生态系统服务流的空间制图

 

基于“供给—流动—需求”的ESF的评估和空间制图有助于帮助规划决策者理解ESs在哪里产生（where）、实际受益于谁（who）、受到什么因素的影响（what），已经成为动态化、实时化、空间化地解决ESs供需匹配问题的重要手段[2]。ESF空间制图是对特定时空尺度上单一或多种ESF的空间位置、物质数量、相互关系的流动变化，以及受自然-社会系统影响不同目标导向下情景模拟的可视化表达[28-29]。

 

目前，ESF空间制图内容主要包括供需-流动和情景模拟两大类[37]。ESF空间制图受服务指标、数据类型和制图单元影响，其中制图单元的选择对ESF空间制图影响最大[38-39]。制图单元可根据遥感影像分辨率、数据重采样格网大小、最小行政区划单元等划分为不同类型，目前常用的制图单元包括行政管理单元、地理/流域单元、几何网格单元以及景观元素单元[14,40]（表4）。

 

4.1基于供需-流动的ESF空间制图

 

ESF是生态系统服务在供需区域之间的时空位移，即ESs依靠某种载体在SCA中移动并连接SPA和SBA，在多种ESs服务相互作用下ESF交织形成生态系统服务流网络（ecosystemservices?ownetworks,ESFNs），SPA和SBA属于斑块，SCA构成廊道[41]。常用的制图方法包括特定模型法、生态网络法、人工智能法3类。

 

1）特定模型法：对于不同类型的ESF，可以根据不同的指标选择制图方法或工具[42-46]。

 

2）生态网络法：借助形态学空间格局、图论、最小累积阻力模型、电路理论、设置缓冲区等模拟ESFNs时空格局演变，并对其景观连通性进行评价分析[47-49]。

 

 

3）人工智能法：借助软件模型，根据ESF各项生物物理特征自动选择最佳可用的模型和数据，在适当的空间尺度刻画ESF，但此法对数据和参数要求较高，操作专业性强，目前常用的模型包括InVEST、SolVES、i-Tree、ARIES等[32,50-52]。服务路径属性网络（servicepathattributionnetworks,SPANs）模型可以模拟ESF在理想、可能、实际、难以获得和封闭条件下的供给、使用、损耗和流动过程并绘制地图，已成为ESF空间流动研究发展的重要方向[10,52-53]（图3）。

 

4.2基于情景模拟的ESF空间制图

 

ESF会对城市发展和人类受益造成怎样的影响，如何优化建成环境以最大化ESs效益，如何识别ESF存在的权衡协同关系并优化各项ESF空间制图解决的另一问题，需要通过ESF的模拟和预测实现[54-55]。

 

近年来，ESF模拟预测通常基于土地利用/覆被变化，将城市动态模型与未来场景或替代方案相结合。基于管理政策、社会经济发展战略等不同目标导向，设置土地保护、城市扩张、自然发展等情景，结合马尔科夫模型、人工神经网络、随机森林模型、元胞自动机模型、支持向量机、最大熵模型等方法模拟土地利用/覆被变化，精细化表征不同ESF间的权衡协同关系[44,55]。