基于地表温度的生态网络构建方法、装置、设备和介质

本公开涉及城市生态规划和建设，尤其涉及一种基于地表温度的生态网络构建方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、随着城市化进程不断加快，城市规模不断向外扩张，森林、农田等自然资源不断被建筑物、不透水地面等替代，各类景观斑块彼此孤立、阻隔，生态服务功能不断降低。

2、为了提高生态服务功能，重塑人与自然和谐关系，将生态规划、绿地规划、水资源管理等在城市规划层面上进行结合逐渐成为研究重点，生态网络也在此背景下应运而生。生态网络将研究地区中的绿地、林地、湿地、水体等生态景观结合起来，有助于保护城市生物多样性、调节热岛效应、提升城市宜居水平和满足居民日常休憩需求。

3、目前，基于生态安全格局的生态网络构建多针对省级、市级或者流域尺度，通过生态重要性分析或敏感性分析筛选源地，并利用累积阻力模型识别潜在廊道。但是在源地识别中，大多以土地利用类型作为识别依据，较少考虑人为活动对研究区土地利用所造成的影响，其次，在廊道路径提取中，多是以传统的阻力因子构建的阻力面，缺乏对人为活动阻碍研究地区生物流动的考虑，进而影响了整个生态网络的构建。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于地表温度的生态网络构建方法、装置、设备和介质，以期基于研究地区地表温度数据进行生态网络构建，能在形成生态安全格局的同时，还考虑人为活动对构建生态网络的需求，从而能有效调节城市热岛效应，并能满足人类宜居需求，有利于区生物流动的研究。

2、本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

3、本发明一种基于地表温度的生态网络构建方法的特点在于，所述方法包括：

4、获取目标地区的基础数据，其中，所述基础数据包括：地表温度数据、遥感影像数据和边界数据；

5、根据所述地表温度数据计算相对地表温度，并基于所述相对地表温度对所述地表温度数据进行空间分析，得到斑块结构类型数据，其中，所述斑块结构类型数据包括：表征所述目标地区内景观类型和结构的多种斑块；

6、对所述斑块结构类型数据进行分析，从而在多种斑块中确定至少一个目标斑块，其中，所述目标斑块是指所述目标地区内能反应生态重要性的生态源地；

7、提取所述遥感影像数据中的土地利用要素构建土地利用现状图，并基于所述土地利用现状图对各土地利用要素进行阻力值赋值，得到阻力面；

8、根据至少一个目标斑块、所述阻力面和所述边界数据，构建所述目标地区的生态网络。

9、本发明所述的生态网络构建方法的特点也在于，其中，所述相对地表温度是将所述目标地区划分为多个区域，并根据每个区域所对应的地表温度计算得到；

10、所述斑块结构类型数据是按如下过程得到：

11、基于所述相对地表温度和预设温度阈值，在多个区域中确定地面热岛效应持续的高危区域；

12、将所述高危区域作为背景，并将多个区域中除所述高危区域之外的其余区域作为前景；

13、根据所述背景和所述前景对所述地表温度数据进行二值化处理，得到二值化图像；

14、基于预设边界宽度对所述二值化图像进行形态学空间格局分析，得到将目标地区划分为不同斑块的斑块结构类型数据。

15、进一步的，多种斑块包括：第一类斑块和第二类斑块，其中，所述第一类斑块是指前景中远离背景像元的核心斑块，所述第二类斑块是指除核心斑块外的其他过渡斑块。

16、进一步的，所述目标斑块是按如下过程确定：

17、从所述第一类斑块中确定多个候选斑块，所述候选斑块是指前景中远离背景像元且面积大于预设面积的斑块；

18、根据多个候选斑块和预设阈值进行景观指数计算，其中，所述预设阈值包括：距离阈值和连通概率阈值；

19、将所述景观指数作为评价指标对每个候选斑块的重要度和连接度进行分析，确定所述每个候选斑块内各子区域块的重要度指数，其中，所述重要度指数用于表征各子区域块在所述目标地区中的重要程度；

20、确定每个候选斑块内各子区域块中重要度指数大于预设指数的目标子区域块，并将属于同一候选斑块的所有目标子区域块组成的连通区域块作为目标斑块；

21、其中，所述目标斑块的面积小于或等于所述候选斑块的面积，所述目标斑块的数量小于或等于所述候选斑块的数量。

22、进一步的，所述根据至少一个目标斑块、所述阻力面和所述边界数据，构建所述目标地区的生态网络，包括：

23、基于所述阻力面和所述目标斑块，构建所述目标地区内的生态廊道，其中，所述生态廊道连接至少两个不同的目标斑块；

24、将所述目标地区内至少两条生态廊道的交汇点作为生态节点，其中，所述生态节点的数量大于或等于所述目标斑块的数量；

25、将所述目标斑块、所述生态廊道和所述生态节点进行空间叠加，得到空间叠加结果，并将所述空间叠加结果和所述边界数据进行匹配，从而构建所述目标地区的生态网络。

26、进一步的，所述基于所述阻力面和所述目标斑块，构建出所述目标地区内的生态廊道，包括：

27、对所述目标斑块进行要素转点操作，生成所述目标斑块的生态要素点，其中，每个目标斑块存在对应的一个生态要素点，包括：第一要素点和第二要素点；

28、根据第一要素点和第二要素点之间的点距离以及所述第一要素点的预设阻力系数，通过预先构建的最小累积阻力模型，计算所述第一要素点的最小累积阻力值；

29、根据所述最小累积阻力值，计算所述第一要素点到所述第二要素点的成本距离，并根据所述成本距离规划出符合预设成本要求的成本路径；

30、基于计算得到的每个生态要素点的成本路径，构建出所述目标地区内的生态廊道。

31、进一步的，所述基于计算得到的每个生态要素点的成本路径，构建出所述目标地区内的生态廊道，包括：

32、基于计算得到的每个生态要素点的成本路径，利用栅格转折线功能构建出多个第一廊道；

33、对多个第一廊道中重复和/或邻近的廊道进行合并处理，得到多个第二廊道；

34、按照预设分级规则，根据每个第二廊道的走向和路程进行分级处理，确定每个第二廊道的廊道级别；

35、在多个第二廊道中确定廊道级别满足预设级别的目标廊道，并将所述目标廊道确定为所述目标地区内的生态廊道。

36、本发明一种基于地表温度的生态网络构建装置的特点在于，所述装置包括：

37、获取单元，用于获取目标地区的基础数据，其中，所述基础数据包括：地表温度数据、遥感影像数据和边界数据；

38、计算单元，用于根据所述地表温度数据计算相对地表温度，并基于所述相对地表温度对所述地表温度数据进行空间分析，得到斑块结构类型数据，其中，所述斑块结构类型数据包括：表征所述目标地区内景观类型和结构的多种斑块；

39、确定单元，对所述斑块结构类型数据进行分析，在多种斑块中确定至少一个目标斑块，其中，所述目标斑块是指所述目标地区内反应生态重要性的生态源地；

40、第一构建单元，用于提取所述遥感影像数据中的土地利用要素，构建土地利用现状图，并基于所述土地利用现状图对各土地利用要素进行阻力值赋值，得到阻力面；

41、第二构建单元，用于根据至少一个目标斑块、所述阻力面和所述边界数据，构建所述目标地区的生态网络。

42、本发明一种电子设备，包括存储器以及处理器的特点在于，所述存储器用于存储支持处理器执行所述的基于地表温度的生态网络构建方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

43、本发明一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序的特点在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于地表温度的生态网络构建方法的步骤。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

45、1、本发明在源地的选择上充分考虑生境连通性与人类活动对生物流通的影响，兼顾研究区生态保护和人类活动对构建生态网络的需求，相较于以往选取研究区土地利用类型作为识别源地的依据，本发明引入了地表温度与城市热岛效应的概念，量化分析了人类活动对研究区物种流动的影响，从而减少了人类活动对构建研究区生态网络的影响。

46、2、本发明在筛选重要的生态源地时，引入连通性与重要性分析，计算每个源地对于整个研究区域的重要性，有助于对生态源地进行分级筛选，从而提高了研究区生态源地筛选的准确性。

47、3、本发明在构建综合阻力面与提取生态廊道路径时，充分考虑人类活动所造成的区域地表温度的异质性，将研究区现状土地利用作为影响热流扩散的主要影响因素，相较于以往选取多种影响因子构建综合阻力面的方法，本发明在构建综合阻力面时精简了许多影响因素，从而提高了构建综合阻力面的效率。

48、4、本发明针对研究区内部复杂多样的环境问题，选择构建基于研究区地表温度数据的生态网络，充分利用了地表温度数据定量分析人类活动对研究区物种流动的影响，从而降低了研究区周边范围外人类活动对研究区内边缘区域的影响，具有重要实践作用。

技术特征：

1.一种基于地表温度的生态网络构建方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的生态网络构建方法，其特征在于，其中，所述相对地表温度是将所述目标地区划分为多个区域，并根据每个区域所对应的地表温度计算得到；

3.根据权利要求2所述的生态网络构建方法，其特征在于，多种斑块包括：第一类斑块和第二类斑块，其中，所述第一类斑块是指前景中远离背景像元的核心斑块，所述第二类斑块是指除核心斑块外的其他过渡斑块。

4.根据权利要求3所述的生态网络构建方法，其特征在于，所述目标斑块是按如下过程确定：

5.根据权利要求1所述的生态网络构建方法，其特征在于，所述根据至少一个目标斑块、所述阻力面和所述边界数据，构建所述目标地区的生态网络，包括：

6.根据权利要求5所述的生态网络构建方法，其特征在于，所述基于所述阻力面和所述目标斑块，构建出所述目标地区内的生态廊道，包括：

7.根据权利要求6所述的生态网络构建方法，其特征在于，所述基于计算得到的每个生态要素点的成本路径，构建出所述目标地区内的生态廊道，包括：

8.一种基于地表温度的生态网络构建装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-7中任一所述的基于地表温度的生态网络构建方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一所述的基于地表温度的生态网络构建方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于地表温度的生态网络构建方法、装置、设备和介质，方法包括：获取目标地区的基础数据；根据地表温度数据计算相对地表温度，并基于相对地表温度对地表温度数据进行空间分析，得到斑块结构类型数据，斑块结构类型数据包括表征了目标地区内景观类型和结构的多种斑块；对斑块结构类型数据进行分析，在多种斑块中确定至少一个目标斑块，其中，目标斑块是指目标地区内反应了生态重要性的生态源地；提取遥感影像数据中的土地利用要素构建土地利用现状图，并基于土地利用现状图对各土地利用要素进行阻力值赋值得到阻力面；根据至少一个目标斑块、阻力面和所述边界数据，构建符合生态安全且能够最大程度满足人类活动需求的生态网络。

技术研发人员：郑志侠,李励,邱一涵,沈思宇
受保护的技术使用者：合肥大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5