文献分享——用供给、需求和敏感性来选择源地

1、研究背景

社会经济的快速发展和人类活动的增加导致了广泛的生态退化，威胁到生态安全。在这方面，已经发现了生态安全模式的识别（ESP）是确定优先保护区和调整社会经济发展与生态保护平衡的有效途径。ESP通过识别和保护关键生态功能和区域，可以为区域规划和管理提供强有力的支持。

在过去的几十年里，社会经济的快速发展和人类活动的增加导致了广泛的生态退化（Kowe 等等，2020)，极大地威胁到可持续发展和生态安全（Hu 等，2019）。因此，作为生态系统，为人类提供各种生态系统服务（ESs）生态安全得到了广泛的考虑，相关理论也得到了很好的发展（Lu et al., 2020; Peng et al., 2018a）。在这方面，已经发现生态安全模式的识别（ESP）确定优先保护区和调整社会经济发展与生态保护平衡的有效途径（Su等，2016）。 ESPs通常包括各种生态源、走廊和夹点ESs流动和阻力对生态过程的安全和健康至关重要（Yu，1996）。因此，ESP通过识别和保护关键生态功能和区域，为区域规划和管理提供强有力的支持（Tzoulas et al., 2007, Zhao et al., 2019）。

作为 ESPs 识别的第一步也是最关键的一步，生态源识别通常通过直接选择自然保护区和历史遗迹

2、研究目的

（1）通过将 ES 供应、需求和敏感性 OWA 结合电路理论，开发发展 ESP 识别框架；

(2)确定长江流域ESP重要的生态源、走廊和临界点；

(3)已识别的 ESP 对长江流域生态保护提出建议。

1、数据

2、方法

ESP在这里，我们来谈谈他文章的亮点供应、需求、敏感性和 OWA 结合电路理论的框架。首先，我们需要看看他的研究框架图。如下图所示，本研究从三个方面识别来源，这是研究的重点。以前有人做过供需来识别来源的研究，但引入敏感性是本文的特点，其他电路理论目前研究较多，不值得一提。在阻力方面，本研究是根据生态质量建立的，在以往的研究中很少使用生态质量。我认为使用生态质量是合理的，但具体的解释可以学习文章的实践。下面我将结合供给、需求和敏感性以及具体方法来谈具体的实现。

（1）供给

三种生态系统服务表明：水土保持（土壤流失方程）、水源保护（InVEST模型中的模块)、固碳（NPP用于表示固碳)。

(2)需求和敏感性

需求： E S D F i = P D W I i ? P D H I i E D I ESDF_i=\frac{PDWI_i*PDHI_i}{EDI} ESDFspan class="mord mathdefault mtight">i​=EDIPDWIi​∗PDHIi​​ 其中 ESDFi 是指假设网格 i 是生态源，人类对 ES 的需求得到满足的程度； PDWIi是指以10公里为半径的圆形人口密度的核密度指数，代表周末的ESDF； PDHIi是指以100公里为半径的圆形人口密度的核密度指数，代表节假日的ESDF； EDI 指网格 i 到其附近居民区的最短距离指数。

敏感性： E S S i = E I i ∗ S I i ∗ F I i ∗ P I i S D C I i ESS_i=\frac{EI_i*SI_i*FI_i*PI_i}{SDCI_i} ESSi​=SDCIi​EIi​∗SIi​∗FIi​∗PIi​​ 其中 ESSi 是网格单元 i 的 ES 灵敏度指数； EIi 是网格单元 i 的高程指数； SIi 是网格单元 i 的斜率指数； FIi 是网格单元 i 的植被覆盖指数； PIi 是网格单元 i 以 100 km 为半径的圆形人口密度指数； SDCIi 是网格 i 到其附近农田区域的最短距离指数。每个 ESS 指数采用分位数分类法表示五个等级，对应值分别为 5、4、3、2 和 1。

(3)生态源地识别

OWA 模型对各种标准的属性进行排序，并为其分配不同的订单权重。将 ES 的供需和敏感性中的各个因素作为 OWA 的输入数据，采用最小-最大归一化方法进行归一化，OWA 值可以计算如下： O W A ( x i ) = ∑ j = 1 k w j × s i j ( w j = [ 0 , 1 ] , ∑ k j w j = 1 ) OWA(x_i)=\sum_{j=1}^{k}{w_j×s_{ij}(w_j=[0,1],\sum_{k}^{j}w_j=1)} OWA(xi​)=j=1∑k​wj​×sij​(wj​=[0,1],k∑j​wj​=1) 其中 OWA(xi) 是基于所有标准图的第 i 个像素的 OWA 值； xi 是指基于所有标准图的第 i 个像素的标准数据集； sij 为栅格值中 ES 因子指标对应的 xi 归一化后得到的新数据集；Wi 表示重新排序的映射的有序权重 (sij)； k 是标准图的总数。

在OWA模型中，风险是指决策的风险。因此，各种选定订单权重下的风险和权衡可以表述如下

r i s k = ( n − 1 ) − 1 ∑ i n w i , ( 0 ≤ r i s k ≤ 1 ) risk=(n-1)^{-1}\sum_{i}^{n}w_i,(0\leq risk \leq 1) risk=(n−1)−1i∑n​wi​,(0≤risk≤1)

t r a d e o f f = 1 − n ∑ i n ( w i − 1 n ) N ( 0 ≤ t r a d e o f f ≤ 1 ) tradeoff=1-\sqrt\frac{n\sum_{i}^{n}(w_i-\frac{1}{n})}{N}(0 \leq tradeoff \leq 1) tradeoff=1−Nn∑in​(wi​−n1​)​ ​(0≤tradeoff≤1)

供给

需求与敏感性

不同情景下的情况

最终确定的生态源地（在这一块我觉得生态源地的识别是可以的）

结论

（1）阐述自己研究的框架

（2）夹点和保护的问题

此外，夹点的最大累积电流随着电阻阈值的增加而逐渐减小。这可能主要是因为更宽的走廊大大增加了生态源之间的联系，最终导致每个走廊的电流分散（Jiang et al.，2021）。尽管夹点的累积电流随着电阻阈值的增加而减小，但夹点的空间模式和位置没有显着变化。这表明，在这些关键点解决生态问题和改善生态系统可能是确保区域生态安全的关键有效途径（Omer等，2021）。本研究考虑到长江流域面积广、生态系统脆弱，生态保护预算有限，假设生态保护财政投入仅能支持全流域的30%。因此，选择 200 k 的阈值来描绘生态廊道的范围，导致生态廊道面积达到约 76,878 平方公里（占 YRB 的 9.28%）（夹点可以把范围扩大，但其相对重点区不会变化）

（3）支持了黄河流域的保护

讨论

确定ESPs是确定优先保护区、保障区域生态安全的有效途径。然而，以往对 ESPs 的研究大多主要基于 ESs 的供给，而没有充分考虑 ESs 的需求和敏感性。在这项研究中，通过将 ES 的供需和敏感性与 OWA 和电路理论相结合，开发了一个全面的 ESP 识别框架。基于此框架，结果表明，长江流域生态源主要分布在青藏高原与黄土高原的过渡区以及秦岭和东部平原地区；这些地区可靠地表现出高保护效率和低决策风险和权衡水平。然而，由于ES的供需和敏感性之间的不匹配，YRB北部和西部的生态资源很少。确定的生态走廊可以有效地连接长江流域的西部、南部和东部。然而，在长江流域东部确定了十个夹点，应被视为生态保护的优先领域。这些结果表明，基于 ES 的供应、需求和敏感性的综合框架有助于在区域范围内识别 ESP。此外，研究结果表明，在人类活动和气候变化加剧的情况下，识别长江流域的 ESP 对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。 部的生态资源很少。确定的生态走廊可以有效地连接长江流域的西部、南部和东部。然而，在长江流域东部确定了十个夹点，应被视为生态保护的优先领域。这些结果表明，基于 ES 的供应、需求和敏感性的综合框架有助于在区域范围内识别 ESP。此外，研究结果表明，在人类活动和气候变化加剧的情况下，识别长江流域的 ESP 对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。