GIS基础上城市绿地管理程序与生态系统服务评价：以宝钢为例
第一章绪论
1.1研究的目的和意义
城市化导致城市景观的剧烈变化，对城市生态系统产生深刻的影响尤其是城市绿地系统，会导致大量自然绿地的丧失，以及人工绿地的扩增，城市化引起了城市绿地的时空动态变化。如何实时、快速、高效的管理快速变化的绿地景观，满足快速城市化过程中对绿地系统管理的需要，是城市绿地系统管理面临的挑战。地理信息技术，经过几十年的发展日趋成熟稳重，地理信息系统以其强大的空间数据管理、空间分析与模拟，己被广泛地应用于交通、市政、资源评价、精准农业、环境评价与检测、电信等领域。近年来，开始应用于城市绿地系统的分析、管理和评价但是如何将信息技术与生态学相结合，有效地弥补生态学理论性较强的缺陷，更好地实现对城市绿地系统及其生态服务功能的管理与评价，仍然缺乏足够的理论和实际应用研究。
目前国内外学者对生态系统服务价值评估己经做了相当多的研究，但对城市生态系统服务价值的评估研究的较少，尤其是将生态系统服务评估模型与管理信息系统的整合，实现绿地系统综合管理与生态系统服务功能评价一体化方面的研究甚少。而基于的管理信息系统可实现快速、高效、智能化管理，将两者结合建立基于管理信息系统的生态系统服务评价模型具有很强的实际应用价值。
如何对城市生态系服务进行系统地评估，建立评价模型，并于城市绿地管理系统整合，从而实现城市绿地系统管理和绿地生态服务功能评价一体化？针对上述问题，本文以中国最大的钢铁公司宝钢集团有限公司（以下简称宝钢）厂区的绿地系统为研究对象，开发基于GIS的宝钢绿地信息管理系统，构建宝钢绿地生态系统服务评价指标体系与评价模型，开展绿地管理信息系统与生态服务功能评价的整合研究，对宝钢厂区的生态系统服务价值进行评估。
1.2国内外研究现状
1.2.1生态系统服务评价现状
从最初的自然资本概念到生态系统服务概念的首次诞生，生态系统服务功能越来越得到人们的重视。功能以结构为基础，同样生态系统服务功能建立在生态系统结构之上，随着对生态系统结构研究的不断深入，近年来，对其功能的研宄有了较大进展，以Costanza和Daily研宄影响最大，系统的介绍了生态系统服务功能的含义、分类以及评估。生态系统服务作为自然呈现给人类的一种间接福利，不断维持着地球生命系统的物质循环和能量流动。生态系统由生物环境和生物环境构成，即动植物、微生物及其无机环境，各组分之间相互作用而形成为一个统一整体，而含社会、经济、自然三个方面，本文主要从自然角度进行阐述。
由于对其研究经历的时间比较短，至今生态系统服务并没有一个统一的概念，生态系统服务功能概念的具体化最早出现于世纪年代，后来被称为全球环境服务功能;，20世纪90年代以后，生态系统服务功能与经济学和生态学相结合，产生很多新的研究方法。在国内，20世纪60年代后期始于欧阳志云的研究欧阳志云。生态系统服务功能指人们从生态系统的获益，涵盖面广，既包括直接和间接的又包括有形和无形的，为相关研宄提供了基础，；欧阳志云在1999年将其概括为生态系统产品（直接价值）和维持人类环境可持续功能（间接价值，其中直接价值主要指原材料、食物等可之间参与市场交易的产品，它们通常易于货币化，而间接价值主要表现在绿色植物通过光合作用产生有机物、调节气候、保育土壤、储存营养物质、降低污染物水平、保证生态系统的可持续发展等；在对生态框架结构和进程分析基础之上将生态系统功能分为调节功能、栖息地功能、生产功能和信息功能产生基于生态可持续的生态价值、基于文化的社会文化价值和基于便利性和高性价比的经济价值。
生态系统服务功能重视程度增加。首先，供给人类必需的初级产品。全球有近十亿人依靠渔业资源来获取动物蛋白，而它们大都为发展中国家；中国原木产量从2001年开始以每年的趋势增长，需求量巨大；同样人类对食物如小麦、玉米等的需求也迅速增长；人类的过度捕榜曾经导致纽芬兰东海岸的大西洋鳕鱼资源的崩溃，致使百年老渔场关闭，这是由于人类活动影响了海洋生态系统的供给功能。其次，生态系统服务提供间接价值同样不可或缺。陆海两级生态系统吸收了一半以上空气中的碳，有效的起到了调节气候的作用。生态系统的调节功能能够减少洪费灾害和干旱、消除污染物、调节气候等，保证人类能够更好的生活张永民和赵士洞，但同时环境问题导致的某些生态系统服务功能的下降甚至缺失，直接影响人类健康进而影响人类福祉；再次，生态系统服务评估为政府决策以及人类生活的可持续性提供了参考，帮助相关管理部门提高对保护生态系统方案的判断能力。
第二章研究区域概况和研究方法
2.1研究区概况
宝钢位于上海东北隅，地处宝山区，南临月浦镇，三面为长江、顾径河、杨盛河所环绕，水上运输便利，区位优势明显，面积为18.9m2。厂区主要土壤覆盖类型为长江河口三角洲第四纪疏松沉积物，土壤质量为中壤到重壤，有机质占2%，酸碱性为中性到微碱性；年平均气温15.7°C，月平均最高气温31.6°C，年平均降水量994.8mm。宝钢厂区地势平坦，平均高程为5.6m（图2.2）。平均坡度仅为2度（图2.3）。厂区内污染气体主要为SO2，局部区域粉尘严重。宝钢多年来以建设生态园林工厂为目标，绿地总面积为577.36hm2，共有5108个绿地斑块，平均斑块面积为1150.59m2。绿化覆盖率接近30%，绿地率在28%左右。宝钢厂区一共有494种高等植物，其中乔木134种，灌木97种，草本251种，藤本12种，分别占27.1%、19.6%、50.9%和2.4%，其中常绿乔灌木和落叶乔灌木分别有82种和143种。按功能区可划分为22个分区金属堆场、一二期原料场、三期原料场、炼焦区、烧结区、化产区、三期化产区、电厂、石灰区、高炉及公辅区、电炉及公辅区、固废场、冷乳区、热乳区、一炼钢及厚板区、铁路站、三期炼钢及热乳区、成品码头及钢管区、初乳区、钢管区、中央机修区、三期冷乳及桂钢区）。
2.2研究目标、内容、拟解决的科学问题
2.2.1研究目标
本文的研究目标是建立宝钢绿地管理系统，构建宝钢绿地生态系统的类型及生态系统服务功能评价指标体系和评价模型，并与绿地管理信息系统进行整合，实现宝钢绿地系统管理与生态服务功能评价一体化。
2.2.2研宄内容
（1）宝钢绿地管理系统开发
在对宝钢厂区绿地系统进行野外综合调查的基础上，结合厂区绿地系统管理的实际需要和未来的需求，幵发集绿地资源的清查与动态管理、厂区绿化功能区划、绿地生态环境评价和分析、绿地规划布局优化与功能提升、厂区生态安全预警和应急指挥等多种功能于一体的绿地综合管理信息系统。并未进一步的宝钢绿地系统的生态服务功能评估等方面的决策提供简捷、高效的数据获取、管理、处理和分析手段、基础数据管理和综合服务平台。
（2）宝钢绿地系统生态服务功能评价体系构建
在野外调查和文献综述的基础上，从供给服务（食物、木材、药材等）、调节服务（气候调节、水调节、水净化等）、文化服务（娱乐、生态旅游、美学、文化传承等、支持服务能（养分循环、初级生产）等方面，构建城市绿地系统的主要生态系统服务功能评价体系，并针对宝钢厂区的绿地系统实际情况，有针对性地评价宝钢厂区绿地系统的生态系统服务。
（3）宝钢绿地管理系统与生态系统服务评价模型集成
在上述研宄内容的基础上，建立宝钢绿地系统管理与生态系统服务功能评价的集成系统，实现宝钢厂区绿地系统的生态系统服务功能评估与管理一体化，开发集成系统，并投入生产、管理实践。
第三章基于GIS的宝钢绿地系统.......16
3.1系统总体设计........16
3.1.1系统目标.......16
3.1.2系统设计基本原则.........16
第四章宝钢生态系统服务框架与模型集成.......49
4.1森林生态系统评估体系构建........49
4.2主要生态系统服务价值评估方法......50
第五章结论及不足、展望........57
5.1结论.......57
5.2研究不足及提议.......58
第四章宝钢生态系统服务框架与模型集成
因研究时间有限，且宝钢生态系统服务主要以绿地为主。本文主要从绿地方面对宝钢总部厂区森林生态系统若千生态系统服务进行评估。森林是陆地中最重要的生态系统，具有不太替代的作用，是人与自然以及自然内部间联系的纽带，它不仅为人类提供了必需的木材，在固碳释氧、保持水土、防风固沙等方面发挥着决定性的作用，其内部具有丰富的物种多样性，保证了物种的可持续。鉴于中国森林资源严重不足的现状，对森林生态系统的效益进行量化，明确森林资源的可贵，釆取适宜的保护政策，加强全民护林意识教育，从而保证森林资源的可持续发展和利用是促进社会和谐和文明进步的前提。
4.1森林生态系统评估体系构建
生态系统评估重在评估，所以选取评估指标并将其整合为一个评估体系是我们首先需要解决的问题。为保证评估指标的准确性，让评估结果尽可能的贴近实际情况，评估指标选择需遵循一定的原则，如典型性原则、概括性原则、可实行性原则、因地制宜原则等。
根据2021年1月最新国际生态系统服务分类，并参考2008年国家林业局颁布的《中华人民共和国林业行业标准》，在前人的研究和实际应用中此规范都有很高的可信度，具体森林生态系统服务评估体系框架如图4.1。
目前通常从两个方面对生态系统服务价值进行评估，一种计算生态系统服务本身的物质量，另一种则是市场货币的形式计算其价值，而无论采用哪种方式，生态系统服务价值都包括两部分：生态系统服务固有的价值和又生态系统服务衍生出来的影响价值。通常情况下，我们借助于微观经济学相关理论方法，如以效用论、个人偏好与支付意愿、消费者剩余与生产者剩余、替代效应与互补效应、需求函数、机会成本与风险偏好分析、产权理论等为理论基础，利用成本收益分析、局部均衡分析、多目标与多目的分析法贴现率与收益计算方法、回归模型分析方法、调查问卷方法等对生态系统服务进行价值评估。
第五章结论及不足、展望
5.1结论
文章本着实践与应用相结合的原则，通过分析得出如下结论：
（1）建立宝钢管理信息数据库
通过对绿地遥感信息的分析整理，并搜集相关属性数据建立了三大数据库：宝钢基础地理信息数据库、宝钢环境与生态本底数据库、宝钢绿地信息数据库。为绿地管理信息系统开发和生态系统服务评价模块建立提供了切实可靠的数据支持。
（2）绿地管理信息平台
系统通过检索查询、统计分析、地理空间分析及时掌握宝钢厂区绿地资源现状和动态，实现对宝钢绿地资源自动化管理、深化其他专题分析并提供依据和决策支持。宝钢绿地管理信息系统提供宝钢对绿地信息、环境信息、生物多样性信息、绿地生态系统服务功能及生态服务价值等信息的管理，实现诸如绿地搬迁管理、发展用地规划和管理、绿地覆盖率查询、空间位置查询、环境信息查询、样地生物多样性查询、生态系统服务评价、数据编辑、专业制图等功能。
（3）生态系统服务评价模块
以植被三维绿量理论为基础，借助三维绿量与生态系统服务价值转换模型，结合相应价值评估方法，成功实现了指定生态系统服务评价指标物质量和价值量的计算，充分发挥了系统开发快速化、自动化、智能化的优势，使生态系统服务价值计算软件化得以实现。
5.2研究不足及提议
（1）宝钢绿地管理系统基于C/S模式，不能实现广域网操作，随着网络技术的发展，光纤的介入，未来网速将得到很大提升，希望能够进一步开发基于B/S模式的宝钢网络绿地管理系统，通过网络发布信息，使结果更加透明、更加直观。
（2）文章生态系统服务价值评价模块主要以三维绿量为理论基础建立模型并软件化，实际上，前人对生态系统服务模型的研究成果很多，需要进一步完善生态系统服务评价体系。在后续的软件幵发工作中，应当尽可能全面的涵盖当前主流生态系统服务价值评价模型，使软件能够从多角度分析调查区域的生态系统服务价值状况。通过将不同评价模型得出结果进行对比，保证了评价的全面性，使评价结果更接近生态系统服务实际价值。
参考文献（略）