【毕业学位论文】基于 GIS 平台的外来生物风险评估系统硕士论文

密级 论文编号 中国农业科学院 学位论文 基于 台的外来生物风险评估系统 士 研 究 生 ：王雅男 指 导 教 师：万方浩 研究员 申 请 学 位 类 别：农学硕士 专 业：生物安全 研 究 方 向：外来入侵生物预防与控制 培 养 单 位：植物保护研究所 研究生院 提交日期 2007 年 6 月 2007 研究为国家重点基础研究发展计划“农林危险生物入侵机理与控制基础研究” （973 计划，2002部分内容。所有实验在“中国农业科学院植物保护研究所 植物病虫害生物学国家重点实验室”以及“农业部外来入侵生物预防与控制研究中心”完成。 要 对外来生物进行风险分析和建立预警机制是阻止外来生物入侵并发生危害的最经济有效的防止措施，风险评估是风险分析过程中关键的一环，为风险管理提供重要决策依据。为了便于风险评估的数据管理和避免评估者理解复杂的评估模型和进行大量的评估计算，本研究应用 算机语言和 理信息系统二次开发组件开发了外来生物风险评估系统。 外来生物风险评估系统主要应用气候相似性分析法、生物气候相似分析法和多指标综合分析法对任何外来物种进行全球适生性区域分析和入侵概率预测。气候相似性分析法遵循了气候相似原理，应用相似离度法找到与物种目前发生地气候最相似的地方；生物气候相似法使用外来物种的生物学参数与被预测区域的气候数据相比较，找到物种最适合生存的地方；在应用多指标综合分析法时，首先建立了外来生物风险评估指标体系，设立了与传入风险、定殖风险、扩散风险和危害风险相关的 34 个必要指标，同时也允许用户自行增加需要的指标，通过指标体系对外来生物的各种风险进行量化评估，最终得到物种入侵某地区的风险值。多种分析方法的结果为更精确地预测外来生物入侵被评估地的范围和概率提供了多元化思路，为增加结果数据的可读性，涉及到地理分布的结果都用不同符号显示在地图上。 红火蚁是全球 100 种危害最严重的外来入侵物种之一，鉴于此物种研究资料和文献较丰富，并且对于我国来说属于入侵初期的外来生物，所以把红火蚁作为外来生物风险评估系统的研究案例，不仅能验证系统的可应用性，其结果也可为我国防治红火蚁提供科学依据。系统中三种分析方法的预测结果一致表明红火蚁在我国华东和华南地区的入侵概率较高，事实上，红火蚁目前也已经在我国华南地区的广东、广西、福建局部地区严重发生，从而验证了系统原理的可行性。按入侵概率从高到低，把预测区分为四个级别，分别是红色警报区、橙色警报区、黄色警戒区和绿色小风险区。就红火蚁入侵中国这个事件来说，中国的广东、广西两省处于红色警报区，广大的华东和华中地区处于橙色警报区，这两类地区的政府需要实施针对性的防控措施尽量减少或者避免红火蚁入侵造成了危害；大部分西南地区和广大的华北地区处于黄色警戒区，东北、西北地区多处在绿色小风险区，这两类地区进行日常监测工作即可。 关键词：外来生物 风险评估 地理信息系统二次开发 入侵概率 适生区 指标体系to an of is an of To of in in to of to of by of up 4 to as in as of in to to to to is of 00 in as a of to of it . is in It of to . of . to to to to to . in in is 录 第一章 绪论 .来生物风险分析概述 . 1 来生物风险分析的意义 . 1 来生物风险分析程序 . 2 来生物风险评估的主要内容 . 2 来生物风险评估理论研究方法 . 3 险等级评估体系 . 4 种适生性分布区预测 . 5 态气候评价模型 . 5 候包络模型 . 6 糊包络模型 . 8 传算法 . 8 组织特征映射网络 . 9 拟物种扩散行为方法 . 10 应扩散模型 . 10 分差分方程模型 . 11 胞自动机 . 11 观中性模型 . 12 来生物风险评估中的地理信息系统技术 . 13 成式地理信息系统（ . 13 件式地理信息系统（ . 14 维网地理信息系统（ . 14 研究的意义、主要内容和技术路线 . 15 题依据及意义 . 15 要研究内容 . 16 术路线 . 16 第二章 气候相似性分析法预测外来生物潜在适生区 .料与方法 . 17 础数据 . 17 似离度模型 . 18 测适生区及入侵概率的方法 . 18 重发生地与原始产地设置 . 19 警级别划分 . 20 虑非气候因素 . 20 国港口 . 20 地利用 . 22 果与分析 . 23 似离度最小值地点确定 . 23 国整体性分析 . 23 火蚁入侵中国政区的概率 . 29 火蚁入侵中国气候区的概率 . 31 点省份分析 . 34 论与讨论 . 36 论 . 36 键点 . 36 果讨论 . 36 第三章 生物气候相似性分析法预测外来生物最适生存区 .料与方法 . 38 理概述 . 38 火蚁参数的确定 . 38 气候指标计算方法 . 40 度指标（ . 40 度指标（ . 41 拔指标（ . 41 侵概率计算方法 . 41 果与分析 . 42 法可行性验证 . 42 警级别划分 . 42 国整体性分析 . 43 火蚁入侵中国政区的概率 . 44 火蚁入侵我国气候区的概率 . 45 火蚁入侵我国逐月分析 . 47 点省份分析 . 49 论与讨论 . 50 论 . 50 键点 . 51 果讨论 . 51 第四章 外来生物风险评估指标体系构建及分析 .料与方法 . 54 标体系建立依据 . 54 标体系的结构 . 55 种入侵风险值计算方法 . 59 标权重设置 . 59 级指标项目风险值确定 . 61 标定义 . 62 入风险 . 62 殖风险 . 64 散风险 . 67 害风险 . 68 警级别划分 . 70 果与分析 . 70 标权重值 . 70 火蚁入侵中国各政区概率值 . 71 论与讨论 . 73 论 . 73 键点 . 73 果讨论 . 73 第五章 外来生物风险评估系统开发 .理信息系统二次开发概述 . 75 . 75 立开发 . 75 主型二次开发 . 76 于 . 76 件式 件 . 77 . 77 . 78 料与方法 . 78 统需求分析 . 78 统结构设计 . 79 统数据库建立 . 80 统数据流程 . 82 果与分析 . 83 础数据管理模块 . 83 种适生分析模块 . 83 标综合分析模块 . 85 图操作模块 . 87 本功能 . 88 题图 . 89 层符号化 . 89 论与讨论 . 91 第六章 结论与展望 .论 . 92 来生物风险评估系统的建立 . 92 来生物风险评估指标体系的建立 . 92 火蚁在中国的适生范围 . 92 火蚁在中国的入侵概率分析 . 93 研究的创新之处 . 93 望 . 93 参考文献 . 谢 .者简介 .国农业科学院硕士学位论文 第一章 绪论 第一章 绪论 来生物风险分析概述 对于特定的生态系统与栖息地来说， 任何非本地的生物都叫外来生物 （ ，因 而外来生物或外来种（ 常是指物种出现在它正常的自然分布范围之外的一个相对概念。而外来入侵种（ 指对生态系统、栖境、物种、人类健康带来威胁的外来种 （万方浩等 , 2002） 。风 险（ 是指引致损失的事件发生并导致损失的不确定性， 风险因素 产生 风险事 件， 风险事 件引 起损失 可能 性，风 险具 有未来 性、 损害性 、不 确定性 和 可 预 测性（李尉民