產(chǎn)水效應(yīng)對土地利用變化的響應(yīng)及時(shí)空預(yù)測案例分析為滿足InVEST模型對數(shù)據(jù)格式和輸入類型的要求，本研究對所需數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)計(jì)算和轉(zhuǎn)化等處理，具體操作如下。（1）流域及子流域本研究流域數(shù)據(jù)是按黃河流域、淮河流域、海河流域劃分的三個(gè)大流域，子流域數(shù)據(jù)處理則如下。將在ARCGIS中裁剪好的黃淮海流域DEM數(shù)據(jù)，然后選用“流向”工具，計(jì)算水系流向；再選用“匯”工具，判斷是否存在交匯點(diǎn)，若存在則進(jìn)行“填洼”處理后再次進(jìn)行“匯”判斷，若沒有則判定為無凹陷點(diǎn)DEM；最后按照“流向→流量→識(shí)別河網(wǎng)→河流鏈接→出水口→分水嶺”步驟，劃分河網(wǎng)與黃淮海流域子流域，一共劃分出了700個(gè)子流域。InVEST模型要求數(shù)據(jù)格式為*.shp文件，故將流域和子流域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量圖層，并在其屬性表中分別加入“ws_id”和“subws_id”字段來對不同流域進(jìn)行標(biāo)識(shí)（每個(gè)流域被賦予唯一整數(shù)值）。具體如圖5-1。圖5-1研究區(qū)流域劃分Fig5-1Watersheddivisionofthestudyarea（2）土地利用數(shù)據(jù)將通過遙感解譯后的土地利用數(shù)據(jù)利用ARCGIS進(jìn)行裁剪，得到1980-2010年土地利用分類數(shù)據(jù)。然后在ARCGIS中將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為同一投影坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)柵格文件，此柵格值必須與生物物理參數(shù)表中的土地利用代碼一致。其中2000年的土地利用分類圖如圖5-2所示。圖5-2黃淮海流域2000年土地利用分類圖Fig5-2LanduseclassificationmapoftheHuanghuaihaiBasinin2000（3）年降水量根據(jù)第三章中降水量數(shù)據(jù)處理流程，對1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年六期黃淮海流域年均降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，然后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)柵格文件，其中2000年的降水量分布如圖5-3所示圖5-3黃淮海流域2000年降水量分布圖Fig5-3DistributionmapofprecipitationoftheHuanghuaihaiBasinin2000（4）土壤最大深度土壤最大深度數(shù)據(jù)由全國第二次土壤普查得到的《中國土種志》中黃淮海流域附近的405個(gè)典型土壤剖面數(shù)據(jù)，通過ARCGIS的地統(tǒng)計(jì)工具進(jìn)行普通克里格插值，得到標(biāo)準(zhǔn)柵格文件的黃淮海流域土壤深度柵格分布圖，如圖5-4所示。圖5-4黃淮海流域土壤深度分布圖Fig5-4SoildepthdistributionmapintheHuanghuaihaiBasin（5）植物可利用含水率植物可利用含水率是指土壤中為了植物生長所提供的水量所占比例，其數(shù)值范圍為[0,1]。它是根據(jù)《中國土種志》中黃淮海流域附近的405個(gè)典型土壤剖面數(shù)據(jù)中的土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得出。然后通過ARCGIS的地統(tǒng)計(jì)工具進(jìn)行普通克里格插值，獲得了黃淮海流域植物可利用含水率（圖5-5）。圖5-5黃淮海流域植物可利用含水率分布圖Fig5-5DistributionmapofplantavailablewatercontentintheHuanghuaihaiBasin（6）年平均潛在蒸散量InVEST模型估算產(chǎn)水模型中潛在蒸散發(fā)數(shù)據(jù)推薦用Modified-Hargreaves公式計(jì)算，通過該公式利用溫度、降水、太陽大氣頂層輻射數(shù)據(jù)計(jì)算出1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年的潛在蒸散量數(shù)據(jù)。其中溫度為黃淮海流域207個(gè)氣象站點(diǎn)（與輻射數(shù)據(jù)站點(diǎn)重合的氣象站點(diǎn)）的每日最高溫和最低溫，降水為利用MATLAB軟件計(jì)算的207個(gè)氣象站點(diǎn)的月數(shù)據(jù)，輻射數(shù)據(jù)為207個(gè)輻射站點(diǎn)的每日地表輻射數(shù)據(jù)。值得注意的是，由于輻射觀測數(shù)據(jù)存在缺失，所以采用了動(dòng)態(tài)諧波回歸DHR的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行了補(bǔ)充。動(dòng)態(tài)諧波回歸模型是一種非平穩(wěn)的時(shí)間序列分析模型，它利用卡爾曼濾波器和固定區(qū)間平滑算法來估計(jì)各種分量，并通過一種新穎的頻域優(yōu)化方法來估計(jì)隨機(jī)狀態(tài)空間模型中的噪聲方差比和其他超參數(shù)[97]。換句話說，該模型對于自適應(yīng)季節(jié)性調(diào)整、信號(hào)提取和間隙內(nèi)插以及預(yù)測或回推特別有用，所以可用來對殘缺的輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。接著，將日潛在蒸散量的累加后分別獲得年潛在蒸散量。最后，在ARCGIS中利用地統(tǒng)計(jì)工具對207個(gè)站點(diǎn)的年潛在蒸散量進(jìn)行普通克里格插值，得到六期年平均潛在蒸散量數(shù)據(jù)。2000年相關(guān)數(shù)據(jù)如圖5-6。圖5-6黃淮海流域2000年潛在蒸散量圖Fig5-6MapofpotentialevapotranspirationintheHuanghuaihaiBasinin2000（7）生物物理參數(shù)表生物物理參數(shù)表是帶有參數(shù)的土地利用類型表，包括了用于該模型工具使用的生物物理系數(shù)值，該值的屬性主要針對不同類型的土地利用，而非單個(gè)柵格單位。本文主要參考了InVEST模型推薦參數(shù)、聯(lián)合國糧農(nóng)組織作物參考值和他人研究成果[67,81,98]來制定該表。具體的數(shù)據(jù)如表5-2。表5-2InVEST模型各土地利用類型生物物理參數(shù)列表Table5-2ListofbiophysicalparametersofeachlandusetypeintheInVESTmodel土地利用類型地類代碼植