方法教程:基于MaxEnt模型开展物种生境适宜性分析评价与制图

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方法教程:基于MaxEnt模型开展物种生境适宜性分析评价与制图

2023-04-02 13:25| 来源: 网络整理| 查看: 265

根据《环境影响评价技术导则生态影响》(HJ19—2022),建设项目生态影响评价应根据评价需求对国家重点保护野生动植物、极危、濒危物种开展物种生境评价,预测分析物种适宜生境的分布及面积变化、生境破碎化程度等,图示建设项目实施后的物种适宜生境分布情况,并推荐采用最大熵模型(MaxEnt)。

基于MaxEnt模型开展生境评价的工作步骤如下:

a)通过近年文献记录、现场调查收集物种分布点数据,并进行数据筛选;将分布点的经纬度数据在Excel表格中汇总,统一为十进制度的格式,保存用于MaxEnt模型计算;

b)选取环境变量数据以表现栖息生境的生物气候特征、地形特征、植被特征和人为影响程度,在ArcGIS软件中将环境变量统一边界和坐标系,并重采样为同一分辨率;

c)使用MaxEnt软件建立物种分布模型,以受试者工作特征曲线下面积(area under the receiving operatorcurve, AUC)评价模型优劣;采用刀切法(Jackknife test)检验各个环境变量的相对贡献。根据模型标准及图层栅格出现概率重分类,确定生境适宜性分级指数范围;

d)将结果文件导入ArcGIS,获得物种适宜生境分布图,叠加建设项目,分析对物种分布的影响。

一、工具和资料

(一)工具

Java软件(必要,MaxEnt运行环境)、MaxEnt软件(必要)、ArcGIS软件(必要)、SDMtoolbox(非必要,但可显著提高工作效率,建议使用)。

(二)资料

(1)评价物种分布数据

优先通过现场调查获取,调查数据不足时可查阅资料补充,数据需为“.csv”表格,表头须分别为物种、经度(X坐标)、纬度(Y坐标)英文名:Species、Longitude、Latitude,若坐标值为经纬度则须为十进制坐标。参照各式和要求如下图:

(2)环境变量数据

参照区域性(中、小比例尺)学术科研研究方法,环境变量数据主要从paleoclim、WorldClim- Global Climate Data、中国科学院科学数据库等数据库网站下载,网址如下:

3)https://www.cas.cn/ky/kycc/kxsjk/

paleoclim、WorldClim - Global Climate Data网站下载的环境变量数据主要为气候环境变量(如温度、降水量、海拔、气压、光照等)与植物关联较强、与动物关联较弱,且环境变量空间分辨率为中、小比例尺,精度有限,满足不了建设项目大比例尺评价要求,故而必要时还需根据评价区环境特点单独制作中、大比例尺特有环境变量栅格数据,如地形特征、水文特征、植被特征和人为影响程度等,并将所有环境变量统一边界和坐标系,并重采样为同一分辨率,且须与物种分布表保持同一坐标系,环境变量图层应为ACS格式。

无SDMtoolbox工具时,可使用ArcMap自带的栅格转ASCII工具将环境变量栅格转为ASC图层,转换后为“.txt”格式的ASCII文件,需直接将文件拓展名修改为“.asc”,而后即可在MaxEnt软件中使用。如下图:

二、分析与制图

将准备好的评价物种分布数据(CSV表)、环境变量数据(ASC图层)导入MaxEnt软件,设置有关参数,采用刀切法(Jackknife test)检验各个环境变量的相对贡献,等待分析结果生成。将分析结果文件(.asc文件)导入ArcGIS,导入时需使用ASCII 转栅格工具,输出数据类型必须为FLOAT,获得物种适宜生境分布图,调整栅格符号类型,叠加建设项目,分析对物种分布的影响。添加指北针、比例尺、图例等制图要素,最后导出物种生境分布图。

详细分析与制图步骤见以下视频:

MaxEnt软件界面分析有关设置见下图:

三、案例测试

案例数据:随机选取大熊猫国家公园分布区61个坐标点作为大熊猫分布点,随机选用bio1、bio4、bio9、bio13、bio17为环境变量,栅格空间分辨率1km,MaxEnt软件分析结果如下:

说明:本次测试采用随机分布点和环境变量分析的大熊猫生境分布情况与四调大熊猫栖息地分布情况相差很大,分析结果仅供教程参考。采用更多大熊猫分布点、更高精度和更有代表性的环境变量数据,可大幅提高分析准确性。



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