本發(fā)明屬于自然資源研究領(lǐng)域，具體涉及一種高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化與轉(zhuǎn)型升級，集中式光伏電站以其安全、經(jīng)濟且易于維護的優(yōu)勢，在可持續(xù)能源規(guī)劃與“雙碳”目標中的地位愈發(fā)突出，并保持著高速擴張的態(tài)勢。光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展對構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有顯著促進作用，但其對生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜影響不容忽視。光伏電站建設(shè)需要采取的平整與開挖場地、土壤壓實、道路建設(shè)等措施都將直接破壞原生植被，重塑地表結(jié)構(gòu)。同時，光伏組件具有阻擋陽光直射和氣流的物理特性，能夠改變地表太陽輻射、空氣溫度和濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等微氣候因子，基于野外觀測的研究指出，在干旱區(qū)，光伏開發(fā)引起的微氣候和土壤微環(huán)境改變有助于脆弱生境的改善，具體表現(xiàn)形式包括植被蓋度、多樣性和生產(chǎn)力提升，土壤抗蝕性和碳固存能力增強等。然而，現(xiàn)有研究多為微觀尺度的局地觀測結(jié)果，同時缺乏跨區(qū)域比較研究，難以揭示光伏開發(fā)環(huán)境影響的空間異質(zhì)性。衛(wèi)星遙感技術(shù)的引入在光伏園區(qū)、沙漠地區(qū)乃至全國尺度上證實了光伏開發(fā)在生態(tài)恢復(fù)方面的積極作用，但當前研究多聚焦于對植被狀況變化的單一過程分析，未見在統(tǒng)一科學(xué)評估框架下對多變量、多維度生態(tài)效應(yīng)的綜合分析方法公開。

2、因此，針對當前集中式光伏開發(fā)生態(tài)效應(yīng)研究中時空代表性不足與系統(tǒng)性科學(xué)評估框架缺失的局限，立足于光伏開發(fā)背景下土地退化監(jiān)測與管理的迫切需求，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明結(jié)合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集和改進的casa模型、沙化遙感模擬監(jiān)測模型、像元二分模型等方法，在ldn新視角基礎(chǔ)上，構(gòu)建涵蓋四類土地退化過程的綜合評估框架。通過系統(tǒng)分析光伏集群建設(shè)開發(fā)前后的土地退化狀況，由分要素解析至集成評估，深入探討其整體生態(tài)影響及隨距離變化的空間效應(yīng)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：所述的方法包括：

3、構(gòu)建基于多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)的評估框架；

4、根據(jù)土地覆被、土地生產(chǎn)力、荒漠化和植被狀況四類土地退化過程單要素評估結(jié)果，遵循1oao原則開展土地退化集成評估；

5、土地退化過程的空間效應(yīng)評估，以基線期與評估期土地凈恢復(fù)面積占比的差值隨空間距離的變化為依據(jù)。

6、在一個方案中，所述的評估框架包括：

7、(1)土地退化評估時空范圍劃定；

8、(2)土地退化單要素評估；

9、(3)土地退化集成評估；

10、(4)評估框架空間效應(yīng)分析。

11、在一個方案中，所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：土地覆被評估方法采用中國多時期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集，將其重分類為林地、草地、耕地、濕地、人工表面、其他和水體共七類土地覆被作為評估數(shù)據(jù)源。

12、在一個方案中，所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：土地生產(chǎn)力評估方法采用改進的casa模型，公式為：

13、npp(x,t)＝apar(x,t)×ε(x,t)

14、式中，apar(x,t)代表像元x在t月吸收的光合有效輻射(gc/m2)；ε(x,t)代表像元x在t月的實際光能利用率(gc·mj)。

15、在一個方案中，所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：荒漠化評估采用適用于青藏高原的沙化遙感模擬監(jiān)測模型，公式為：

16、ddi＝2.02×ndvi+1.32×wet-albedo

17、式中，ddi為荒漠化差值指數(shù)，其值越小，荒漠化越嚴重；ndvi為歸一化植被指數(shù)；wet為遙感纓帽變換濕度指數(shù)；albedo為地表反射率。

18、在一個方案中，所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：植被狀況評估以植被覆蓋度(fvc)作為表征指標，采用像元二分模型進行估算，公式為：

19、

20、式中，ndvi為歸一化植被指數(shù)；ndvimax和ndvimin分別為累計頻率在95％和5％時的ndvi。

21、在一個方案中，所述的空間效應(yīng)分析采用緩沖區(qū)分析方法，由光伏陣列的矢量邊界向外創(chuàng)建多個緩沖區(qū)，寬度以30m為步長遞增，直至達到180m，以“凈恢復(fù)面積占比”指標量化不同空間距離下的土地退化特征；

22、

23、式中，pnr為凈恢復(fù)面積占比；ar、ad和atotal分別代表恢復(fù)、退化的土地面積及區(qū)域總面積；當pnr≥0時，意味著區(qū)域狀態(tài)滿足ldn框架“通過恢復(fù)抵消退化”的核心目標，反之則說明區(qū)域土地狀態(tài)失衡，光伏開發(fā)加劇了土地系統(tǒng)的退化壓力。

24、本發(fā)明有益效果：

25、本發(fā)明的方法結(jié)合了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集與多種生態(tài)模型，基于ldn新視角構(gòu)建了一個綜合評估框架，能全面評估并分析土地系統(tǒng)的退化程度，并通過空間效應(yīng)評估揭示不同空間距離下的土地退化特征。這種方法不僅可以提供更準確、全面的土地退化分析信息，有助于優(yōu)化土地管理和保護策略，同時有利于解析光伏開發(fā)對環(huán)境影響的空間異質(zhì)性，為推動更加可持續(xù)的綠色能源開發(fā)方式提供科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的評估框架包括：

3.如權(quán)利要求2所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：土地覆被評估方法采用中國多時期土地利用遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集，將其重分類為林地、草地、耕地、濕地、人工表面、其他和水體共七類土地覆被作為評估數(shù)據(jù)源。

4.如權(quán)利要求2所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：土地生產(chǎn)力評估方法采用改進的casa模型，公式為：

5.如權(quán)利要求2所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：荒漠化評估采用適用于青藏高原的沙化遙感模擬監(jiān)測模型，公式為：

6.如權(quán)利要求2所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的土地退化過程單要素評估的方法包括：植被狀況評估以植被覆蓋度(fvc)作為表征指標，采用像元二分模型進行估算，公式為：

7.如權(quán)利要求2所述的高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法，其特征在于：所述的空間效應(yīng)分析采用緩沖區(qū)分析方法，由光伏陣列的矢量邊界向外創(chuàng)建多個緩沖區(qū)，寬度以30m為步長遞增，直至達到180m，以“凈恢復(fù)面積占比”指標量化不同空間距離下的土地退化特征；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了高原地區(qū)集中式光伏開發(fā)的土地退化過程及空間效應(yīng)分析方法。采用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集以及改進CASA模型等多種生態(tài)系統(tǒng)評估方法，結(jié)合高原地表覆被變化機理和集中式光伏開發(fā)特性，選擇土地覆被、土地生產(chǎn)力、荒漠化和植被狀況四類土地退化過程進行單要素評估，基于“土地退化平衡”(LDN)新視角構(gòu)建了一個綜合評估框架。同時，引入緩沖區(qū)分析方法進行空間效應(yīng)評估，不同空間距離下的土地退化特征得以量化。這種方法可以全面、深入地評估和分析光伏電站建設(shè)對土地覆被及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，提供精確、詳實的土地退化分析信息，有助于優(yōu)化土地管理與保護策略，解決了光伏開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響及其空間異質(zhì)性的量化表征方法難點。

技術(shù)研發(fā)人員：周侃,魏佳榮
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15