[发明专利]基于空间变量和logistic回归的海岸带生态安全评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海岸带生态安全评估方法，尤其是涉及一种基于空间变量和logistic回归的海岸带生态安全评估方法。

背景技术

对生态安全的评价，一般可以分为定性和定量两种方法；其中，定量研究方法在国际上主要运用PSR模型(压力-状态-响应，PSR)进行研究。但是，PSR模型涉及成百上千的影响因子，难以统一量纲，并且方法复杂、物理意义不明确。因此，PSR模型在很大程度上由于影响因子众多，普通方法很难从中获取有效的模型。因此，我们需要探索一种既能统一量纲的影响因子，又能从小样本中获取规律的方法，从而能够反映空间变量与生态安全系统，从而提高生态安全评价及预测的精度和可靠性。实际上，土地生态安全(LES)的分布与空间位置息息相关，因此生态安全的评价可以基于空间变量而构建。国内LES知名学者龚建周，利用元胞自动机和空间变量对LES进行评估预测，间接证明了空间变量在评估LES中的有效性。本文采用基于空间变量和logistic回归的海岸带生态安全评估方法能够很好的对生态安全进行评价以及预测，Pontius矩阵和指标分析生态安全在时间上的变化过程。

logistic回归分析作为一种有效的数据处理方法被广泛应用，尤其在医学、社会调查、生物信息处理等领域。近年来，logistic回归的应用研究在继续拓展，在土地利用、生态安全等方面都得到了广泛应用。基于空间变量和logistic回归模型的海岸带生态安全评估方法能够较好的评价以及预测生态安全。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于空间变量和logistic回归的海岸带生态安全评估方法，采用的影响因素主要为空间距离变量，且能采用较少影响变量就能完成生态安全评估建模。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于空间变量和logistic回归的海岸带生态安全评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于卫星遥感影像和矢量地图数据，获得影响生态安全的空间变量因子数据；

2)通过规则采样获取研究区的样本点，利用专家评价法对这些样本点进行生态安全评价，获其取生态安全指标值；

3)根据步骤1)和2)的数据，对所有空间变量因子及专家评分数据进行logistic回归测算，建立logistic回归模型；

4)根据评价值将生态安全分为5个等级，分别为非常安全I、安全II、临界安全III、不安全VI、极不安全V；

5)利用已建立的logistic回归模型，对整个研究区域的生态安全等级进行建模和预测，并输出生态安全评价图；

6)利用Pontius矩阵对生态安全演变过程进行分析；

7)输出并保存模拟结果。

所述的步骤1)具体为：

11)首先确定影响生态安全的空间变量因子，包括市中心、区中心、主要道路、污染源、平均建筑密度、归一化植被指数NDVI；

12)通过遥感图像数据、行政区划图、交通图、环境图以及统计年鉴，利用ArcGIS的邻域计算函数focalstatistics，计算900m×900m范围内的平均建筑密度、平均NDVI，利用欧几里德距离获取到市中心距离、到区中心距离、到主要道路距离以及到主要污染源距离的变量。

步骤2)具体为：

13)首先设定采样分辨率，如2km，即每2km×2km采样一个点，进行样本点采样，用于为专家评价提供可靠数据；

14)采用专家评价方法对已进行规则采样的点进行生态安全评价，并得到每个采样点的生态安全评分值。

所述的步骤3)具体为；

15)对所有数据进行logistic回归测算，建立logistic回归公式；

16)建立logistic回归建模，具体如下：

假定x₁,x₂,x₃,…,x_n为空间距离变量，P是生态安全指标，对P作logistic变换，记为Logit(P)，相应的回归模型如下：