Marxan模型保护区优化与保护空缺甄选技术、InVEST生态系统中的应用

【白老师专栏】基于MAXENT模型的生物多样性生境模拟、InVEST实践与进阶及在生态系统服务供需、固碳、城市热岛、论文写作等

基于MAXENT模型的生物多样性生境模拟与保护优先区甄选、自然保护区布局优化评估及论文写作技巧

随着生物多样性全球大会的举办，不论是管理机构及科研单位、高校都在积极准备，根据国家林草局最新工作指示，我国将积极整合、优化自然保护地，加快推进国家公园体制试点，构建以国家公园为主体的自然保护地体系。针对我国目前已有自然保护区普遍存在保护目标不明确、保护成效低下和保护空缺依然存在等问题，科学的鉴定生物多样性热点保护区域与保护空缺显得刻不容缓。最大熵模型（Maxent模型）利用物种的分布与环境数据，采用特定算法评估物种的生态位，并投射到景观中，可以直观的呈现物种出现的概率、生境适宜度或物种丰富度等，是目前应用最广泛、预测效果最好的物种分布模型。采用基于Maxent模型的生物多样性热点模拟与GAP分析，将为我国的自然保护区优化、自然保护地体系构建和保护地社区精准脱贫致富等提供重要的决策依据

论文：

 

生物多样性保护格局与自然保护区格局优化

我国生物多样性格局与分布；

我国自然保护区格局与分布；

自然保护区存在问题与及其原因分析；

自然保护区格局优化与国家公园建设进展；

自然保护区优化调整案例分享；

生物多样性生境模拟

ArcGIS概念、功能及其应用简介；

ArcGIS软件安装；

ArcGIS操作界面、辅助模块及其他辅助软件介绍；

ArcGIS数据形式与数据格式、数据格式之间的相互转换；

新地图要素的创建、数据加载、数据层操作与保存等；

数据属性表的编辑与查询；

投影/坐标系统基础；

投影系统处理策略；

投影系统的查看及转换方法；

生物多样性生境模拟

各种格式空间数据的剪裁、拼接及提取；

矢量数据、删格数据的符号化；

专题图制作；

专题图版面设计、制图数据操作、地图标注、图幅整饰；

生物多样性生境模拟

图层运算与叠加分析方法；

缓冲区分析技术；

插值技术；

生物多样性生境模拟

基于DEM地理信息提取；

图层运算与叠加；

分区技术

Maxent模型介绍与数据收集

Maxent模型简介及安装；

生物多样性数据的收集和预处理；

影响生物多样性分布的自变量的收集和处理；

Maxent模型输入参数处理及模型运行

Maxent模型输入参数处理；

Maxent模型运行、输入与输出；

Maxent模型的参数设置、优化；

基于Maxent模型生物多样性热点模拟和保护区格局优化技术

Maxent模型的精度验证；

Maxent模型结果解读、优化；

基于Maxent模型的生物多样性热点区域呈现；

基于Maxent模型的自然保护区格局优化方法；

 

基于Marxan模型保护区优化与保护空缺甄选技术

Marxan模型的运行、输入和输出；

Marxan模型的参数设置、优化；

Marxan模型的精度验证；

Marxan模型结果优化；

 Maxent模型在保护优先区甄选、自然保护区布局优化项目中的应用及论文写作

自然保护区的结构调整与布局优化，是“十四五”期间全国生物多样性保护、重要生态系统保护与修复的重要方向之一。由于历史原因，当前保护区普遍存在划定不科学、没有明确保护边界、未进行明确功能分区等问题，导致保护效率低下，表现为保护区范围与实际生物多样性热点分布存在保护空缺。

以实际案例详细讲解，在保护优先区甄选、自然保护区的结构调整与布局优化及其他相关项目中，（1）对区域生物多样性分布及生境进行评估，（2）甄选生物多样性热点分布区域，分析保护空缺，（3）最终得出项目区域的优先保护区规划体系与管理对策。                       

Maxent模型在未来气候变化情景下自然保护区优化评估中的应用及论文写作

气候变化和人类活动共同影响未来生物多样性分布格局，自然保护区的结构调整和布局优化是一个动态而长期的过程。

以实际案例详细讲解，基于情景构建的分析方法，对未来可能发生的气候变化和人类活动进行模型模拟，进一步对未来各种因素影响下的生物多样性分布与保护区保护成效进行评估。针对气候变化和人类活动影响带来的不确定性，提出未来自然保护区建设的优化调整方向和适应性管理对策。

 

InVEST实践与进阶及在生态系统服务供需、固碳、城市热岛、论文写作等                                                                                                                                                                                                  ArcGIS工具在InVEST模型中的应用

ArcGIS操作界面、辅助模块及其他辅助软件介绍；

ArcGIS数据形式与数据格式、数据格式之间的相互转换；

新地图要素的创建、数据加载、数据层操作与保存等；

数据属性表的编辑与查询；

投影/坐标系统基础；    投影系统处理策略；

投影系统的查看及转换方法；    各种格式空间数据的剪裁、拼接及提取；

矢量数据、删格数据的符号化；     专题图制作；

图层运算与叠加分析方法；      缓冲区分析技术；

插值技术；        水文分析：提取流域、子流域和水系图

InVEST模型简介及安装；

InVEST模型前期数据的收集与处理：在GIS软件中实现。

产水模型原理

数据需求：土壤的最大根系埋藏深度，年降水量，植物可利用水量，年平均潜在蒸散发，土地利用/覆被，流域，次流域，生物物理系数表等。

产水模型实践操作：以全国产水服务为例

 

土壤保持模型原理 

 流域土壤侵蚀和坡面径流泥沙淤积是决定径流含沙量的自然过程。集水区尺度的泥沙动力学过程的影响因素主要包括气候（尤其是降雨强度），土壤，地形地貌，植被，及农业生产大坝修筑和运营等人类活动。河流泥沙的主要来源包括流域地表侵蚀。

土壤保持模型实践操作：以全国土壤保持服务为例 

氮磷输出模型原理

在模型中，以径流中养分污染物的清除能力来估算植被和土壤对水质净化的贡献。使用产水、土地利用、养分的加载和过滤以及水质标准等数据来确定当前和将来的土地利用情况的养分持留能力。

氮磷输出模型实践操作：以全国氮磷削减服务为例 

生物多样性生境质量模型原理

HRA模型可以整合有关生境暴露在每一个压力源的信息及其暴露后果的信息来以单个栅格和分区域规模形式估计和生产出生境风险图。

 生物多样性生境质量模型实践操作：以全国生物多样性维持服务为例

固碳模块的操作与应用

城市热岛缓解（降温）模块的操作与应用

InVEST常用数据下载、常用参数的提取与处理，例如DEM、蒸散（ET）、径流、土壤深度等

InVEST模型在生态保护红线政策及保护优先区甄选项目中的应用及论文写作

生态保护红线政策、保护优先区甄选、自然保护区调整及其他相关项目，均需要在对区域的生态系统服务进行评估的基础上，进一步分析各生态系统服务指标的空间分布与数量特征，揭示各指标的权衡与协同关系；甄选其热点分布区域，将各指标的热点区域进行空间叠加分析，最终得出项目区域的优先保护与管理对策。

InVEST模型在生态保护与修复效益评估项目中的应用及论文写作

重大生态保护与修复工程、保护与开发项目等生态政策的制定，如退耕还林政策、生态保护政策、自然保护区调整等，均需要提前对项目实施后的生态效益进行预测。通过情景构建的方法，对不同保护对策或建设路径的生态系统服务成效进行评估与权衡，从而得出最优化的保护与开发对策。 

生态系统服务在海拔梯度上协同与管理 

InVEST模型在生态系统服务供需、碳中和等领域和政策上的具体应用 

生态系统服务供需关系是优化国土空间格局的重要举措，是实践“绿水青山就是金山银山”的重要抓手。优化国土空间格局，即是通过优化生态系统布局，提高生态系统服务供给，协调供给与需求之间的矛盾，在适当的尺度上实现供需平衡。此外，绿水青山转化为金山银山的重要前提，是要弄清绿山青山的供给者（供给区域）、消耗者（消耗区域）及其相互关系。揭示生态系统服务的供需耦合特征，是实践“绿水青山就是金山银山”的重要突破口。尤其是当前亟待解决的“碳中和”目标，更需要对生态系统固碳服务的供给和需求进行正确的量化与空间化。