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基于ArcGIS Pro、R、INVEST等多技术融合下生态系统服务权衡与协同动态分析实践应用

news 来源：原创 2025/9/13 8:20:25

文章目录

  • 前言
  • 第一章、生态系统服务
  • 第二章、平台基础
    • 一、ArcGIS Pro介绍
    • 二、R环境配置与基础操作
  • 第三章、数据获取与预处理
  • 第四章、生态系统服务估算
  • 第五章、生态系统服务权衡与协同
  • 第六章、空间统计分析
  • 第七章、论文撰写与图表复现
  • 了解更多

——————————————————————————————————————————

前言

随着生态系统服务评估和生态安全格局构建需求的增加，多技术融合方法成为研究热点。ArcGIS Pro作为新一代GIS平台，结合Python和R语言的强大数据处理能力，为生态系统服务的动态分析提供了高效工具。同时，INVEST模型通过量化生态系统服务（如水源涵养、土壤保持、碳储量和生境质量）的空间分布，支持生态安全格局的构建。
在实践中，研究者通过ArcGIS Pro和Python进行数据预处理和空间分析，利用INVEST模型评估生态系统服务的时空变化。例如，基于USLE模型的土壤侵蚀评估和基于风蚀修正模型的防风固沙功能评估，为生态安全格局构建提供了重要依据。此外，通过最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道，优化生态网络，为区域生态规划提供了科学指导。
这种多技术融合方法不仅提升了生态系统服务评估的精度，还为生态安全格局的动态优化提供了技术支持，为生态城市建设和区域生态保护提供了重要的决策依据。

第一章、生态系统服务

1.生态系统服务概念和基本理论

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2.生态系统服务评估方法与模型

图片
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3.生态系统服务权衡与协同研究方法与意义

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4.文献可视化分析

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第二章、平台基础

一、ArcGIS Pro介绍

  1. ArcGIS Pro简介

  2. ArcGIS Pro基础

  3. ArcGIS Pro数据预处理

  4. ArcGIS Pro空间分析

  5. 模型构建器

  6. ArcGIS Pro符号制作

  7. ArcGIS Pro制图布局与出图

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二、R环境配置与基础操作

  1. R语言基础

R语言准备：软件与函数包的安装

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  1. R语言基础数据文件操作处理

函数包准备

基础数据读写

基础数据文件存储

基础数据操作与处理
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  1. R语言空间数据处理

函数包准备

空间数据对象基本类型

空间数据的导入、导出

空间数据操作与处理
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第三章、数据获取与预处理

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数据预处理（ArcGIS Pro及R环境）

1.土地利用数据进行拼接、裁剪、重投影（桌面端与云计算）

2.将社会经济数据、植被指数数据进行裁剪、重投影及重采样处理（桌面端与云计算）

3.将基础地理信息数据进行拼接、投影转换，矢量数据栅格化

4.气象数据裁剪、重投影及重采样处理；站点数据提取及地统计分析

5.DEM数据投影变换和影像裁剪

数据清洗：去除重复数据、填补缺失值、处理异常值和转换数据格式等操作

第四章、生态系统服务估算

1.InVEST模型与技术思路

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2.产水量计算

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InVEST模型的产水量模块是基于Budyko水热耦合平衡原理，结合不同土地利用类型的土壤渗透性、蒸散性的空间差异等因素对径流的影响构建适宜模型，以栅格为单元定量估算水源供给能力。

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3.土壤保持量估算

InVEST模型中，土壤保持量(SD)为自然植被保护下的潜在土壤侵蚀量(RKLS)与人工管理和保持措施下的实际土壤侵蚀量(ULSE)之差。
SD = RKLS - ULSE

RKLS = R X K X LS

USLE = RX KX LS X CX P
式中：R为降雨侵蚀力因子；K为土壤可蚀性因子；LS为坡度坡长因子；C为植被覆盖因子；P为土壤保持措施因子。

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4.生境退化度估算

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生境退化度越高表明威胁因子对生境的威胁程度越高，计算公式如下：
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5.碳储量估算

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第五章、生态系统服务权衡与协同

1.土地利用模拟预测

ArcGIS Pro区域分析

渔网分析

土地利用转移矩阵

影响因子提取
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2.R语言统计数据表达与可视化

基础plot函数

基础数据可视化

多元数据可视化

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3.相关性分析

ArcGIS Pro空间自相关分析

空间自相关 (Global Moran’s I)

聚类和异常值分析 (Anselin Local Moran’s I)

聚类分布制图：热点分析 (Getis-Ord Gi*)
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4.权衡与协同分析

R环境中相关系数和显著性水平分析

生态系统服务簇分析

生态系统服务时间权衡与协同

生态系统服务空间权衡与协同

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第六章、空间统计分析

1.R函数包准备
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2.地理探测器驱动分析

渔网采样

地理探测器

最优参数地理探测器

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3.空间回归分析

普通最小二乘法回归分析

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地理加权回归分析（GWR）

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多尺度地理加权回归分析(MGWR)

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第七章、论文撰写与图表复现

1.科技论文结构

2.摘要和结论

3.引言与讨论

4.论文投稿技巧分析

SCI论文案例分析

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了解更多

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