生物多樣性審計方法探索

張銘

摘 要：隨著人類社會的發展，生物多樣性不可避免地受到了現代發展的沖擊，正面臨著極大的威脅，目前國內外生物多樣性的狀況都不容樂觀。保護生物多樣性已經迫在眉睫，全世界都展開了大面積的行動，我國也加快生態文明建設進程，力爭保護生物多樣性。本文結合國內外生物多樣性審計實踐經驗，充分考慮景觀格局指數與生物多樣性之間的關聯，探索生物多樣性審計新方法，詳細介紹從遙感圖片的獲取到圖片數據格式的轉換再到景觀格局指數的計算的配套軟件操作，力爭達到生物多樣性審計全覆蓋。

關鍵詞： 生物多樣性；資源環境審計；景觀破碎度；景觀格局指數

中圖分類號：F239.0 文獻標識碼：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，其對于生態環境的貢獻是相當大的，根據生物地球化學循環理論，生物是地球元素循環的關鍵介質，從環境中攫取無機元素通過生命活動轉變成生物體內的有機元素，并排泄出一部分元素進入環境中，死后由分解者再將其有機元素歸還環境中，實現生物的、化學的、環境的一個大循環。簡單來說，生物地球化學循環是物質通過地球表面生物的生命交換和轉移，以及通過環境介質將元素和礦物質轉化為生物物質。環境審計中流行的碳審計、氮磷審計都是審計生物地球化學循環中的一部分。生物多樣性審計同樣是這個大循環審計中的一部分，不同的是，審計的是生物而非元素。生物多樣性審計也是資源環保審計的重要一環，生物多樣性與生態環境保護不是兩相對立的，而是相輔相成的，豐富的生物資源是人類社會賴以生存的重要基礎。近年來，由于人類對自然資源的掠奪性開發和利用，原本豐富的生物資源急劇減少，也嚴重威脅到了生物的多樣性。這已成為威脅生態文明發展、阻礙生物地球化學循環的一個大危機，許多物種正變成瀕危物種。

生物多樣性審計是資源環境審計的重要組成部分。生物多樣性是整個地球生態系統穩定性的保證，也是生物地球化學循環的重要基礎。豐富的生物多樣性可以維持境內生態平衡，有效防止外來物種入侵，為區域生態安全提供有力支撐。生物多樣性通過影響元素循環間接影響氣候，緩解極端氣候帶來的危害；為人類衣食住行提供了物質基礎，起到了開源節流的作用，即創造有機物，降解廚余，凈化空氣和水資源，保護土地資源，防止水土流失等，對整個人類做出了巨大貢獻，因此生物多樣性保護尤為重要。

二、 以景觀格局指數為指標的生物多樣性審計案例

（一）景觀斑塊圖像處理

通過實地調查，研究人員記錄研究區內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，將分類系統指定的各種類型與現場遙感圖像進行比較，研究實際各種類型的成像規則和圖像特征，主要是顏色、形狀、結構、陰影等，以遙感分析軟件和地理信息系統軟件進行數據分析處理的判讀為參考依據。標記好像元，以待后期操作。

1. 幾何糾正

在獲得遙感圖像之后，首先執行圖像的幾何校正。首先，對投影系進行變換匹配。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，并分別讀取地形圖和物體在遙感圖像上的地理坐標以及像元行和列的坐標。選擇在圖像內均勻分布的11個控制點。最后，通過多項式變換的方法實現遙感圖像數據的幾何校正。

2. 圖像的不規則分幅剪裁

在ARC/INFO平臺下，對圖片邊界進行矢量化，然后以ArcInfo多邊形作為邊界條件，調用ERDAS模塊的功能來裁剪圖像，并選擇研究區域。

3. 景觀分類

生物生存環境細分主要分為五類，即耕地、林地、農村用地、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、生態林，苗圃等園林；農村用地主要包括獨立的工礦用地、特殊用地、農民宅基地、農村公路等；城市用地主要包括城市和既定城鎮土地；水域主要包括河流、潮灘、湖泊、河流和池塘以及溝渠。

4. 數據校正與處理

選擇用于校正的訓練圖是遙感圖片解密中最關鍵的步驟，所需要的數據就隱藏在圖片中。仔細選擇工作區內的各種訓練場地，能否取得好的結果的關鍵是要正確選擇具有代表性的訓練樣本。在ERDAS環境中，依托研究區域的棲息地分類系統，根據參照物在432波段的不同特征組合遙感圖像的光譜特征，參照現場調查GPS采樣點訓練區域，結合相關知識和經驗，選擇合適的訓練區域。選擇訓練區域后，使用最大似然法對棲息地類型進行分類。得到監督和分類的柵格圖像，利用Arcgis對柵格圖像進行切割，去除背景部分，參考研究區域的土地利用狀況圖，手動修改圖像的錯誤和粗糙部分。在所有斑塊完成后，建立多邊形拓撲關系，從而形成研究區域的景觀格局并建立區域棲息地數據庫。數據庫中的每個斑塊上都有四個元素：序列號、周長、面積和類型。

經上述處理后，可得到相應的景觀斑塊類型圖。

（二）景觀破碎度指數結果分析

以戚仁海（2008）研究中蘇州市1987—2005年四年景觀破碎度數據為例，結果如下表1所示。

由上述圖表1中可以發現，1987—2005年近20年的時間中，破碎度指數從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增加率也只有5.2%。結果表明蘇州市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重，蘇州市應當建立生物多樣性保護的工作體系，制定科學的生物多樣性保護管理措施，做到生物多樣性保護和自然資源利用并重。充分利用本土植物生長的優勢，首先要保護好本土生物多樣性，科學構建本土生物群落，在保護生物多樣性的同時，發揮生物多樣性在城市生態建設中的功能。

通過這一指標的研究，一是審計人員可以便捷地使用遙感信息進行處理研究，得出景觀破碎度指數，以此來觀察審計對象生物多樣性情況，不用長時間大范圍設置觀測點或者聘請專家進行生物多樣性排查，在室內就可遍知天下事。二是可以大大減少所需審計資源，包括人力物力財力，是一種方便快捷的審計方法。三是此種方法也會有外出觀測確定其偏移點，通過校準定點，以保證審計數據的真實性，可信程度高，數據量大，對于實現審計全覆蓋能起到很大的推進作用。但此種方法也有一定的局限性，需要審計人員能夠熟練使用遙感信息系統和各種圖像處理軟件，學習門檻高，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的未來展望

在審計中要做到循序漸進，首先，重點評估有關環境主管部門在政策制定得完善和及時性上是否滿足各類公約、協定的要求；其次，評價總體戰略的各項目標是否得到具體體現和切實執行，資源是否足夠，績效評價指標體系是否完善；最后，通過后續開展的跟蹤審計，回顧之前整個計劃開展是否符合戰略預期，糾正執行偏差，并提供政策評估方面的審計建議。由于生物多樣性不斷變化和難以直接反應的特點，后續跟蹤審計對于生物多樣性的審計是必要及關鍵的。

而在這些過程中，最難以克服的就是審計方法的局限性。近年來計算機輔助審計的發展和大數據審計的應用，在一定程度上緩解了這個難題。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是操作簡單、通用性強和功能強大，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格式文件。此外它還具有豐富的數據編輯功能，利用圖形和地圖格式窗口可以改變輸出結果的顏色和樣式。

另一方面如GAP技術，通過區域土地疊圖覆蓋、物種分布和土地使用圖層覆蓋的綜合分析，鑒別具有重要保護價值的“保護空白”，進而為設計區域性生物多樣性保護方案的合理性和土地利用規劃制定的科學性，提供強有力的支撐。如果利用GIS、GPS等計算機技術輔助傳統的實地調查、座談等方法，那么審計的真實性、有效性就能夠得到更好的保證。

生物多樣性的保護任重而道遠，今后的幾十年是生物多樣性保護的關鍵時期。我們已經在努力，為生態文明建設貢獻自己的力量。

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