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。