InVEST模型初步操作(二)—生物多样性(生境质量)

通过上一步的安装,我们了解到InVEST模型有多个模块,每一个模块在说明文档中都有详细的介绍。下面主要介绍,如何打开运行InVEST,了解它的输入输出和操作流程。

1. InVEST模型原理简介

InVEST模型采用生产函数的方法来量化和评估生态系统服务。生产功能详细说明了在相应的条件和过程下,环境提供的生态系统服务的输出。一旦指定了生产函数,我们可以量化其对土地变化的影响、或者是水体变化对生态系统服务输出的水平的影响。

InVEST使用了一种简单的框架,它描绘了―供应、服务和价,将生产功能和提供给人们的福利联系了起来,如下图所示。供应指的是生态系统中的哪些内容是潜在可用的(即:生态系统的结构和功能可以提供什么)。例如,特定位置和密度的红树林对陆上的侵蚀和洪水的削减。服务结合了需求,从而使用该服务的受益者(例如,人们在哪里生活、重要的文化场所、基础设施等)的信息。价值括了社会偏好,同时允许计算经济和社会的指标(例如,预防侵蚀和洪水损害的情况、被影响的人数)。

模型的供应、服务和益处

根据利益相关者的协商和情景开发,InVEST可以估算为当前或在未来情景下提供的生态系统服务的数量和价值。 简而言之是明确需求--设定场景--模型评估-再次服务决策的这么一个过程。如下图所示。

InVEST使用方法

InVEST的使用源于与一系列的利益相关者协商。通过讨论,可以确定政策制定者、团体和保护组织的利益问题。这些问题可能涉及到当前的服务提供、以及未来新的方案、政策和条件将如何影响这些服务。对于未来的问题,利益相关者会开发―方来探索自然资源的预期变化的后果。这些情况通常包括未来的土地利用和土地覆盖图、或者是海洋模型图、未来的沿海和海洋用途和沿海/海洋生境图。生物物理和经济模型会对这些方案的生态系统服务价值进行评估,而生物物理和经济模型可以生成几种类型的输出。

InVEST模型在空间上是明确的,它将使用地图作为信息来源,并生成地图作为输出。InVEST的返回内容可以是生物物理方面,包括绝对数量或相对幅度(例如,泥沙持留的吨数或泥沙持留的变化百分比),也可以是经济价值(例如,可以避免的、由输沙量的改变导致的水处理成本的变化)。分析的空间范围也比较灵活,允许用户解决本地、区域或全球范围内的问题。InVEST的结果可以与利益相关者和决策者分享,这些人创建了情景,以便了解将来决策的效果。InVEST的使用是一个迭代过程,利益相关者可以根据模型所揭示的信息,选择创建新的方案,直到确定合适的管理方案

2. 生境质量模块操作过程

0. 模块所需数据简介

以生物多样性模块为例,下图是生物多样性模块(也叫生境质量)所需要的的输入数据,操作过程,和输出结果。

模块数据输入要求和输出

其他模块的数据输入要求可以看参考文档的总表格,详细的需要干下面这件事情。

1. 详细阅读模块内容

这一步很重要,把模块的内容详细阅读了,就大概率明白了这块的东西,也更清楚了模型的输入和输出数据,哪些是必选的,以及为什么要选择它们。花费半个小时,即可概略了解感兴趣的模块。

模块阅读
2. 运行模型(示例数据)

在开始菜单中找到InVEST文件夹,点击Habitat Quality(即生境质量模块),即可运行模型,模型界面如下。(一开始会没有反应,稍等一下新界面就跳出来了)

模型界面

按照官网文档,需要检查输入数据(数值正确,无缺失数据,同一个投影坐标等)等等,可以参见https://storage.googleapis.com/releases.naturalcapitalproject.org/invest-userguide/latest/getting_started.html#running-models

现在针对界面上的每一个必填项,把相应的数据拖进去,或者点击文件夹选中对应的数据。填完之后点击运行。这个时候如果不懂要填的内容的含义,可以点击右侧的information图标,或者再返回模块的说明文档。

点击运行
运行结果-没有修改输出空间-_-

运行后,输入文件内容如下。其中output是后缀名。

  • Parameter log, 每次模型运行的参数记录文件
  • deg_sum_c_output,当前景观类型的相对生境退化水平。1代表退化度高,0代表退化度低。非生境的栅格(LULC,Hj=0)退化得分值为0。
  • quality_c_output,当前景观类型的生境质量。较高数值表示较好的生境质量。非生境的景观区域生境得分值为0。质量得分值无量纲,不能反映特定的生物多样性测量。
  • rarity_c_output,当前景观类型的相对生境稀有性。该输出只在具备基准LULC地图(输入 # 3) 才能生成。值越接近1代表该生境类型越稀有。

因为模型输入了未来的情景,所以结果中带有f的文件表示未来景观的三种指标。在QGIS环境下,打开结果如下图所示。

栅格结果

后续可以在此栅格的基础上进行分区统计等分析。

3. 操作后的感悟

整体来看,模型或者说具体模型的使用还是简单的,但是重点在于对内部机理的理解。输入数据的整理和规范化也是一块耗时费力的事情。

总而言之,针对感兴趣的模块,需要先把用户手册读懂了(只读对应模块和前言就行),然后再去搜搜文献,看看别人的用法,就会加深这块的了解。当然了,上手实践才是最重要的。

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