森林是陆地生态系统之主体,是人类赖以生存和发展的重要物质基础。森林为社会提供两种产品:一种是有形产品,可以在市场上交换,为经营者带来经济效益;另一种是无形产品,如涵养水源、净化大气等生态服务,由于它具有公共物品性,而不能进入市场交换,同时它的外部经济性给社会其它部门带来了利益,自己却得不到补偿,这种外部性长期得不到补偿阻碍了林业的发展。因此,在世界范围内,无论是从生态保护还是从林业建设角度,都广泛开展了森林生态效益计量补偿的研究。近十年来,我国也大量开展了关于生态效益计量和补偿的研究工作。 但过去的研究由于技术和方法等限制,很少考虑到森林生态效益的空间分布这一特征,使得森林生态效益的计量缺乏科学性、准确性。现在已经进入了数字化信息时代,我国数字林业也在稳步实施,这样将会给各种研究提供崭新的平台。近十几年来地理信息系统作为数字地球主要支撑技术,有了相当大的发展,在很多领域都有广泛的应用,它以地理空间数据库为基础,用地球模拟分析方法,适时提供多种空间的、动态的地理信息,为各种决策提供空间化、可视化的支持。 本课题研究了森林生态效益计量及补偿的基本理论问题。给出了森林生态效益的定义,森林生态效益是森林的产品,它依赖于森林资源。而森林具有明显的空间分布特征,它控制着森林生态效益的空间分布。根据森林生态效益及计量研究的特点,在分析借鉴GIS空间分析技术在其它领域里应用成果的基础上,构建森林生态效益空间分析的理论与技术框架。因此本文通过建立专业模型实现了各种生态效益的精确计量并使之与GIS空间分析技术相结合将森林生态效益的数量、分布情况以直观的图形反映出来。这种既有量化又有可视化的研究成果,会使相关决策者既清楚森林生态效益的量值又清楚它的空间分布,必将提高决策者的决策质量和水平。 为深入刻画各种森林生态效益以及与森林资源的内在联系,建立了森林生态联立方程组模型,对其可识别性进行了判断,并用三步最小二乘估计法获得森林涵养水源、森林固土、森林保肥和森林防风固沙的年效益量的预估方程组,平均精度达到80%以上。 本课题以江山娇林场为实例,研究了森林生态效益空间分析的主要过程。估算出该林场森林生态效益平均每公顷是2693.77元,效益总量是4298.26万元,是该场当年产值的13倍,生态效益补偿金的110倍。对研究区域的森林生态效益进行了空间分布和空间区划分析,给出了森林生态效益可视化的表达,从森林生态货币价值量的角度评估了研究区域的生态布局。 本课题研究结果表明,GIS空间分析技术在森林生态研究中的应用具有非常广阔的发展前景。同时,本课题也为森林生态效益的计量引入了一种新的方法。