[发明专利]一种城市生态系统的分析方法

说明书

所属领域

本发明属于环境科学研究领域，是一种综合、系统分析和评价城市生态系统的方法，尤其适用于城市生态系统结构和功能的分析，并对城市生态系统的运行状况进行综合评价。

背景技术

在我国快速城市化的大背景下，各种城市生态环境问题已经成为阻碍城市持续发展的主要因素之一，并且经济和人口的快速增长还将进一步引发这些问题。由于问题本身的复杂性，其解决方法涉及到多学科的参与、交叉和综合，而各学科也从多种不同角度提出了针对问题的不同侧面的解决方法。其中，从系统论的角度出发，将城市视为一个复合生态系统，对城市生态系统进行综合、系统的分析和评价，是加强城市科学管理、实现城市可持续发展的基础。

目前广泛使用的分析评价方法包括城市生态系统健康评价、城市生态承载力评价、城市可持续发展水平评价、生态足迹核算、服务功能核算等，无一不是将城市生态系统作为一个黑箱系统，分析与评价方法所涉及的内容和结论也均是针对系统整体的状态和属性，并未涉及系统内部的运行规律以及组分间的作用关系，这导致评价结果无法显示产生问题的症结所在，从而无法直接指导问题的解决。并且，当前对城市生态系统的研究所采用的诸多表征指标，特别是作为标准由国家颁布的生态市评价指标体系，相互之间都是离散的关系，所使用的综合指数，也是通过各离散指标的独立评分得出，其结果缺乏真正的系统性，同时也不能完全避免指标选择过程、评分过程、权重确定过程中的主观因素。如申请号为200510119029.2的名为区域农业可持续发展能力动态评价系统，公开号为CN1979540的发明专利，强调区位差异，针对性强，但仍然采用了人为选取的离散指标来进行评价，仍不能避免评价的主观干扰；申请号为200610118742.x的名为基于遥感影像的城市基础生态环境时空分析评价方法，公开号为CN1959714的发明专利，申请号为200710130861.1的名为一种利用地理信息系统与遥感技术进行生态功能区划的方法，公开号为CN101114277的发明专利，都采用了遥感和GIS技术来表达城市环境的时空差异，减少了空间分异评价的主观干扰，但其只能表征以土地利用类型为基础的城市表象特征，并未涉及系统内部的其他情况，无法说明这些变化的机理；申请号为200810232258.9的名为基于粗糙-RBF神经网络的环境质量评价方法，公开号为CN101430309的发明专利，在评价过程中改善了局部性、准确性等问题，但仍然是将城市生态系统视为黑箱的整体评价，无法从系统内部特征说明问题产生的机理。国外在此领域内的发明专利则更倾向于对城市生态系统本身的设计。如申请号、公开号为CN2001100541920010224，名为一种应用于城市社区的生态环境保护系统的发明专利，申请号WO2007CN01274 20070418，公开号为CN20061098661 20060711，名为一种节约能源和土地的无障碍城市生态系统的发明专利，申请号、公开号为CN20061035826 20060608，名为城市社区规划和建筑设计的发明专利等，从多角度针对城市中的环境污染、交通堵塞、土地紧张等问题提出了具体的解决方案，偏重实用性和操作性，而少有从理论和机理的高度对城市生态系统的结构和功能进行分析的方法。

这些现有技术方法的不足，限制了对日益繁杂的城市生态环境问题的进一步研究。而实现城市生态系统的黑箱白化，往往由于对城市生态系统内在作用机制研究的不深入而受到很大的限制，而这又需要加强城市生态系统结构、功能和物质能量转换过程的研究，以此来建立和完善城市生态系统的模型，进而为城市的综合管理服务。

发明内容

本发明针对现有技术方法无法对城市生态系统内部的结构和功能进行有效分析评价的问题，整合了城市复合生态系统理论、物质流核算、生态网络分析及数理统计模拟分析等现有技术，设计了一种对城市生态系统进行模拟、评价、分析的方法，包括系统界定、生态网络模型构建、结构和功能分析等几项内容。

本发明的特征首先在于采用了基于物质能量转换过程的核算方法对城市生态系统的内部特征进行评价。为了明确城市生态系统中各组分之于系统的结构属性以及各组分之间的相互关系，本发明将城市视为一个复合生态系统，基于物质流核算法对系统各组分间的物质、能量转换进行核算。基于物质能量转换过 程的核算方法同时还避免了评价内容的离散性，核算根据连续的过程建立组分与组分间、组分与系统间的关系表达，分析过程中所产生的中间结果和最终的评价结果，都具有连续性和系统性。