和发展的物质基础，具有供给、调节、支持、文化等重要生态服务功能，对维持生态平衡具有不可替代的作用。生物多样性丧失已经成为国际社会广泛关注的重大环境问题之一，其面临的威胁迫切需要切实可行的保护措施和管理方法，但由于时间、资金、人力等投入的有限性，加上生物多样性分布的不均匀性和受威胁程度的差异性等因素的影响，保护工作有轻重缓急之分。保护行动应有明确的目标或重点对象(地区或类群等)，因此，确定生物多样性保护的关键区域就成为制定和实施生物多样性保护重大工程及计划的首要任务。

已有研究通过不可替代性分析、热点区域分析等方法提出生物多样性保护空缺，具有积极意义，但也存在一定局限性，它们或以生态系统类型、或以动植物属性等作为热点地区划分依据，划分结果仅能体现动植物及环境特征，缺乏系统性，全面性，未能体现区域生态现状及特征；且无法根据采配值合理分配对应的采集员进行数据采集，提高数据采集效率以及保证数据采集的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种确定生物多样性保护关键区域的方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种确定生物多样性保护关键区域的方法，包括如下步骤：

步骤一：对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集；

步骤二：对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；

步骤三：将环境影响系数HR与环境系数阈值相比较；

若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；

将物种丰富值K4与丰富阈值相比较；

若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；

步骤四：当对应区域处于待验证状态时，向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析，获取得到对应区域的关注值；

步骤五：采用层次分析法确定对应区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值，将物种丰富值的权重值标记为D1；将环境影响系数的权重值标记为D2，将关注值的权重值标记为D3；且D1+D2+D3＝1；

利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到对应区域的威胁系数QW；

步骤六：将威胁系数QW与威胁阈值相比较；

若威胁系数QW≥威胁阈值，则将对应区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列。

进一步地，所述环境影响系数的计算方法为：

V1：获取各个区域的环境数据并进行分析；所述环境数据包括植被覆盖数据、气候数据、人文经济数据、湖泊覆盖数据以及化工工厂数据；所述植被覆盖数据包括植被种类数、植被覆盖率；所述气候数据包括年平均温度、年平均降雨量；所述人文经济数据包括区域人口数量、人均GDP和失业率；所述湖泊覆盖数据包括湖泊数量、湖泊面积占比；化工工厂数据包括化工工厂的数量以及月均排放污水量；

V2：将区域内的植被种类数标记为ZC1；将区域内的植被覆盖率标记为ZC2，利用公式Q1＝ZC1×b1+ZC2×b2获取得到植被影响值Q1，其中b1、b2为系数因子；

V3：将区域的年平均温度标记为ZT1，将区域的年平均降雨量标记为ZT2；

利用公式Q2＝|ZT1-A1|×b3+|ZT2-A2|×b4获取得到气候影响值Q2，其中b3、b4为系数因子；

V4：将区域内的地区人口数量标记为R1；将区域内的人均GDP标记为R2；将区域内的失业率标记为R3；利用公式Q3＝1/R1×b5+R2×b6+1/R3×b7获取得到人文影响值Q3，其中b5、b6、b7为系数因子；

V5：将区域内的湖泊数量标记为H1，将区域内的湖泊面积占比标记为H2；

利用公式Q4＝H1×b8+H2×b9获取得到湖泊影响值Q4，其中b8、b9均为系数因子；

V6：将区域内化工工厂的数量标记为H3，将化工工厂的月均排放污水量标记为H4；利用公式Q5＝H3×b10+H4×b11获取得到化工影响值Q5，其中b10、b11均为系数因子；

V7：利用公式HR＝Q1×c1-Q2×c2+Q3×c3+Q4×c4-Q5×c5获取得到环境影响系数HR，其中c1、c2、c3、c4、c5均为系数因子。

进一步地，所述物种丰富值的计算方法为：

V8：获取各个区域的重要物种数据；所述重要物种数据包括重要物种的种类数、数量和重要等级；

V9：将重要物种的种类数标记为K1；将重要物种的数量进行累加形成物种总数量并标记为K2；

V10：获取重要物种的重要等级，设定每个重要等级均有一个对应的等级值，将该重要物种的重要等级与所有的重要等级进行匹配得到对应的等级值；将所有重要物种的对应等级值进行求和得到等级总值，并标记为K3；

V11：利用公式K4＝K1×c6+K2×c7+K3×c8获取得到物种丰富值K4；其中c6、c7、c8均为系数因子。

进一步地，所述对应区域的关注值的计算方法为：

W1：获取系统当前时间前三个月内对应区域生态环境动态的浏览信息；所述浏览信息包括浏览次数、浏览时长、评论次数和评论字数；

W2：将生态环境动态的浏览次数进行累加形成浏览频次，并标记为P1；

将生态环境动态的浏览时长进行累加形成浏览总时长，并标记为P2；

将生态环境动态的评论次数进行累加形成评论频次，并标记为P3；

将生态环境动态的评论字数进行累加形成评论总字数，并标记为P4；

W3：利用公式P5＝P1×d1+P2×d2+P3×d3+P4×d4获取得到该区域的关注值P5；其中d1、d2、d3、d4均为系数因子。

进一步地，所述步骤一中对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集之前，还包括：

S1：运营工作人员发布采集任务，所述采集任务包括采集位置，所述采集位置为各个区域位置；

S2：通过任务分配模块对采集任务进行分配。

进一步地，所述重要物种包括：中国珍稀濒危动物；IUCN濒危物种红色名录；CITES物种名录；国家级、省级重点保护物种；区域特有物种或中国特有物种；对生态系统和生态过程具有重要指示意义的物种。

一种确定生物多样性保护关键区域的系统，包括：

任务发布模块，用于运营工作人员发布采集任务以及用户通过手机终端访问采集任务并进行领取；

任务分配模块，用于对采集任务进行分配；

数据采集模块，用于对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集并将采集的环境数据和重要物种数据传输至数据分析模块；

数据分析模块，用于对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；并将环境影响系数和物种丰富值传输至控制器；

控制器，用于将环境影响系数、物种丰富值与对应的环境系数阈值、丰富阈值相比较；若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；

当对应区域处于待验证状态时，通过调查模块向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析；获取得到该区域的关注值；

关键区域确定模块用于根据区域的威胁系数确定生物多样性保护的关键区域，具体步骤为：

WW1：获取处于待验证状态的区域，并标记为待验证区域；

WW2：获取待验证区域的环境影响系数HR、物种丰富值K4和关注值P5；

采用层次分析法确定待验证区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值，将物种丰富值的权重值标记为D1；将环境影响系数的权重值标记为D2，将关注值的权重值标记为D3；且D1+D2+D3＝1；

WW3：利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到待验证区域的威胁系数QW；

将威胁系数QW与威胁阈值相比较；

若威胁系数QW≥威胁阈值，则将待验证区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列。

进一步地，所述任务分配模块的具体分配步骤为：

SS1：将领取采集任务的用户标记为初选用户；

SS2：向初选用户的手机终端发送位置获取指令获取初选用户的位置，将初选用户的位置与采集位置进行距离差计算得到人员距离并标记为L1；

获取初选用户的注册信息，将初选用户的注册时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到注册时长并标记为L2；

获取初选用户的年龄并标记为L3；设定初选用户的采集次数为C1；

SS3：获取初选用户的采集设备信息，对采集设备信息进行分析，获取得到初选用户的设备值，并将设备值标记为C2；所述设备值的计算方法为：

SS31：统计采集设备的种类，将采集设备的种类数标记为Z1；

统计采集设备的数量，将采集设备的数量标记为Z2；

SS32：获取采集设备的购买价格，将所有采集设备的购买价格进行求和得到设备总价格，并标记为Z3；

SS33：获取采集设备的重量，将所有采集设备的重量进行求和得到设备总重量，并标记为Z4；

SS34：利用公式C2＝(Z1×a1+Z2×a2+Z3×a3)/(Z4×a4)-0.2356获取得到设备值C2，其中a1、a2、a3和a4均为系数因子；

SS4：将人员距离、注册时长、年龄、采集次数和设备值进行归一化处理并取其数值；

利用公式C3＝(1/L1×a5+L2×a6+|L3-35|×a7+C1×a8+C2×a9)-1.238获取得到初选用户的采配值C3；其中a5、a6、a7、a8、a9均为系数因子；

SS5：将采配值最大的初选用户标记为采集员，同时该初选用户的采集次数增加一。

本发明的有益效果是：

1、本发明中对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；将环境影响系数、物种丰富值与对应的环境系数阈值、丰富阈值相比较；若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；通过环境影响系数和物种丰富值对各个区域进行初步筛选，提高筛选效率；

2、当对应区域处于待验证状态时，通过调查模块向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析；获取得到该区域的关注值；采用层次分析法确定待验证区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值；利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到待验证区域的威胁系数；若威胁系数QW≥威胁阈值，则将待验证区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列，能够结合多方面因素确定待验证区域的威胁系数，根据威胁系数确定生物多样性保护的关键区域；使得结果更具有参考意义；

3、本发明中任务分配模块用于对采集任务进行分配，将领取采集任务的用户标记为初选用户；获取初选用户的人员距离、注册时长、年龄和采集次数；并获取初选用户的采集设备信息，对采集设备信息进行分析，获取得到初选用户的设备值；利用公式C3＝(1/L1×a5+L2×a6+|L3-35|×a7+C1×a8+C2×a9)-1.238获取得到初选用户的采配值C3；将采配值最大的初选用户标记为采集员，能够根据采配值合理分配对应的采集员进行数据采集，提高数据采集效率以及保证数据采集的准确性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种确定生物多样性保护关键区域的方法，包括如下步骤：

步骤一：对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集；重要物种包括：中国珍稀濒危动物；IUCN濒危物种红色名录；CITES物种名录；国家级、省级重点保护物种；区域特有物种或中国特有物种；对生态系统和生态过程具有重要指示意义的物种；

步骤二：对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；具体步骤为：

V1：获取各个区域的环境数据并进行分析；环境数据包括植被覆盖数据、气候数据、人文经济数据、湖泊覆盖数据以及化工工厂数据；植被覆盖数据包括植被种类数、植被覆盖率；气候数据包括年平均温度、年平均降雨量；人文经济数据包括区域人口数量、人均GDP和失业率；湖泊覆盖数据包括湖泊数量、湖泊面积占比；化工工厂数据包括化工工厂的数量以及月均排放污水量；

V2：将区域内的植被种类数标记为ZC1；将区域内的植被覆盖率标记为ZC2，利用公式Q1＝ZC1×b1+ZC2×b2获取得到植被影响值Q1，其中b1、b2为系数因子，例如b1取值0.4，b2取值0.6；

V3：将区域的年平均温度标记为ZT1，将区域的年平均降雨量标记为ZT2；利用公式Q2＝|ZT1-A1|×b3+|ZT2-A2|×b4获取得到气候影响值Q2，其中b3、b4为系数因子，例如b3取值0.3，b4取值0.8；A1为温度阈值，A2为降雨量阈值；

V4：将区域内的地区人口数量标记为R1；将区域内的人均GDP标记为R2；将区域内的失业率标记为R3；利用公式Q3＝1/R1×b5+R2×b6+1/R3×b7获取得到人文影响值Q3，其中b5、b6、b7为系数因子，例如b5取值0.32，b6取值0.48，b7取值0.62；

V5：将区域内的湖泊数量标记为H1，将区域内的湖泊面积占比标记为H2，湖泊面积占比即为湖泊面积与区域面积之比；

利用公式Q4＝H1×b8+H2×b9获取得到湖泊影响值Q4，其中b8、b9均为系数因子，例如b8取值0.52，b9取值0.71；

V6：将区域内化工工厂的数量标记为H3，将化工工厂的月均排放污水量标记为H4；利用公式Q5＝H3×b10+H4×b11获取得到化工影响值Q5，其中b10、b11均为系数因子，例如b10取值0.47，b11取值0.84；

V7：利用公式HR＝Q1×c1-Q2×c2+Q3×c3+Q4×c4-Q5×c5获取得到环境影响系数HR，其中c1、c2、c3、c4、c5均为系数因子，例如c1取值0.35，c2取值0.42，c3取值0.38，c4取值0.51，c5取值0.78；

V8：获取各个区域的重要物种数据；重要物种数据包括重要物种的种类数、数量和重要等级；

V9：将重要物种的种类数标记为K1；将重要物种的数量进行累加形成物种总数量并标记为K2；

V10：获取重要物种的重要等级，设定每个重要等级均有一个对应的等级值，将该重要物种的重要等级与所有的重要等级进行匹配得到对应的等级值；将所有重要物种的对应等级值进行求和得到等级总值，并标记为K3；

V11：利用公式K4＝K1×c6+K2×c7+K3×c8获取得到物种丰富值K4；其中c6、c7、c8均为系数因子，例如c6取值0.41，c7取值0.39，c8取值0.77；

步骤三：将环境影响系数HR与环境系数阈值相比较；其中环境影响系数HR越小，则表示环境越恶劣；

若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；

将物种丰富值K4与丰富阈值相比较；

若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；

步骤四：当对应区域处于待验证状态时，向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析，第三方网站为中国环境网_全国生态环境信息平台；具体分析步骤为：

W1：获取系统当前时间前三个月内对应区域生态环境动态的浏览信息；浏览信息包括浏览次数、浏览时长、评论次数和评论字数；

W2：将生态环境动态的浏览次数进行累加形成浏览频次，并标记为P1；

将生态环境动态的浏览时长进行累加形成浏览总时长，并标记为P2；

将生态环境动态的评论次数进行累加形成评论频次，并标记为P3；

将生态环境动态的评论字数进行累加形成评论总字数，并标记为P4；

W3：利用公式P5＝P1×d1+P2×d2+P3×d3+P4×d4获取得到该区域的关注值P5；其中d1、d2、d3、d4均为系数因子，例如d1取值0.42，d2取值0.53，d3取值0.61，d4取值0.59；

步骤五：采用层次分析法确定对应区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值，将物种丰富值的权重值标记为D1；将环境影响系数的权重值标记为D2，将关注值的权重值标记为D3；且D1+D2+D3＝1；

利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到对应区域的威胁系数QW；

步骤六：将威胁系数QW与威胁阈值相比较；

若威胁系数QW≥威胁阈值，则将对应区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列；便于运营工作人员直观了解并针对关键区域采取相应的保护措施。

步骤一中对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集之前，还包括：

S1：运营工作人员发布采集任务，采集任务包括采集位置，采集位置为各个区域位置；

S2：通过任务分配模块对采集任务进行分配；

任务分配模块的具体分配步骤为：

SS1：将领取采集任务的用户标记为初选用户；

SS2：向初选用户的手机终端发送位置获取指令获取初选用户的位置，将初选用户的位置与采集位置进行距离差计算得到人员距离并标记为L1；

获取初选用户的注册信息，将初选用户的注册时间与系统当前时间进行时间差计算获取得到注册时长并标记为L2；

获取初选用户的年龄并标记为L3；设定初选用户的采集次数为C1；

SS3：获取初选用户的采集设备信息，对采集设备信息进行分析，获取得到初选用户的设备值，并将设备值标记为C2；由于要采集环境数据和重要物种数据，为保证数据的准确性，所需的采集设备不仅仅一种，例如摄像机、成分检测仪、测距仪等；设备值的计算方法为：

SS31：统计采集设备的种类，将采集设备的种类数标记为Z1；

统计采集设备的数量，将采集设备的数量标记为Z2；

SS32：获取采集设备的购买价格，将所有采集设备的购买价格进行求和得到设备总价格，并标记为Z3；

SS33：获取采集设备的重量，将所有采集设备的重量进行求和得到设备总重量，并标记为Z4；

SS34：利用公式C2＝(Z1×a1+Z2×a2+Z3×a3)/(Z4×a4)-0.2356获取得到设备值C2，其中a1、a2、a3和a4均为系数因子，例如a1取值0.2，a2取值0.4，a3取值0.6，a4取值0.5；

SS4：将人员距离、注册时长、年龄、采集次数和设备值进行归一化处理并取其数值；

利用公式C3＝(1/L1×a5+L2×a6+|L3-35|×a7+C1×a8+C2×a9)-1.238获取得到初选用户的采配值C3；其中a5、a6、a7、a8、a9均为系数因子；例如a5取值0.23，a6取值0.37，a7取值0.19，a8取值0.51，a9取值0.42；

SS5：将采配值最大的初选用户标记为采集员，同时该初选用户的采集次数增加一；

一种确定生物多样性保护关键区域的系统，包括：

任务发布模块，用于运营工作人员发布采集任务以及用户通过手机终端访问采集任务并进行领取；

任务分配模块，用于对采集任务进行分配；

数据采集模块，用于对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集并将采集的环境数据和重要物种数据传输至数据分析模块；

数据分析模块，用于对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；并将环境影响系数和物种丰富值传输至控制器；

控制器，用于将环境影响系数、物种丰富值与对应的环境系数阈值、丰富阈值相比较；若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；

当对应区域处于待验证状态时，通过调查模块向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析；获取得到该区域的关注值；

关键区域确定模块用于根据区域的威胁系数确定生物多样性保护的关键区域，具体步骤为：

WW1：获取处于待验证状态的区域，并标记为待验证区域；

WW2：获取待验证区域的环境影响系数HR、物种丰富值K4和关注值P5；

采用层次分析法确定待验证区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值，将物种丰富值的权重值标记为D1；将环境影响系数的权重值标记为D2，将关注值的权重值标记为D3；且D1+D2+D3＝1；

WW3：利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到待验证区域的威胁系数QW；

将威胁系数QW与威胁阈值相比较；

若威胁系数QW≥威胁阈值，则将待验证区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列。

本发明的工作原理是：

一种确定生物多样性保护关键区域的方法及系统，在工作时，运营工作人员通过任务发布模块发布采集任务以及用户通过手机终端访问采集任务并进行领取；任务分配模块用于对采集任务进行分配，将领取采集任务的用户标记为初选用户；获取初选用户的人员距离、注册时长、年龄和采集次数；并获取初选用户的采集设备信息，对采集设备信息进行分析，获取得到初选用户的设备值；利用公式C3＝(1/L1×a5+L2×a6+|L3-35|×a7+C1×a8+C2×a9)-1.238获取得到初选用户的采配值C3；将采配值最大的初选用户标记为采集员，能够根据采配值合理分配对应的采集员进行数据采集，提高数据采集效率以及保证数据采集的准确性；

数据采集模块用于对生态系统的各个区域的环境数据和重要物种数据进行采集；数据分析模块用于对采集的各个区域的环境数据和重要物种数据进行分析；获取得到环境影响系数和物种丰富值；将环境影响系数、物种丰富值与对应的环境系数阈值、丰富阈值相比较；若环境影响系数HR＜环境系数阈值，则对应区域处于待验证状态；若物种丰富值K4≥丰富阈值，则对应区域处于待验证状态；当对应区域处于待验证状态时，通过调查模块向第三方网站采集对应区域生态环境动态的浏览信息，并对浏览信息进行分析；获取得到该区域的关注值；采用层次分析法确定待验证区域的物种丰富值、环境影响系数和关注值的权重值；利用公式QW＝K4×D1+1/HR×D2+P5×D3获取得到待验证区域的威胁系数；若威胁系数QW≥威胁阈值，则将待验证区域确定为生物多样性保护的关键区域，并将关键区域按照威胁系数QW的大小进行降序排列。

上述公式和系数因子均是由采集大量数据进行软件模拟及相应专家进行参数设置处理，得到与真实结果符合的公式和系数因子。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。