生物多樣性審計(jì)方法探索

張銘

摘 要：隨著人類社會(huì)的發(fā)展，生物多樣性不可避免地受到了現(xiàn)代發(fā)展的沖擊，正面臨著極大的威脅，目前國內(nèi)外生物多樣性的狀況都不容樂觀。保護(hù)生物多樣性已經(jīng)迫在眉睫，全世界都展開了大面積的行動(dòng)，我國也加快生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程，力爭保護(hù)生物多樣性。本文結(jié)合國內(nèi)外生物多樣性審計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，充分考慮景觀格局指數(shù)與生物多樣性之間的關(guān)聯(lián)，探索生物多樣性審計(jì)新方法，詳細(xì)介紹從遙感圖片的獲取到圖片數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換再到景觀格局指數(shù)的計(jì)算的配套軟件操作，力爭達(dá)到生物多樣性審計(jì)全覆蓋。

關(guān)鍵詞： 生物多樣性；資源環(huán)境審計(jì)；景觀破碎度；景觀格局指數(shù)

中圖分類號：F239.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1008-4428（2018）11-0129-02

一、 引言

生物多樣性指的是生物的物種豐富度，其對于生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)是相當(dāng)大的，根據(jù)生物地球化學(xué)循環(huán)理論，生物是地球元素循環(huán)的關(guān)鍵介質(zhì)，從環(huán)境中攫取無機(jī)元素通過生命活動(dòng)轉(zhuǎn)變成生物體內(nèi)的有機(jī)元素，并排泄出一部分元素進(jìn)入環(huán)境中，死后由分解者再將其有機(jī)元素歸還環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)生物的、化學(xué)的、環(huán)境的一個(gè)大循環(huán)。簡單來說，生物地球化學(xué)循環(huán)是物質(zhì)通過地球表面生物的生命交換和轉(zhuǎn)移，以及通過環(huán)境介質(zhì)將元素和礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物物質(zhì)。環(huán)境審計(jì)中流行的碳審計(jì)、氮磷審計(jì)都是審計(jì)生物地球化學(xué)循環(huán)中的一部分。生物多樣性審計(jì)同樣是這個(gè)大循環(huán)審計(jì)中的一部分，不同的是，審計(jì)的是生物而非元素。生物多樣性審計(jì)也是資源環(huán)保審計(jì)的重要一環(huán)，生物多樣性與生態(tài)環(huán)境保護(hù)不是兩相對立的，而是相輔相成的，豐富的生物資源是人類社會(huì)賴以生存的重要基礎(chǔ)。近年來，由于人類對自然資源的掠奪性開發(fā)和利用，原本豐富的生物資源急劇減少，也嚴(yán)重威脅到了生物的多樣性。這已成為威脅生態(tài)文明發(fā)展、阻礙生物地球化學(xué)循環(huán)的一個(gè)大危機(jī)，許多物種正變成瀕危物種。

生物多樣性審計(jì)是資源環(huán)境審計(jì)的重要組成部分。生物多樣性是整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的保證，也是生物地球化學(xué)循環(huán)的重要基礎(chǔ)。豐富的生物多樣性可以維持境內(nèi)生態(tài)平衡，有效防止外來物種入侵，為區(qū)域生態(tài)安全提供有力支撐。生物多樣性通過影響元素循環(huán)間接影響氣候，緩解極端氣候帶來的危害；為人類衣食住行提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，起到了開源節(jié)流的作用，即創(chuàng)造有機(jī)物，降解廚余，凈化空氣和水資源，保護(hù)土地資源，防止水土流失等，對整個(gè)人類做出了巨大貢獻(xiàn)，因此生物多樣性保護(hù)尤為重要。

二、 以景觀格局指數(shù)為指標(biāo)的生物多樣性審計(jì)案例

（一）景觀斑塊圖像處理

通過實(shí)地調(diào)查，研究人員記錄研究區(qū)內(nèi)不同地貌類型的植被及其覆蓋范圍和土地利用狀況。利用對比定位，將分類系統(tǒng)指定的各種類型與現(xiàn)場遙感圖像進(jìn)行比較，研究實(shí)際各種類型的成像規(guī)則和圖像特征，主要是顏色、形狀、結(jié)構(gòu)、陰影等，以遙感分析軟件和地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的判讀為參考依據(jù)。標(biāo)記好像元，以待后期操作。

1. 幾何糾正

在獲得遙感圖像之后，首先執(zhí)行圖像的幾何校正。首先，對投影系進(jìn)行變換匹配。遙感圖像的投影是WGS，地形投影是高斯投影，它將兩者都轉(zhuǎn)換成通用橫向墨卡托（UTM）投影。其次，選擇道路和河流的交叉點(diǎn)，并分別讀取地形圖和物體在遙感圖像上的地理坐標(biāo)以及像元行和列的坐標(biāo)。選擇在圖像內(nèi)均勻分布的11個(gè)控制點(diǎn)。最后，通過多項(xiàng)式變換的方法實(shí)現(xiàn)遙感圖像數(shù)據(jù)的幾何校正。

2. 圖像的不規(guī)則分幅剪裁

在ARC/INFO平臺(tái)下，對圖片邊界進(jìn)行矢量化，然后以ArcInfo多邊形作為邊界條件，調(diào)用ERDAS模塊的功能來裁剪圖像，并選擇研究區(qū)域。

3. 景觀分類

生物生存環(huán)境細(xì)分主要分為五類，即耕地、林地、農(nóng)村用地、城市用地和水域。耕地包括水田、灌溉田、旱地等；林地主要包括自然林、果園、茶園、生態(tài)林，苗圃等園林；農(nóng)村用地主要包括獨(dú)立的工礦用地、特殊用地、農(nóng)民宅基地、農(nóng)村公路等；城市用地主要包括城市和既定城鎮(zhèn)土地；水域主要包括河流、潮灘、湖泊、河流和池塘以及溝渠。

4. 數(shù)據(jù)校正與處理

選擇用于校正的訓(xùn)練圖是遙感圖片解密中最關(guān)鍵的步驟，所需要的數(shù)據(jù)就隱藏在圖片中。仔細(xì)選擇工作區(qū)內(nèi)的各種訓(xùn)練場地，能否取得好的結(jié)果的關(guān)鍵是要正確選擇具有代表性的訓(xùn)練樣本。在ERDAS環(huán)境中，依托研究區(qū)域的棲息地分類系統(tǒng)，根據(jù)參照物在432波段的不同特征組合遙感圖像的光譜特征，參照現(xiàn)場調(diào)查GPS采樣點(diǎn)訓(xùn)練區(qū)域，結(jié)合相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，選擇合適的訓(xùn)練區(qū)域。選擇訓(xùn)練區(qū)域后，使用最大似然法對棲息地類型進(jìn)行分類。得到監(jiān)督和分類的柵格圖像，利用Arcgis對柵格圖像進(jìn)行切割，去除背景部分，參考研究區(qū)域的土地利用狀況圖，手動(dòng)修改圖像的錯(cuò)誤和粗糙部分。在所有斑塊完成后，建立多邊形拓?fù)潢P(guān)系，從而形成研究區(qū)域的景觀格局并建立區(qū)域棲息地?cái)?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)斑塊上都有四個(gè)元素：序列號、周長、面積和類型。

經(jīng)上述處理后，可得到相應(yīng)的景觀斑塊類型圖。

（二）景觀破碎度指數(shù)結(jié)果分析

以戚仁海（2008）研究中蘇州市1987—2005年四年景觀破碎度數(shù)據(jù)為例，結(jié)果如下表1所示。

由上述圖表1中可以發(fā)現(xiàn)，1987—2005年近20年的時(shí)間中，破碎度指數(shù)從0.2854上升到0.3404，2001—2005年是上升最快的，四年中上升了11.5%，而1987—2001年的十四年中的破碎度指數(shù)增加率也只有5.2%。結(jié)果表明蘇州市1987—2005年生物多樣性正在日益減少，并且生物多樣性減少程度越來越嚴(yán)重，蘇州市應(yīng)當(dāng)建立生物多樣性保護(hù)的工作體系，制定科學(xué)的生物多樣性保護(hù)管理措施，做到生物多樣性保護(hù)和自然資源利用并重。充分利用本土植物生長的優(yōu)勢，首先要保護(hù)好本土生物多樣性，科學(xué)構(gòu)建本土生物群落，在保護(hù)生物多樣性的同時(shí)，發(fā)揮生物多樣性在城市生態(tài)建設(shè)中的功能。

通過這一指標(biāo)的研究，一是審計(jì)人員可以便捷地使用遙感信息進(jìn)行處理研究，得出景觀破碎度指數(shù)，以此來觀察審計(jì)對象生物多樣性情況，不用長時(shí)間大范圍設(shè)置觀測點(diǎn)或者聘請專家進(jìn)行生物多樣性排查，在室內(nèi)就可遍知天下事。二是可以大大減少所需審計(jì)資源，包括人力物力財(cái)力，是一種方便快捷的審計(jì)方法。三是此種方法也會(huì)有外出觀測確定其偏移點(diǎn)，通過校準(zhǔn)定點(diǎn)，以保證審計(jì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，可信程度高，數(shù)據(jù)量大，對于實(shí)現(xiàn)審計(jì)全覆蓋能起到很大的推進(jìn)作用。但此種方法也有一定的局限性，需要審計(jì)人員能夠熟練使用遙感信息系統(tǒng)和各種圖像處理軟件，學(xué)習(xí)門檻高，前期操作難上手。但是等熟練操作以后，帶來的益處是很大的。

三、 我國生物多樣性審計(jì)的未來展望

在審計(jì)中要做到循序漸進(jìn)，首先，重點(diǎn)評估有關(guān)環(huán)境主管部門在政策制定得完善和及時(shí)性上是否滿足各類公約、協(xié)定的要求；其次，評價(jià)總體戰(zhàn)略的各項(xiàng)目標(biāo)是否得到具體體現(xiàn)和切實(shí)執(zhí)行，資源是否足夠，績效評價(jià)指標(biāo)體系是否完善；最后，通過后續(xù)開展的跟蹤審計(jì)，回顧之前整個(gè)計(jì)劃開展是否符合戰(zhàn)略預(yù)期，糾正執(zhí)行偏差，并提供政策評估方面的審計(jì)建議。由于生物多樣性不斷變化和難以直接反應(yīng)的特點(diǎn)，后續(xù)跟蹤審計(jì)對于生物多樣性的審計(jì)是必要及關(guān)鍵的。

而在這些過程中，最難以克服的就是審計(jì)方法的局限性。近年來計(jì)算機(jī)輔助審計(jì)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)審計(jì)的應(yīng)用，在一定程度上緩解了這個(gè)難題。還有專門的生物多樣性軟件，在這里我們介紹一種叫Biodiversity mapping的生物多樣性測度軟件。與同類軟件相比它的特點(diǎn)是操作簡單、通用性強(qiáng)和功能強(qiáng)大，在該軟件中輸入（.CSV）和（.SHP）的格式文件可以直接輸出通用的地理信息系統(tǒng)格式文件。此外它還具有豐富的數(shù)據(jù)編輯功能，利用圖形和地圖格式窗口可以改變輸出結(jié)果的顏色和樣式。

另一方面如GAP技術(shù)，通過區(qū)域土地疊圖覆蓋、物種分布和土地使用圖層覆蓋的綜合分析，鑒別具有重要保護(hù)價(jià)值的“保護(hù)空白”，進(jìn)而為設(shè)計(jì)區(qū)域性生物多樣性保護(hù)方案的合理性和土地利用規(guī)劃制定的科學(xué)性，提供強(qiáng)有力的支撐。如果利用GIS、GPS等計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查、座談等方法，那么審計(jì)的真實(shí)性、有效性就能夠得到更好的保證。

生物多樣性的保護(hù)任重而道遠(yuǎn)，今后的幾十年是生物多樣性保護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期。我們已經(jīng)在努力，為生態(tài)文明建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。

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