GIS与InVEST模型的高效协同应用：从数据处理到结果分析

GIS与InVEST模型的高效协同应用：从数据处理到结果分析

引用

CSDN

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来源

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InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）是由美国自然资本项目组开发的一套生态系统服务评估工具，主要用于评估生态系统服务功能量及其经济价值，支持生态系统管理和决策。近年来，InVEST模型已在20多个国家和地区的空间规划、生态补偿、风险管理、适应气候变化等环境管理决策中得到广泛应用。

在中国，InVEST模型已被应用于国家、区域、流域等多个尺度的生态功能区划、生态保护红线划定、生态补偿、生态保护与修复、碳中和等政策中。然而，要充分发挥InVEST模型的作用，离不开GIS（地理信息系统）的支持。本文将详细介绍GIS与InVEST模型的高效协同应用，帮助读者掌握这一重要工具。

GIS在InVEST模型应用中扮演着不可或缺的角色，主要体现在以下几个方面：

1. 数据预处理：InVEST模型需要大量的空间数据作为输入，包括土地利用、土壤属性、气候数据等。这些数据往往来自不同的来源，具有不同的格式和投影系统。GIS软件（如ArcGIS）可以对这些数据进行格式转换、投影变换、裁剪拼接等预处理操作，确保数据的统一性和准确性。

2. 模型运行支持：InVEST模型的运行需要空间数据的支持，而GIS软件可以提供这些数据的存储和管理功能。通过GIS，用户可以方便地加载、查看和编辑模型所需的各类空间数据。

3. 结果可视化与分析：InVEST模型的输出结果通常是栅格或矢量格式的空间数据。GIS软件可以将这些数据可视化为专题地图，帮助用户直观地理解结果。此外，GIS还支持空间叠加分析、缓冲区分析等高级功能，可以进一步挖掘模型结果的内涵。

InVEST模型的应用通常包括以下几个步骤：

1. 数据收集与预处理：这是整个流程的基础。用户需要收集土地利用、土壤属性、气候数据等基础数据，并在GIS中进行预处理，确保数据的格式、投影系统等符合模型要求。

2. 模型参数设置与运行：在数据准备完成后，用户需要根据具体的研究目标选择合适的InVEST模块（如产水服务、土壤保持、生物多样性等），并设置相应的参数。然后运行模型，生成输出结果。

3. 结果分析与可视化：模型运行完成后，用户需要在GIS中加载输出结果，并进行可视化和分析。这一步骤可以帮助用户更好地理解模型结果，发现空间分布规律，为后续的决策提供依据。

4. 政策建议与论文写作：基于模型结果和分析，用户可以撰写研究报告或学术论文，提出具体的生态保护和管理建议。

为了更好地说明GIS与InVEST模型的协同应用，我们以产水服务评估为例，详细介绍整个流程。

1. 数据准备

产水服务模型需要以下基础数据：

• 土壤的最大根系埋藏深度
• 年降水量
• 植物可利用水量
• 年平均潜在蒸散发
• 土地利用/覆被
• 流域和次流域边界
• 生物物理系数表

这些数据需要在ArcGIS中进行预处理，包括：

• 数据格式转换：将不同来源的数据转换为统一的格式（如GeoTIFF）
• 投影系统处理：确保所有数据具有相同的投影系统
• 空间数据剪裁拼接：根据研究区域裁剪数据，确保数据覆盖范围一致

2. 模型运行

在数据准备完成后，用户需要在InVEST软件中选择产水服务模块，并设置以下参数：

• 输入数据路径
• 研究区域范围
• 模型输出路径

运行模型后，将生成反映产水服务空间分布的栅格数据。

3. 结果分析与可视化

模型输出结果需要在ArcGIS中进行可视化和分析。具体步骤如下：

• 加载结果数据：在ArcGIS中加载产水服务模型输出的栅格数据
• 符号化处理：为栅格数据设置合适的颜色方案，使其直观地反映产水服务的空间分布
• 空间叠加分析：将产水服务分布图与土地利用图、保护区分布图等进行叠加分析，识别关键生态功能区
• 专题图制作：基于分析结果制作专题地图，为生态保护决策提供直观依据

GIS与InVEST模型的协同应用在生态保护和管理中具有广阔的应用前景。以下是一些典型应用场景：

1. 生态保护红线划定：通过评估生态系统服务功能，识别关键生态功能区，为生态保护红线划定提供科学依据。

2. 生态保护优先区甄选：分析不同生态系统服务的空间分布和权衡关系，确定生态保护优先区域。

3. 生态保护与修复效益评估：通过情景分析，评估不同保护和修复方案的生态效益，为决策提供支持。

4. 生态系统服务供需分析：研究生态系统服务的供给和需求关系，优化国土空间规划。

5. 碳中和目标评估：量化评估生态系统固碳服务，为实现碳中和目标提供技术支持。

随着生态环保意识的不断提高，GIS与InVEST模型的协同应用将在未来发挥越来越重要的作用。通过这一技术手段，我们可以更科学地评估生态系统服务，更精准地制定生态保护政策，为实现可持续发展目标做出贡献。