喀尔巴阡山脉南部山猫栖息地分析

基于开放源代码数据的案例研究,以促进学生对野生动物栖息地建模的基本理解。

介绍

面对基于地理信息系统的建模任务的首次挑战,可持续发展大学的一个林业本科生工作组Eberswalde(HNEE)对欧亚山猫的栖息地适宜性和行为进行了文献研究。在“自然资源管理中的应用地理信息系统”模块中,在蒙德教授的指导下,学生们很快发现了课题的复杂性,特别是在物种对变化环境的适应性方面。在罗马尼亚Lynx Habitat英文版有限研究的基础上,我们继续了该项目,仅基于免费提供的数据集和开源软件,旨在建立栖息地建模的概念知识,加强广泛应用的qgis工具的技能,并创建一个 basic expert model 在这个过程中。

方法论

所有收集的数据均使用QGIS 2.6和2.8进行处理,投射到ETRS89/ETRS-LAEA中,并根据Inspire指令进行存储,以满足欧盟标准。总体 discrete index of weights 已定义并应用于所有输入数据。

Figure 1: Workflow - Lynx habitat expert model

图1:工作流-Lynx栖息地专家模型

工作流说明

  • 感兴趣的区域[步骤一-二]:根据选定的国家公园区域,加上10公里的缓冲区,创建了一个最小边界框[α],并用多瑙河的轮廓(源自2006年的科林土地覆盖)。将进一步的剪切工具[β]作为初始准备步骤应用于所有附加数据(图2)。

  • 土地覆盖适宜性模型[第九步]:[γ]输入III和IV使用内置的多边形功能转换为形状文件。Corine Landcover(2006)的数据使用现场计算器重新分类,以分组土地利用类别并分配各自的指数值。对汉森森林覆盖数据(2000年)进行了类似的处理,仅提取覆盖面积等于或大于75%的区域。子模型IX是通过使用功能合并形状将III与IV和栅格化结合而产生的。

注:土地覆盖类别按可能发生的山猫和人类活动进行分组。尽管从技术上讲,这是一个古老的起源,但为了表明栖息地的改善,以及作为一个加入空间数据集的一般例子,与森林覆盖价值相关的信息被整合起来。

  • 生境适宜性模型[步骤x]:[δ]从asterdem 2.0[vi]中推导出一个海拔适宜性指数,并使用栅格计算器将人口密度指数[v]与最终生境适宜性模型(图3)结合在一起。

Cover Suitability Model * Population Density Index * Elevation Suitability Index

注:将森林(覆盖率大于等于75%)定义为最合适的森林,并使用海拔数据降低假设树线以上的指数值,这在概念上与鹿作为主要猎物的栖息地有关。

  • 潜在的猎人可达性模型[步骤X]:应用α地形分析工具[ε],从DEM数据中提取斜率层,并结合[ET]与路程距离层,它通过在α邻近函数内处理栅格化OSM道路数据而产生,并使用α-重新分类网格值分配的索引值。

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                      Slopelayer
Road distance * ( 1 + ----------- )
                         100
  • 保护值模型[步骤十二]:是栅格计算器功能的结果:(图4)

(Habitat Suitability Model * Hunter Accessibility Model)
--------------------------------------------------------
                       2

注:猎人可达性模型应表明猎人通过进一步距离道路和增加坡度进入该区域的可能性降低。

Figure 2, 3 and 4

图2、3和4

结论

从最终产出来看(图3),一个看似合理的第一个潜在生境分析似乎是成功的,但更重要的是,基础建模本身比最初预期的要简单。我们选择为猎人无障碍性添加一个子模型,使我们能够在栖息地风险评估方面实现另一个维度,该维度可以简单地嵌套到已经存在的场景中,并用于确定基础设施开发等方面的保护必要性。然而,一些重要的生境信息,例如森林结构(我们的最高生境适宜性),不能通过可用的数据集得出,并且结合复杂的物种行为,因此必须将结果理解为基本的和不完整的。本阶段未实施的其他因素包括道路死亡率、地形粗糙度和详细的猎物发生率。

QGIS软件除了具有开源、免费的特点外,也是近年来发展的主要课题。我们在工具箱的集成方面取得了非常积极的经验,允许使用各种Grass和Saga工具,即使对于经验不足的用户也是如此。尽管在不同版本之间频繁更改,并且通常不存在管理限制,但在直观地处理数据集时,不会出现兼容性问题。我们期待着进一步的改进,特别是在集成模型生成器方面。

工具书类

  • Kaczensky,P.、Chapron,G.、von Avrx,M.、Huber,D.、Andr_n,H.和Linnell,J.(2012年12月):欧洲大型食肉动物的现状、管理和分布。欧洲委员会文件。

  • Schadt,S.、Revilla,E.、Wiegand,T.、Knauer,F.、Kaczensky,P.、Breitenmoser,U.、Bufka,L.、Cerveny,J.、Koubek,P.、Huber,T.、Stanisa,C.&Trepl,L.(2002):评估中欧景观对欧亚山猫重新引入的适宜性。应用生态学杂志。

  • Salvatori,V.(2004):喀尔巴阡山脉大型食肉动物保护区。博士论文。

  • Podg_rski,T.,Schmidt,K.,Kowalczyk,R.&Gulczy_ska,A.(2008):欧亚山猫的微栖息地选择及其对物种保护的影响。热疗法学报53:97-110。

  • Boutros,D.(2002年3月):欧亚山猫(lynx lynx)巢穴地点的特征和适用性评估。《可兰经》第12E号报告,毕业论文。

作者

Angela Dichte、Luca Ehrminger、Silvana Garcia Travesi Reyes、Tobias Hoppe和David Winger是研究项目国际森林生态系统管理理学学士的第四学期学生,Anne Gnilke分别是德国林业和Henri Hiltunen,是芬兰Mikkeli应用科学大学的交换生。Mund教授自2010年起在HNE Eberswalde讲授地理信息系统和遥感,并为该项目提供指导和技术支持。

请联系Luca.Ehrminger(at)Hnee.de、David.Winger(at)Hnee.de或Jan-Peter Mund教授:Jan-Peter.Mund(at)Hnee.de以获取更多信息。