技术摘要：
本发明公开了一种山水林田湖草生态保护修复规划分区方法，以生态功能区划图为底图，结合县级行政区划和小流域边界图件资料，确定生态保护修复分区范围；分别绘制主导生态功能图和生态敏感性分布图，综合形成生态保护重要区；将各类问题细化到生态保护修复分区内，明确  全部
背景技术：
自“山水林田湖草是一个生命共同体”理念提出以来，国家先后实施了3批次、25个 山水林田湖草生态保护修复工程试点，着力破解此前一些生态保护修复工作缺乏系统性和 整体性考虑、各自为战和修复实效不尽理想等难题，提升生态系统功能和筑牢生态安全屏 障。编制山水林田湖草生态保护修复规划(方案)，是统筹山水林田湖草系统治理的首要任 务，是开展山水林田湖草各生态要素整体保护、系统修复、综合治理的顶层设计。而划定山 水林田湖草生态保护修复分区，是编制好山水林田湖草生态保护修复规划的基础支撑，是 落实山水林田湖草生命共同体整体系统观的关键环节。 生态区划是生态保护修复分区理论基础。1962年，加拿大学者Orie  Loucks首次提 出“生态区”的概念。早期国外研究对象多以单因素为主题，未考虑人为活动影响。随着生态 系统整体性和等级理论的发展，1976年美国生态学家Bailey系统提出了美国生态区划方 案，至此生态区划理论与方法研究取得快速发展。近年来，学者们开展了生态区与生态系统 管理、经济社会要素、生态过程与生态格局、生态系统服务功能等方面耦合研究。我国生态 区划起步相对较晚，相关工作也多以单要素为主；在综合区划方面，2001年傅伯杰等开展了 首个全国性生态区划方案。2008年，我国首次发布《全国生态功能区划》，并根据新形势于 2015年发布《全国生态功能区划(修编版)》，确定了不同地域单元的主导生态功能，为生态 保护修复分区划定奠定了工作基础。近年来，我国生态区划理论在水土保持生态修复分区、 流域水生态功能分区、生态水文分区等方面得到应用，尤其是山水林田湖草试点工程实施 以后，对生态保护修复区划理论与方法的研究逐渐成为热点，但一些试点工程生态保护修 复分区方法技术支撑仍不足，对生态保护修复方向把握不准确，“重修复，轻保护”、“伪生 态，真破坏”、“为上工程，而上工程”的现象时有发生。 专利CN105152346B公开了一种应用于大型深水湖泊水生态系统修复的方法，包括 基础条件改善、湖库围网隔断分区技术、过渡带防冲刷技术系统、进水前置库预处理系统、 生态植物浮岛建设、可种植区沉水植物及浮叶植被种植、深水区沉水植被蔓延种植、食物网 链构建修复管理技术系统、沉积物-水界面营养盐控制系统系统、微生物膜加强系统、物种 多样性生境系统、河湖水生态系统保护技术。通过本发明，有效降低了水体污染负荷，提升 了水体自净能力，使得水体呈现水质清澈，无异色，无异味，从而适合人类接触。 专利CN106245576A公开了一种大规模江河湖海近岸湿地的改造方法，包括以下步 骤：对近岸湿地进行间隔分区条块状挖掘，将形成陆地的部分挖掘与水域连通的渠道，形成 梳齿状湿地形态；在离岸水域中构建间隔的人工高地，人工高地长度方向与渠道排列方向 一致；通过在陆基湿地上进行动植物养护构建完整的生态系统；待陆基湿地演化形成陆地、 渠道演化形成新的陆基湿地后，对由路基湿地演化形成的陆地进行挖掘形成新的与江河湖 4 CN 111582572 A 说　明　书 2/10 页 海水域连通的渠道，再次形成梳齿状湿地形态；通过在路基湿地上进行动植物养护构建完 整的生态系统； 专利CN106777959B提供一种人工干扰无水文资料地区河流环境流量分区界定计 算方法，可有效解决人工干扰无水文资料地区河流环境流量的计算问题。以流域水生态功 能分区为前提，界定环境流量的构成，然后采用水文比拟法和参数等值线法来推求无水文 资料地区河流多年平均径流量及年内分配，以此为基础流量数据，对不同分区环境流量计 算，确定河流不同节点的环境流量，本发明方法新颖独特、科学，是一种基于功能需求的环 境流量计算方法，可以为受人工干扰程度较大且缺乏水文资料的河流进行水资源优化调配 以及水利工程生态调度，保障河流功能正常发挥所需最小环境流量，修复河流生态系统，保 护河流的生态环境，经济和社会效益巨大。 现有专利文献同时耦合生态保护、生态修复、环境治理等各方需求的区划研究仍 较少，已有部分研究还存在分区方向把握不准、分区尺度与工程谋划衔接不够、资源环境问 题考虑不足等问题，需要以“山水林田湖草生命共同体”理念为指导，加强山林田湖草生态 保护修复分区研究。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种山水林田湖草生态保护修复规划分区方法。为了对披露 的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评 述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单 的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。 本发明实施例提供了一种山水林田湖草生态保护修复规划分区方法，包括以下步 骤： S1：以生态功能区划图为底图，确定生态保护修复分区范围，并依据生态功能区划 图、县级行政区划图和小流域边界图均为矢量数据，借助地理信息系统软件开展空间叠加， 将生态功能区划图细分到一个县的某个小流域，获得生态保护修复初步分区范围；以初步 分区范围为底图，选取关键生态节点和生态廊道并通过数据采集装置对初步分区范围现场 采集数据，并进行验核，从而确定生态保护修复分区范围； S2：建立模型，开展生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价，分别绘制主导生 态功能图和生态敏感性分布图，综合形成生态保护重要区； S3：所述模型将结合资源环境问题调查统计资料，将各类问题细化到生态保护修 复分区内，明确各区资源环境问题空间分布特征； S4：所述模型综合考虑各分区的生态保护重要区、资源环境问题分布区面积因素， 确定分区生态保护修复初步方向； S5：按照所述模型定量确定的分区生态保护修复初步方向，进一步明确分区范围、 主导功能、突出问题和保护修复方向的基础上，形成生态保护修复分区方案。优选的，所述 明确分区生态保护修复初步方向，可分为保护修复型、环境治理型、综合整治型三类；所述 三类的划分依据如下： fn＝Seco/Senvx100％ 式中： 5 CN 111582572 A 说　明　书 3/10 页 fn为第n个分区生态保护重要区和资源环境问题分布区的面积比例； Seco为生态保护重要区C在第n个分区的面积； Senv为资源环境问题分布区D在第n个分区的面积； 当fn≥1时，该区生态保护修复初步方向为保护修复型； 当1＜fn≥0.5时，为综合整治型； fn＜0.5时，为环境治理型。 优选的，所述矢量数据被预处理，统一到2000国家大地坐标系和高斯-克吕格投 影。 优选的，所述开展生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价，包括：开展生物多 样性维护、水源涵养、水土保持、防风固沙生态系统服务功能重要性评价，以及土壤侵蚀、沙 漠化、盐渍化、石漠化生态敏感性评价。 优选的，所述生态服务功能重要性共分4级，分为极重要、中等重要、较重要、不重 要；对评价结果归一化处理后进行分级，将单个栅格上等级最高的生态系统服务功能作为 主导生态功能，并明确各区主导生态功能分布图；将生态服务功能重要性评价极重要、中等 重要、较重要的分布区，划为生态保护重要区A；所述生态敏感性分为5级，为极敏感、高度敏 感、中度敏感、轻度敏感、不敏感；对评价结果归一化处理后进行分级，将单个栅格上等级最 高敏感性要素作为最可能发生的主要生态问题类型，并明确各区生态敏感性分布图；将生 态敏感性评价极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感的分布区，划为生态保护重要区B。 优选的，所述综合形成生态保护重要区：合并所述生态保护重要区A和B，综合形成 生态保护重要区C。 优选的，所述资源环境问题调查统计资料，包括：水环境状况、矿山环境状况、土地 资源状况三方面调查统计资料；其中，水环境状况资料包括国控断面水质监测信息、流域水 环境控制单元图，矿山环境状况资料包括历史遗留的矿山调查分布图，土地资源状况资料 包括废弃工矿用地调查分布图、受污染耕地和场地调查分布图；将水质不达标断面所在水 环境控制单元，作为水环境问题分布范围，实现水陆统筹、污染溯源；所述明确各区资源环 境问题空间分布特征：提取不达标水环境控制单元图、历史遗留的矿山分布图、废弃工矿用 地分布图、受污染土地分布图的空间分布交集，形成资源环境问题分布图D。 优选的，所述模型确定分区生态保护修复初步方向后，在实地校核和专家咨询的 基础上，进一步完善生态保护修复分区方向；针对所述生态保护修复分区方向包括保护修 复型、环境治理型、综合整治型三类方向，具体措施：所述保护修复型，要坚持保护优先，自 然恢复为主，人工修复为辅；环境治理型，要坚持问题导向，溯源把脉，科学施策；综合整治 型，要坚持整体保护，系统修复，综合整治。 优选的，所述生态保护修复分区方案包括，分区名称、分区范围、主导生态功能、突 出生态环境问题、生态保护修复措施、分区制图。 优选的，对评价结果进行归一化处理，具体计算公式如下：Zn＝(Z-Zmin)/(Zmax- Zmin)，式中，Zmax和Zmin分别为对应评价图层单个像元生态系统服务功能重要性评价结果 的最大值和最小值；Zn为归一化处理后的标准化值。 本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果： 1 .基于生态功能区划理论和方法，结合生态保护修复与环境治理的实际需要，利 6 CN 111582572 A 说　明　书 4/10 页 用县级行政区划边界、小流域边界等数据信息，进一步缩小分区范围，便于区县以小流域为 单元，整体谋划山水林田湖草生态保护修复工程，体现了“山水林田湖草生命共同体”理念 的要求； 2.在明确生态保护修复分区范围的基础上，通过生态服务功能重要性和生态敏感 性评价，进一步明确了各分区的主导生态功能和生态敏感性，提升了生态保护修复方案的 科学性和精准性； 3.依据各分区生态保护重要区和资源环境问题分布区的面积关系，统筹考虑生态 保护与资源环境问题，定量化明确各区生态保护修复初步方向，可有效规避“重修复、轻保 护”，“伪工程、真破坏”等现象发生。 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不 能限制本发明。 附图说明 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施 例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。 图1是根据一示例性实施例示出的一种山水林田湖草生态保护修复规划分区方法 流程图； 图2是根据一示例性实施例示出的山水林田湖草生态保护修复分区图。 实施例 以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够 实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并 且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的 部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所 有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅 仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围 为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个 实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在 任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括 没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明 的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施 例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相 关之处参见方法部分说明即可。 应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布 置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。 需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明公开中方法的各个步骤， 但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示 的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个 7 CN 111582572 A 说　明　书 5/10 页 步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。 下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述： 实施例 如图1所示，一种山水林田湖草生态保护修复规划分区方法，包括以下步骤： S1：以生态功能区划图为底图，确定生态保护修复分区范围，并依据生态功能区划 图、县级行政区划图和小流域边界图均为矢量数据，借助地理信息系统软件开展空间叠加， 将生态功能区划图细分到一个县的某个小流域，获得生态保护修复初步分区范围；以初步 分区范围为底图，选取关键生态节点和生态廊道并通过数据采集装置对初步分区范围现场 采集数据，并进行验核，从而确定生态保护修复分区范围； 所述选取关键生态节点和生态廊道并通过数据采集装置对初步分区范围现场采 集数据，所述数据采集装置可以是无人机，或者GSP或者其他传感器等；其中优选的，可利用 无人机低空遥感、移动终端等技术手段开展现场数据调研或者采集。 S2：建立模型，开展生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价，分别绘制主导生 态功能图和生态敏感性分布图，综合形成生态保护重要区； S3：所述模型将结合资源环境问题调查统计资料，将各类问题细化到生态保护修 复分区内，明确各区资源环境问题空间分布特征； S4：所述模型综合考虑各分区的生态保护重要区、资源环境问题分布区面积因素， 确定分区生态保护修复初步方向； S5：按照所述模型定量确定的分区生态保护修复初步方向，进一步明确分区范围、 主导功能、突出问题和保护修复方向的基础上，形成生态保护修复分区方案。 根据上述方案，进一步，所述确定生态保护修复分区范围的方法：依据生态功能区 划图、县级行政区划图和小流域边界图均为矢量数据，借助地理信息系统软件开展空间叠 加，将生态功能区划图细分到一个县的某个小流域，获得生态保护修复初步分区范围；以初 步分区范围为底图，选取关键生态节点和生态廊道并通过数据采集装置对初步分区范围现 场采集数据，并进行验核，从而确定生态保护修复分区范围。以承德市为例；获取承德市生 态功能区划图、县级行政区划图、小流域边界图，进行矢量化编辑、预处理，将其统一到2000 国家大地坐标系、高斯-克吕格投影下，利用ArcGIS软件的Union模块进行空间叠加，将生态 功能区划图细分到一个县的某个小流域，按照就近整合的原则，合并处理空间叠加过程中 产生的小斑块，获得生态保护修复初步分区范围；选取承德市内14处省级以上自然保护区 等重要生态区域为重点，利用无人机低空遥感、移动终端等技术，开展自然保护区边界与分 区初步范围的踏勘和验核，以确保生态保护修复分区的功能和结构的完整性，在此基础上， 进一步完善生态保护修复分区范围，共计29个分区单元。 根据上述方案，进一步，所述开展生态系统服务功能重要性和生态敏感性评价，包 括：开展生物多样性维护、水源涵养、水土保持、防风固沙生态系统服务功能重要性评价，以 及土壤侵蚀、沙漠化、盐渍化、石漠化生态敏感性评价。在《全国生态功能区划》中，承德被列 入“京津水源地水源涵养重要区”和“阴山北麓—浑善达克沙地防风固沙重要区”；在《中国 国家级水土流失重点防治区划》中，承德被列入水土流失重点预防保护区；河北雾灵山国家 级自然保护区、六里坪猕猴省级自然保护区被划入到太行山生物多样性保护优先区内。因 此，在开展承德市生态系统服务功能评价时，选取水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样 8 CN 111582572 A 说　明　书 6/10 页 性维护四类功能重要性开展评价。 根据上述方案，进一步，将生态服务功能重要性分为4级，极重要、中等重要、较重 要、不重要。开展水源涵养、水土保持、防风固沙、生物多样性维护四类功能重要性评价，生 成评价结果栅格图a、b、c、d。为了开展评价结果间比较，对评价结果进行归一化处理，具体 计算公式如下：Zn＝(Z-Zmin)/(Zmax-Zmin)，式中，Zmax和Zmin分别为对应评价图层单个像 元生态系统服务功能重要性评价结果的最大值和最小值；Zn为归一化处理后的标准化值。 将归一化处理后的评价结果栅格图a1、b1、c1、d1，分别按照Natural  Breaks分类法分为4 级，在ArcGIS软件的reclassify模块中重新分级，再利用con函数，将单个像元上等级最高 的生态系统服务功能作为主导生态功能，并明确各区主导生态功能分布图。进一步，再利用 reclassify模块，将生态服务功能重要性评价极重要、中等重要、较重要的分布区，划为生 态保护重要区A。 根据上述方案，进一步，承德市整体生态环境优良，但部分地区人为活动强度较 大，加上自然生态脆弱的因素，导致坝上地区土地沙化、山区水土流失问题严重，泥石流地 质灾害时有发生；水资源和水环境面临较大压力。因此，在开展承德市生态敏感性评价时， 选取土壤侵蚀、地质灾害、土地沙化、水资源胁迫和水环境污染五类生态敏感性开展评价。 将生态敏感性分为5级，为极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感、不敏感。开展土壤侵蚀、 地质灾害、土地沙化、水资源胁迫和水环境污染五类生态敏感性评价，生成评价结果栅格图 a、b、c、d、e。为了开展评价结果间比较，同样对评价结果进行归一化处理。归一化处理公示 参见归一化公式。将归一化处理后的评价结果栅格图a1、b1、c1、d1、e1，分别按照Natural  Breaks分类法分为5级，在ArcGIS软件的reclassify模块中重新分级，再利用con函数，将将 单个像元上级最高敏感性要素作为最敏感生态要素，并明确各区生态敏感性分布图。进一 步，再利用reclassify模块，将生态敏感性评价极敏感、高度敏感、中度敏感、轻度敏感的分 布区，划为生态保护重要区B。 根据上述方案，进一步，所述综合形成生态保护重要区：将生态保护重要区A和B (栅格数据)图层空间叠加后，综合形成生态保护重要区C。利用ArcGIS软件的Zonal  statistics模块，统计各分区中生态保护重要区的面积。 根据上述方案，进一步，水环境状况资料包括承德市环境状况公报(含地表水国控 断面水质监测信息)、承德市流域水环境控制单元图(矢量数据)；矿山环境状况资料包括承 德市历史遗留的矿山调查分布图(栅格数据)；土地资源状况资料包括承德市废弃工矿用地 调查分布图(栅格数据)、受污染耕地和场地调查分布图(栅格数据)。将以上数据资料预处 理和校准后，统一到2000国家大地坐标系、高斯-克吕格投影下，将水质不达标断面所在水 环境控制单元，作为水环境问题分布范围，并把不达标水环境控制单元矢量数据转换为栅 格数据；通过ArcGIS软件中的raster  calculator模块，提取不达标水环境控制单元、历史 遗留的矿山、废弃工矿用地、受污染土地四类栅格数据的交集，形成资源环境问题分布图D。 利用ArcGIS软件的Zonal  statistics模块，以生态保护修复分区(矢量数据)为底图，结合 资源环境问题分布图D，统计各分区资源环境问题分布区的面积。 根据上述方案，进一步，所述明确分区生态保护修复初步方向，可分为保护修复 型、环境治理型、综合整治型三类；所述三类的划分依据如下： fn＝Seco/Senvx  100％ 9 CN 111582572 A 说　明　书 7/10 页 式中： fn为第n个分区生态保护重要区和资源环境问题分布区的面积比例； Seco为生态保护重要区C在第n个分区的面积； Senv为资源环境问题分布区D在第n个分区的面积； 当fn≥1时，该区生态保护修复初步方向为保护修复型； 当1＜fn≥0.5时，为综合整治型； fn＜0.5时，为环境治理型。 根据上述方案，进一步，所述模型确定分区生态保护修复初步方向后，在实地校核 和专家咨询的基础上，进一步完善生态保护修复分区方向；针对所述生态保护修复分区方 向包括保护修复型、环境治理型、综合整治型三类方向，具体措施：所述保护修复型，要坚持 保护优先，自然恢复为主，人工修复为辅；环境治理型，要坚持问题导向，溯源把脉，科学施 策；综合整治型，要坚持整体保护，系统修复，综合整治。鉴于对生态环境问题影响程度考虑 不充分因素，需将各分区生态保护修复初步方向，运用德尔菲法，邀请有关专家在充分研讨 和实地校核的基础上，进一步完善分区方向，最终确定各分区生态保护修复方向。 根据上述方案，进一步，结合河北省京津冀水源涵养区山水林田湖生态保护修复 的总体布局，以承德市生态功能区划为基础，以山水林田湖草关键要素存在的突出问题为 导向，按照定量与定性相结合的原则，在明确各区范围、主导功能、突出问题和保护修复方 向的前提下，综合形成承德市山水林田湖草生态保护修复分区方案，共分为29个生态保护 修复区，如图2所示。其中，分区命名一般由“区县名称 小流域名称 生态保护修复方向(主 导功能或拟解决问题)”构成，如围场小滦河下游草原防风固沙区、双桥滦河中游城镇环境 综合整治区、兴隆柳河矿山环境综合整治区。如下表所示： 表1承德市山水林田湖草生态保护修复分区表 10 CN 111582572 A 说　明　书 8/10 页 11 CN 111582572 A 说　明　书 9/10 页 12 CN 111582572 A 说　明　书 10/10 页 生态保护修复分区方案包括分区名称、分区范围、主导生态功能、突出生态环境问 题、生态保护修复措施、分区制图。各分区名称、分区范围、分区面积见表1；分区主导生态功 能、突出生态环境问题、生态保护修复措施举例说明，如： (1)围场小滦河下游草原防风固沙区 主导生态功能：沙漠化防治、水源涵养功能区。 主要突出问题：草场退化，禁牧反弹，湿地退化严重，水源涵养功能有待提高。 保护修复措施：进一步稳固封山育林、退耕还林还草工程措施，降低过牧超载量， 实现草畜平衡；开展小滦河流域水环境治理，通过清洁小流域建设、点面污染源控制、水源 地保护、河岸带生态修复措施，恢复和提升小滦河生态系统功能。 (2)双滦滦河中游城镇环境综合整治区 主导生态功能：城市重点开发区、人居保障。 主要突出问题：城市生活污水处理率有待提高，生活垃圾分类处理覆盖率低，人居 环境有待进一步提升；部分河道淤积，水源涵养能力差，部分地区水土流失严重。 保护修复措施：实施截污纳管工程，扩大城市污水管网收集范围，开展生活垃圾分 类收集、分类转运、分类处置试点；实施滦河干流河道整治工程，开展河道清淤、河岸边坡整 治、河岸带绿廊建设，实施通道绿化，建设城市生态景观。 应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构， 并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限 制。 13 CN 111582572 A 说　明　书　附　图 1/2 页 图1 14 CN 111582572 A 说　明　书　附　图 2/2 页 图2 15