[发明专利]碳汇生态重要性的城乡梯度构建方法

说明书

本发明涉及生态系统服务技术领域，具体地说，涉及一种碳汇生态重要性的城乡梯度构建方法，包括以下步骤：一、选取实验区，收集碳排放、城市人类活动、土地利用数据；二、碳汇能力空间分布分析；三、根据人类活动模拟城市逻辑碳源；四、根据大气扩散模型分析排放碳空间分布；五、城乡梯度格局理论模型构建；六、构建碳汇生态系统服务城乡空间格局；七、多情景下格局变化模拟。本发明能较佳地构建和评价碳汇生态系统服务城乡梯度。

技术领域

本发明涉及生态系统服务技术领域，具体地说，涉及一种供需视角下碳汇生态重要性的城乡梯度构建方法。

背景技术

城市作为人类活动最为集中的区域，碳汇能力十分有限，只能将碳汇生态压力转移到郊区。城市生态区由自然规律决定，与城市具有密切生态联系。对生态区的建设是解决城市生态安全的观念和思路，合理的划分生态功能区有助于配置生态系统资源信息，并揭示生态环境问题。碳排放是生态系统服务的需求方，城市腹地碳汇则是供给方。碳排放、扩散、碳封存形成碳汇生态系统功能的全过程，其重要性可使用生态系统服务的强度表示。基于此，在城市辐射范围内构建碳汇生态系统服务的城市梯度结构可直接确定生态区，为城市国土空间规划提供依据。

当前城市生态区的划定多是单方面根据腹地土地利用状态确定，直接划分密集林地作为生态区。然而，对于碳汇生态系统服务而言，林地的固碳能力只是其中一部分。其他土地利用的固碳能力以及碳排放的因素应该被考虑，才能完整表示碳汇生态系统服务的城乡梯度特征。另一方面，传统碳汇生态系统服务空间格局研究方法未加入对城市可持续性的评估，导致其应用结果难以被广泛应用。

发明内容

本发明的内容是提供一种供需视角下碳汇生态重要性的城乡梯度构建方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的一种碳汇生态重要性的城乡梯度构建方法，其包括以下步骤：

一、选取实验区，收集碳排放、城市人类活动、土地利用数据；

二、碳汇能力空间分布分析；

将碳封存类型分为地上生物量碳库、地下生物量碳库、死亡有机质碳库和土壤有机质碳库；每种土地利用类型都包含4种碳库，通过碳密度当量计算碳汇量；

三、根据人类活动模拟城市逻辑碳源；

以城市各类兴趣点的密度所有峰值点作为城市碳源的替代点，逻辑碳源按比例承担城市所有碳排放；

四、根据大气扩散模型分析排放碳空间分布；

五、城乡梯度格局理论模型构建；

以等间距圈层作为梯度的基本格局，间距使用土地利用要素的几何统计特征确定；

六、构建碳汇生态系统服务城乡空间格局；

七、多情景下格局变化模拟；

以当前状态作为基准情景，根据发展规划与政策设定其他对比情景；通过比较不同情景下碳汇生态系统服务的格局变化，评价当前情景的可持续性。

作为优选，步骤一中，收集的数据包括Landsat8遥感数据、POI数据、折算为标准煤的年能源消费量。

作为优选，步骤二中，使用最大似然法将Landsat8遥感数据进行土地利用分类；在分类栅格图基础上结合碳密度当量，计算单位面积内的区域碳汇量；在研究范围内随机生成采样点，要求各类土地利用上采样点个数之间的比例与实际各类土地利用的面积比例大致相同；从采样点提取该点的碳汇量，进行克里金插值得到研究区碳汇浓度的空间分布。

作为优选，步骤三中，计算POI数据的密度，得到密度栅格图；在栅格属性表中提取出最大栅格值并拾取其坐标位置，并根据坐标创建点图层作为逻辑碳源的空间分布；针对有多逻辑碳源的情况，根据逻辑碳源的峰值与空间分布创建泰森多边形，作为各碳源的影响逻辑范围；统计逻辑范围内的POI密度，作为其对等的碳排量比例。

作为优选，步骤四中，大气扩散模型的数学表达式如下：

其中：