近年來，由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口增長，社會活動對環(huán)境的壓力不斷增大，人地矛盾加劇。雖然全球各國在生態(tài)環(huán)境的建設(shè)和保護(hù)上已取得不少成果，但還是未從根本上轉(zhuǎn)變生態(tài)環(huán)境的惡化趨勢；生態(tài)破壞、環(huán)境退化、生物多樣性減少及其所誘發(fā)的環(huán)境災(zāi)害、災(zāi)難不但沒有得到減緩，反而越來越構(gòu)成對區(qū)域發(fā)展、社會和諧、國家安全的威脅。生態(tài)環(huán)境安全問題已成為各國高度關(guān)注的戰(zhàn)略問題。我國于2001年也將生態(tài)環(huán)境安全納入國家安全范疇；黨的十八大報(bào)告指出，必須把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，構(gòu)建生態(tài)安全格局，建設(shè)美麗中國。2015年國家“十三五”規(guī)劃中明確指出著力改善生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)持綠色發(fā)展。根據(jù)《全國國土規(guī)劃綱要（2016—2030年）》，務(wù)必要節(jié)約集約利用土地資源，在國土開發(fā)利用過程中充分考慮生態(tài)安全與資源環(huán)境承載能力，優(yōu)化國土空間開發(fā)格局，促進(jìn)人-地關(guān)系協(xié)調(diào)發(fā)展?！吨泄仓醒腙P(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》要求，推動綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”理念，堅(jiān)持尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主，守住自然生態(tài)安全邊界。但如何在開發(fā)過程中確保區(qū)域生態(tài)安全是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問題,生態(tài)安全格局則提供了一種重要的空間途徑。

生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整情況。生態(tài)安全的內(nèi)涵可以歸納為：一，保持生態(tài)系統(tǒng)活力和內(nèi)外部組分、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與持續(xù)性；二，維持生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能的完整性；三，面臨外來不利因素時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)牡挚剐?。這三方面實(shí)際是生態(tài)系統(tǒng)健康、服務(wù)功能和風(fēng)險(xiǎn)問題。當(dāng)前構(gòu)建指標(biāo)研究仍處于不斷探索與完善的階段，模型和方法層出不窮，構(gòu)建方法已從簡單的層次分析和適宜性分析轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的生態(tài)過程動態(tài)模擬，而“源地識別—阻力面構(gòu)建—廊道提取”的研究框架是構(gòu)建生態(tài)安全格局的典型范式。

ArcGIS Pro作為ESRI面向新時(shí)代的GIS產(chǎn)品，它在原有的ArcGIS平臺上繼承了傳統(tǒng)桌面軟件（ArcMap）的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理、制圖、空間分析等能力，還具有其獨(dú)有的特色功能，例如二三維融合、大數(shù)據(jù)、矢量切片制作及發(fā)布、任務(wù)工作流、超強(qiáng)制圖，時(shí)空立方體等。由于Python語言的簡潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，使用Python將大大提升地理數(shù)據(jù)處理的效率。

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第一章、生態(tài)安全評價(jià)理論及方法介紹

一、生態(tài)安全評價(jià)簡介

二、生態(tài)服務(wù)能力簡介

三、生態(tài)安全格局構(gòu)建研究方法簡介

第二章、平臺基礎(chǔ)

一、ArcGIS ?Pro介紹

1.?ArcGIS Pro簡介

2.?ArcGIS Pro基礎(chǔ)

3.?ArcGIS Pro數(shù)據(jù)編輯

4.?ArcGIS Pro空間分析

5.?模型構(gòu)建器

6.?ArcGIS Pro符號制作

7.?ArcGIS Pro制圖布局與出圖

二、Python環(huán)境配置

1.?Python軟件下載與安裝

2.?程序編寫與運(yùn)行

3.?Python代碼書寫規(guī)則

4.?文件讀寫

文件對象、文本文件的讀寫、JSON文件讀寫、二進(jìn)制文件讀寫、HDF文件讀寫、Excel文件讀寫、文件系統(tǒng)和路徑操作

5.?ArcPy簡介

基本情況

利用ArcPy運(yùn)行工具

工具運(yùn)行環(huán)境

空間參照

6.?訪問和管理空間數(shù)據(jù)

對表格數(shù)據(jù)（table）、要素類（feature class）、柵格數(shù)據(jù)（raster）、數(shù)據(jù)集（dataset）的訪問與管理

第三章、數(shù)據(jù)獲取與清洗

一、數(shù)據(jù)獲取：

數(shù)據(jù)主要包括土地利用數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)（地形、土壤以及氣候數(shù)據(jù)）：

二、數(shù)據(jù)預(yù)處理（ArcGIS Pro及Python環(huán)境）

1.土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、裁剪、重投影（桌面端與云計(jì)算）

2.將社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、植被指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪、重投影及重采樣處理（桌面端與云計(jì)算）

3.將基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接、投影轉(zhuǎn)換，矢量數(shù)據(jù)柵格化

4.氣象數(shù)據(jù)裁剪、重投影及重采樣處理；站點(diǎn)數(shù)據(jù)提取及地統(tǒng)計(jì)分析

5.DEM數(shù)據(jù)投影變換和影像裁剪

數(shù)據(jù)清洗：去除重復(fù)數(shù)據(jù)、填補(bǔ)缺失值、處理異常值和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式等操作

第四章、基于USLE模型的土壤侵蝕評價(jià)

一、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估技術(shù)規(guī)范簡介

二、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估的內(nèi)容和流程、評估指標(biāo)體系、評估方法等

水土保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān)，主要考慮土壤可蝕性、地形、降雨等因子。

通用土壤流失方程(USLE)的計(jì)算公式如下：

A=R*K*L*S*（1-C）

式中：

A：任一坡耕地在特定的降雨、作物管理制度及所采用的水土保持措施下，單位面積年平均土壤流失量，t/ha

R：降雨侵蝕力因子，是單位降雨侵蝕指標(biāo)，如果融雪徑流顯著，需要增加融雪因子，MJ*mm/(ha*h)

K：土壤可蝕性因子，標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)上單位降雨侵蝕指標(biāo)的土壤流失率

L：坡長因子；

S：坡度因子，等于其它條件相同時(shí)實(shí)際坡度與9%坡度相比土壤流失比值；由于L和S因子經(jīng)常影響土壤流失，因此，稱LS為地形因子，以示其綜合效應(yīng)；

C：植被覆蓋和經(jīng)營管理因子，等于其它條件相同時(shí)，特定植被和經(jīng)營管理地塊上的土壤流失與標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)土壤流失之比；

第五章、基于風(fēng)蝕修正模型的防風(fēng)固沙功能評估

防風(fēng)固沙是生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草地等）通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于風(fēng)蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用，是生態(tài)系統(tǒng)提供的重要調(diào)節(jié)服務(wù)之一。防風(fēng)固沙功能主要與風(fēng)速、降雨、溫度、土壤、地形和植被等因素密切相關(guān)。以防風(fēng)固沙量（潛在風(fēng)蝕量與實(shí)際風(fēng)蝕量的差值）作為生態(tài)系統(tǒng)防風(fēng)固沙功能的評估指標(biāo)。

式中：SR 為固沙量（t km-2 a-1）；SL 潛為潛在風(fēng)力侵蝕量（t km-2 a1）；SL 為實(shí)際風(fēng)力侵蝕量（t km-2 a-1）；QMAX 為最大轉(zhuǎn)移量（kg/m)；Z 為 最大風(fēng)蝕出現(xiàn)距離（m)，本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定為 50m；WF 為氣候因子（kg/m）；K'為 地表糙度因子；EF 為土壤可蝕因子；SCF 為土壤結(jié)皮因子；C 為植被覆蓋因子。

第六章、水源涵養(yǎng)模型

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)（如森林、草地等）通過其特有的結(jié)構(gòu)與水相互作用，對降水進(jìn)行截留、滲透、蓄積，并通過蒸散發(fā)實(shí)現(xiàn)對水流、水循環(huán)的調(diào)控，主要表現(xiàn)在緩和地表徑流、補(bǔ)充地下水、減緩河流流量的季節(jié)波動、滯洪補(bǔ)枯、保證水質(zhì)等方面。以水源涵養(yǎng)量作為生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的評估指標(biāo)。

采用模型評估法來評估水源涵養(yǎng)評估模型，采用水量平衡方程來計(jì)算水源涵養(yǎng)量，水源涵養(yǎng)評估模型公式為：

式中：：TQ 為總水源涵養(yǎng)量（m?3），Pi為降雨量（mm），Ri為地表徑流量（mm），ETi為蒸散發(fā)（mm），Ai為?i 類生態(tài)系統(tǒng)面積（km2），i 為 研究區(qū)第 i 類生態(tài)系統(tǒng)類型，j 為研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)類型數(shù)。

第七章、InVEST模型估算碳儲量和生境質(zhì)量

一、碳儲量估算

InVEST模型中，生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量()由地上碳儲量()、地下碳儲量()、土壤碳儲量()和死亡有機(jī)碳儲量()四個(gè)基本碳庫組成，模型的計(jì)算公式為：

確定各碳庫的碳密度值是計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)碳儲量功能的關(guān)鍵，采用參閱文獻(xiàn)或者實(shí)測數(shù)據(jù)等對碳密度進(jìn)行修正。

二、生境質(zhì)量估算

生境質(zhì)量取值范圍在0-1之間，得分的高低反映了生境質(zhì)量的好壞，得分低的地塊較容易受到破壞。

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其中，表示土地利用類型j中柵格x的生境質(zhì)量得分；表示生境適宜度；K為半飽和參數(shù)。

第八章、生態(tài)安全格局構(gòu)建

一、重要生態(tài)源地識別

1.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性

各生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)按照自然斷點(diǎn)法分為高、較高、中、較低、低五個(gè)級別，以全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值估算中各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)在生態(tài)資產(chǎn)中的比重構(gòu)成為依據(jù)?，確定各項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的權(quán)重，并進(jìn)行加權(quán)疊加分析，得到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性空間分布結(jié)果。

2.生態(tài)敏感性

生態(tài)敏感性具體分級標(biāo)準(zhǔn)主要參考國家生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《生態(tài)功能區(qū)暫行規(guī)程》《生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南》、國家有關(guān)生態(tài)功能區(qū)劃工作生態(tài)敏感性指標(biāo)體系分級標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)研究，建立生態(tài)敏感性指標(biāo)體系，進(jìn)行生態(tài)敏感性分析。

3.空間分析提取生態(tài)源地

將生態(tài)敏感區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)重要性評價(jià)結(jié)果進(jìn)行疊加，利用?ArcGIS?Pro空間分析模塊的熱點(diǎn)分析工具識別疊加后的生態(tài)系統(tǒng)重要性冷熱區(qū)域，

二、阻力面模型構(gòu)建

物種在不同景觀單元之間進(jìn)行遷移時(shí)會受到阻礙，因此需要通過構(gòu)建阻力來計(jì)算其在克服阻力情況下的擴(kuò)散路徑。在確定生態(tài)源地的基礎(chǔ)上，依據(jù)最小阻力累積模型，將每個(gè)柵格單元的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值視為服務(wù)流動的阻力，價(jià)值越高阻力越小。

1）影響空間阻力的因子分析（高程、坡度、植被覆蓋因素、道路等因素）

2）阻力系數(shù)及權(quán)重確定

3）阻力面提取

三、阻力模型生態(tài)廊道提取

生態(tài)廊道是兩個(gè)源斑塊之間阻力最低的通道，區(qū)域中源斑塊間的聯(lián)系需要通過構(gòu)建生態(tài)廊道來建立。

區(qū)域內(nèi)生態(tài)廊道的識別通常先利用最小阻力模型模擬生成廊道，再結(jié)合現(xiàn)有城市生態(tài)廊道，或是根據(jù)地物現(xiàn)狀進(jìn)行修正，從而確定生態(tài)廊道的位置和寬度。

四、電路模型生態(tài)廊道提取

電路理論指用電子在電路中隨機(jī)游走的特性來模擬物種個(gè)體或基因在景觀中的遷移擴(kuò)散過程，使用源地間的電流強(qiáng)度反映生態(tài)斑塊和廊道的相對重要性，從而預(yù)測物種擴(kuò)散與遷移規(guī)律、識別移動路徑，這一方法更符合真實(shí)的物種運(yùn)動情況；

1）生態(tài)源地：每個(gè)生態(tài)源作為一個(gè)電路節(jié)點(diǎn)，根據(jù)電阻面的最小成本路徑計(jì)算出兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間每條鏈路的累積電阻。累積電阻被指定為鏈路的電阻。

2）生態(tài)夾點(diǎn)：對于每對電路節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)任意連接到?1 安培的電流，而另一個(gè)節(jié)點(diǎn)接地。在所有電路節(jié)點(diǎn)對之間迭代計(jì)算有效電阻。對于n 個(gè)節(jié)點(diǎn)，有n ( n?? 1)/2 次計(jì)算。累計(jì)當(dāng)前值反映了隨機(jī)游走者到目的地節(jié)點(diǎn)的凈遷移量，可用于識別生態(tài)廊道的重要性。累積電流值越大，景觀中的區(qū)域越重要。具有最高電流值的區(qū)域被指定為夾點(diǎn)。

3）生態(tài)屏障：屏障被確定為可以大大增強(qiáng)生態(tài)源連通性和生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。隨著一定區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)，該區(qū)域的抵抗力降低；因此，通過恢復(fù)區(qū)域連接節(jié)點(diǎn)的最低成本路徑的累積電阻也降低了。那些累積阻力下降幅度最大的恢復(fù)區(qū)域被確定為障礙。

第九章、相關(guān)的SCI論文撰寫技巧

1.科技論文結(jié)構(gòu)

2.摘要和結(jié)論

3.引言與討論

4.論文投稿技巧分析

5.SCI論文案例分析

6.研究方向

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到了這里，關(guān)于基于ArcGIS Pro、Python、USLE、INVEST模型等多技術(shù)融合的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)構(gòu)建生態(tài)安全格局的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！