生态系统服务功能(Ecosystem Services)是生态系统形成和所提供的产品、环境条件和效用,是人类赖以生存和发展的基础。生态系统不仅为人类提供各种商品,同时在维持生命的支持系统和环境的动态平衡方面起着不可取代的重要作用。过去,人类在开发和利用自然生态系统过程中只片面强调生态系统服务的市场价值或直接使用价值,忽略了生态系统所具有的其它生态效用或生态价值,从而导致了全球性的生态环境危机。科学的生态系统服务功能评价方法和准确的生态系统服务功能变化规律认知是合理生态政策的关键。本文以海河流域为对象开展研究,完成了海河流域近40年来的土地利用图；以5期土地利用图为依据使用使用地图图谱理论和景观指数的方法对海河流域40年的土地利用变化进行分析；提出一种基于栅格数据的、更灵活的生态系统服务功能评估模型(GSFM)；通过实例化的GSFM,研究海河流域生态系统服务功能变化,最后使用RBF神经网络方法预测了全球气候变化下海河流域NDVI与生态系统服务功能的潜在变化,通过研究得到以几个方面的结论:　　 (1)海河流域土地利用图解译　　 采用人工目视解译主要的方法,对海河流域近40年来的TM和MSS遥感影像进行了解译,形成了1970、1980、1990、2000、2008五期土地利用图和2008年春秋季两期作物分布图。使用误差矩阵、Kappa系数和高分辨率影像对照方法对解译结果进行了精度验证,Kappa系数值和总分类精度分别高达0.823％和87.2％,高分辨率影像对照也表明解译结果相对准确,山区耕地统计数据低,说明解译形成的5期土地利用图和2期作物分布图数据质量较高。作为基础数据保证了后续分析的数据可靠性。　　 (2)海河流域土地利用变化分析　　 应用地学信息图谱理论和景观格局指数分析方法研究了近40年来海河流域土地利用变化的情况。研究结果表明:耕地一直是该区域主最要的土地利用类型；海河流域40年间,土地利用/覆被变化表现出明显的时空分异特征,整体上,耕地持续减少,建设用地持续增加,林地和草地整体增加稍有波动,水体的年际波动较大,大体处于下降趋势；斑块指数、斑块密度指数、形状指数、聚集度指数和多样性指数的数值变化一致表明海河流域土地利用景观格局破碎化程度越来越高。　　 (3)提出适于栅格和子生态功能修正的生态系统服务功能评估理论模型(GridSubFunction Model,GSFM)　　 为解决当前基于生态价值当量表修正评价方法没有体现生态价值空间异质性与子生态功能当量的空间异性问题,提出了面向栅格和子生态功能的生态价值当量表修正评价模型。该模型不但可以处理分析所提到两种空间异质性的问题,且引入了负功能修正方法,还首次明确提出可将栅格的地形因子、气候因子和景观指数因子作为修正系数自变量的修正方法理念,并用海河流域GSFM模型构建为实例,展示了使用地形因子和景观指数因子的非线性修正方法理论。　　 (4)海河流域生态系统服务功能变化分析　　 依据GSFM模型构建思想,结合海河流域实际,构建了海河流域生态系统服务功能评估模型,并应用该模型,分时序、分生态类型、分区域地分析了海河流域近40年来生态系统服务功能变化的情况。研究结果表明:从整体上看,近40年来海河流域生态系统服务功能价值呈下降趋势,2008年生态价值略有提高；2008年总价值与1970年相比共下降了60.12亿元,平均每个阶段下降近20亿元；森林生态系统生态价值贡献率最大,各时期均大于50％；农田次之,但其贡献率逐渐降低；山区生态系统服务功能价值总量远远大于平原区,山区在生态安全上贡献巨大。　　 (5)气候变化下未来海河流域生态系统服务功能变化预测　　 应用RBF神经网络方法,预测了CGCM3全球气候变化模型SresB1和SresA2情景模式下,海河流域NDVI百年后空间分布变化,又在生态系统服务功能与NDVI等比假设下,估算了生态系统服务功能的变化情况。研究结果表明:两种情景模式下,研究区域西北部NDVI均明显下降,下降幅度SresA2模型更大,平均分别下降0.03和0.04；海河流域中部山区在SresB1模式下NDVI增量大于SresA2模式；东部平原区NDVI在两种模式下略有增加,但不明显；两种模式下森林生态系统ESV预测值远高于2000年水平,草地生态系统低于2000年水平,农田生态系统ESV变化不明显。总体上SresB1更利用NDVI值和ESV值的提升。