区域生态服务功能的规划研究

本文对区域生态服务功能规划展开研究,主要包括规划原则、生态供给服务功能、生态调节服务功能、生态文化服务功能以及生态支持服务功能,通过探讨规划研究现状,提出主要问题,并为将来工作开展指明方向。

结合深度强化学习的边缘计算网络服务功能链时延优化部署方法

该文针对边缘网络资源受限且对业务流端到端时延容忍度低的问题,结合深度强化学习与基于时延的Dijkstra寻路算法提出一种面向时延优化的服务功能链(SFC)部署方法。首先,设计一种基于注意力机制的序列到序列(Seq2Seq)代理网络和基于时延的Dijkstra寻路算法,用于产生虚拟网络功能(VNF)的部署以及服务SFC的链路映射,同时考虑了时延优化模型的约束问题,采用拉格朗日松弛技术将其纳入强化学习目标函数中;其次,为了辅助网络代理快速收敛,采用基线评估器网络评估部署策略的预期奖励值;最后,在测试阶段,通过贪婪搜索及抽样技术降低网络收敛到局部最优的概率,从而改进模型的部署。对比实验表明,该方法在网络资源受限的情况下,比First-Fit算法与TabuSearch算法的时延分别降低了约10%和86.3%,且较这两种算法稳定约74.2%与84.4%。该方法能较稳定地提供更低时延的端到端服务,使时延敏感类业务获得更好体验。

航空信息网络服务功能链请求调度策略

为解决航空信息网络场景下业务突发、拓扑结构动态变化以及资源有限所带来的资源利用效率低下问题,针对服务功能链请求(Service Function Chain Requirement,SFCR)高效调度的难题,提出一种网络功能虚拟化的服务功能链调度算法。算法依据SFCR与平台的相关性进行映射,提高服务器处理效率并有效减少虚拟网络功能实例化数量及整合平台资源;综合考虑时延和流量影响对网络功能实例进行整合迁移,降低网络能耗同时提升网络资源利用率。仿真结果表明,在满足时延需求条件下,新方法在运行平台数量、SFCR接受率、网络资源消耗等方面具有较好的优化性能,适用于解决航空信息网络场景下的SFCR调度问题。

基于可靠性的卫星服务功能链保护方法

在基于SDN架构的混合卫星网络上讨论了服务功能链(Service Function Chain,SFC)的可靠性部署问题,首先对SFC可靠性保护的问题进行描述,建立了底层网络与SFC请求模型,然后建立了网络服务功能的可靠性需求模型与低轨卫星链路的可靠性需求模型,明确了优化目标与约束条件。接着提出基于可靠性的卫星服务功能链保护方法,包括基于深度强化学习的可靠性保护算法和基于低轨卫星节点与链路可靠性备份算法。实验表明,提出的基于可靠性的卫星服务功能链保护方法能在SDN架构的混合卫星网络上提高SFC请求接受率,减少平均时延,在不同的SFC可靠性需求的条件下也保持较高的请求接受率。

北京八达岭林场人工林生态服务功能评估

人工林生态服务功能评估是应用生态学领域研究的热点,也是数字生态和林业高质量发展的需求.本文以北京市八达岭林场人工林生态系统(混交林、针叶林、阔叶林)和天然灌木林为研究对象,以北京市森林资源规划设计调查资料(2004、2009、2014年)和八达岭林场碳通量实时监测为基础数据源,通过野外调查及典型样方观测,开展人工林生态服务功能评价,旨在探究森林生态系统结构优化和功能提升的森林经营建议.结果表明:1)2004−2014年八达岭林场针叶林和灌木林面积增长率分别为40.48%和3.32%,而阔叶林和混交林分别减少46.33%和3.57%,林场仍以混交林(703 hm^(2))和灌木林(1182 hm^(2))为主.2)2004−2014年阔叶林中椴树逐渐成为主要树种,2014年涵养水源量较2009年提高了1.55倍.油松作为混交林的优势树种,其涵养水源实物量2014年较2004年提高了67%.灌木林在2014年出现了较大幅度增加,涵养水源实物量较2004年提高了1倍左右,其价值量也相应增加.固碳、释氧、提供负氧离子、滞尘和吸收污染物等调节服务功能及其价值均表现为混交林最高,针叶林次之,阔叶林最低(P>0.05);各林分服务功能价值量与功能实物量变化趋势相同,灌木林固土和保肥功能优于其余3种林分,混交林和针叶林营养物质累积量和生物多样性优于阔叶林.3)2004−2014年保育土壤(92.91%)、生物多样性保护(4.33%)及涵养水源功能(2.33%)对人工林生态服务功能的贡献率大于固碳释氧(0.37%)、森林防护(0.04%)和净化大气环境(0.02%)功能,其中混交林和针叶林对人工林生态服务功能贡献大于阔叶林和灌木林.由此可见,林分类型和林分面积是影响人工林生态服务功能强弱的主要决定因素.八达岭人工林经营应持续保持保育土壤功能,在保证生物多样性的情况下,应注重固碳增汇功能,建议将现有林分多调整为混交林和灌木林,营造“异龄、复层”的理想人工林生态系统,逐渐提高北京八达岭人工林生态服务功能.

基于资源感知的多域服务功能链编排成本优化

网络功能虚拟化技术的兴起使得实例化为服务功能链(SFC)的网络服务能够共享基底网络,缓解了传统网络体系结构僵化的问题.然而,网络中大量服务请求给多域SFC编排带来了新的挑战.首先由于域内网络资源信息及内部策略的保密性,使得多域SFC的编排更为复杂.其次多域SFC编排要确定最佳候选编排域集,先前的研究较少考虑域间负载的均衡性,对服务接受率造成了消极影响.此外跨网络域编排服务请求对服务的成本和响应时间提出了更严格的要求.为解决上述挑战,在本文中,我们首先针对多域网络隐私性需求,提出了域级图的构造方法;然后基于域间负载均衡提出了域权重的计算方法进行SFC编排域的选择;最后,针对多域网络成本和响应时间需求,提出编排算法.实验结果表明,提出的算法有效地权衡了平均服务成本和接受率,并且在服务平均响应时间方面也得到了优化.

湘西森林旅游区域生态服务功能与价值估算

【目的】湘西是我国南方重要的生态功能区,在森林旅游区域实施林分抚育协同森林旅游开发,对推动地区绿色发展有益。【方法】面积迭置获取森林旅游区域生态服务价值估算依据,采用货币价值法、森林旅游功能指数(FTFI)和偏离-份额分析法(SSM),系统评价湘西森林旅游区域生态服务价值演变与空间特征。【结果】1)近20年来湘西森林旅游区域生态服务价值增加了771.90万元/hm^(2),年均增长38.59万元/hm^(2),县均增加32.16万元/hm^(2)。区域单位面积价值排序为:3A级及以上旅游景区(352.14亿元)>国有林场(121.06亿元)>国家森林(湿地)公园(115.86亿元)>自然保护区(99.18亿元)>全国乡村旅游扶贫重点村(47.83亿元)>中国少数民族特色村寨(27.71亿元)>文物保护单位(8.12亿元),森林旅游区域年均价值居前五位的是慈利县、永顺县、桑植县、永定区和沅陵县,居后五位的是洪江市、辰溪县、麻阳县、花垣县和新晃县;2)3A级及以上旅游景区价值最少县域为洪江市(1.16万元/hm^(2)),永定区、慈利县等12个县域的自然保护区区域价值为0,靖州县、龙山县等10个县域文物保护单位价值为0.01万元/hm^(2),桑植县、泸溪县等4个县域国家森林(湿地)公园单位价值为0,国有林场、全国乡村旅游扶贫重点村、中国少数民族特色村寨单位价值最少县域为芷江县(0.18万元/hm^(2))、花垣县(0.12万元/hm^(2))和麻阳县(0.08万元/hm^(2));3)森林旅游区域的固碳释氧、涵养水源功能价值县均达390.43万元/hm^(2)和382.94万元/hm^(2),保育土壤、积累营养物质和保护生物多样性价值较大,森林景观价值县均为11.01万元/hm^(2)。各时段永定区、慈利县、桑植县、永顺县的森林旅游功能指数较大,均超过了1.5的水平值,其他20个县域基本持平。【结论】湘西森林旅游区域生态服务功能多样、价值不断增加,3A级及以上旅游景区、国有林场、国家森林(湿地)公园、自然保护区是发挥生态服务价值的主要区域类型。加强县域协作,坚持森林主体功能定位,调整森林生态绩效结构,合理划定森林生态服务功能分区,能提高森林旅游区域生态服务价值供给水平。

吐鲁番市土地利用转型及生态服务功能交叉敏感性

厘清吐鲁番市2000-2018年土地利用转型及生态服务价值时空演变特征,探讨生态服务价值与地类转型的相互关系,可为合理规划区域土地资源的同时实现生态服务功能的改善和提升提供依据。基于5期土地利用遥感影像数据,采用土地利用动态变化模型及修正后的生态服务价值系数,结合改进的交叉敏感性系数模型分析生态服务价值对土地利用转型的敏感程度。结果表明,1)吐鲁番市以草地、未利用地及耕地等地类为主,建设用地、耕地持续扩张,水域、草地不断减少,其中以草地与水域、耕地及未利用地之间的转型为主;2)研究时段内生态系统服务价值呈现“先减后增再减”的动态变化趋势,高值区主要分布于北部山区以及中部绿洲平原区域;3)生态服务功能对林地、水域、草地及未利用地向其他地类转型敏感性响应程度较高,草地、建设用地与未利用地转型的高敏感区分布较广,未利用地与水域、建设用地间转型的低敏感区分布较广。区域应加强对水域、林地、草地等生态系统的保护,在发展经济建设的同时注重合理规划土地资源及生态环境质量的提升。

云南省沼泽湿地生态系统服务功能价值评价

以2021年为基准年,将云南省沼泽湿地生态系统服务功能划分为供给服务、生态调节服务、支持服务和社会服务4类,估算各类服务价值。结果表明,云南省沼泽湿地生态系统年服务总价值量为303.29亿元,单位面积价值量为74.74万元/(hm^(2)·a);在4类服务功能中,生态调节服务价值(169.63亿元)>供给服务价值(115.51亿元)>社会服务价值(13.41亿元)>支持服务价值(4.74亿元);各州市沼泽湿地供给生态服务价值最高为迪庆州(155.70亿元)。该结果旨在为云南省沼泽湿地保护管理与生态保护补偿政策制定提供科学依据。

北京市中关村绿色创业生态系统的服务功能评价研究

绿色创业生态系统作为绿色低碳循环利用的重要载体,对促进我国绿色低碳循环发展具有重要意义。为探究绿色创业生态系统的服务功能发展水平,本文选取了2016—2020年北京市中关村示范区的数据为研究样本,以“支持功能、调节功能、文化功能、供给功能”4个功能为核心维度构建北京市中关村绿色创业生态系统的服务功能评价指标体系,建立熵权—TOPSIS模型和耦合协调度模型,对其进行实证分析。结果表明:服务功能整体发展态势向好,其中供给功能更为突出;形成了“政策支持—支持功能—服务功能”的明显链式影响结构;服务功能整体以及两两之间的功能耦合协调度呈非线性波动上升状。最后,本文提出了针对性政策建议,为北京市中关村绿色创业生态系统的服务功能的水平提升提供了有益启示。

软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法

受到节点性能以及功耗方面的限制,在对无线网络异构服务功能链进行部署时,通常会因缺乏节点重要程度评估而导致部署效果不佳。对此,提出软件定义无线网络异构服务功能链低功耗部署方法。首先通过对网络协议内容进行获取,实现拓扑结构感知,并构建出节点重要度与节点链路数目之间的相关关系,对网络节点的重要度进行计算。然后将原始服务功能链拆分为多个独立的服务功能,并以节点综合度最高以及网络功耗最低构建出的目标函数作为映射方案求解途径,将服务功能映射到物理节点上。利用SDN控制器的编程接口,将功能链分解与映射的结果转化为网络配置指令。最后构建交换机的流量需求信息与待部署节点之间的映射关系,从而实现低功耗部署。在实验中,对提出的服务功能链部署方法进行了部署效果的检验。最终的测试结果表明,采用提出的方法对服务功能链进行模拟部署后,软件定义无线网络的功耗值更低,具备较为理想的部署效果。

河流岸线生态服务功能评价指标体系与评价方法研究

河流岸线是构成河流自然生态空间的重要组成部分,近年来受人为活动影响,河流岸线生态服务功能受到破坏,为精准开展河流岸线修复,亟需制定有针对性的河流岸线生态服务功能评价指标体系和评价方法。对河流岸线的类型、结构进行了分析,在国内相关研究成果以及水利、生态环境、海洋等行业有关技术规范的基础上,依据科学性、全面性、独立性和可操作性原则,经过初步梳理和综合遴选筛选了河流岸线生态功能评价指标;综合相关技术规范以及研究成果,确定了各评价指标的效用赋值,并制定河流岸线生态服务功能评价方法。结果表明:1)河流岸线可分为生态保护型岸线与生态修复型岸线,前者可细分为植被良好型、沙漠型以及岩石型3类,后者可细分为堤防型、农田型、村落型、养殖塘型、城镇型、河口型以及复合型7类。河流岸线具有防洪、控制侵蚀、保护水质、生物栖息、景观功能5项生态服务功能。2)构建的河流岸线生态服务功能评价指标体系包括目标层、准则层和指标层,其中目标层为河流岸线生态服务功能,准则层为河流岸线所具备的5项生态服务功能,指标层包括防洪达标率、堤防安全、植被覆盖率、岸坡稳定性、排污口布局合理程度、生态缓冲带状况、生物多样性指数、植物群落状况、水鸟状况、景观生态价值、景观舒适度11项评价指标,对各项指标根据总体评价进行五级效能赋值。3)运用层次分析法确定各评价指标的权重,采用多属性效用理论计算河流岸线生态服务功能综合指数,将河流岸线生态服务功能划分为优、良、中、差、极差5个等级,以评价河流岸线生态服务功能状况。研究可为识别河流岸线生态问题、评估河流岸线生态修复成效、健全河流岸线管理长效机制等提供依据和参考。

宁夏贺兰山国家级自然保护区生态系统服务功能评估

生态系统服务功能能够促进人与自然和谐共生,探究宁夏贺兰山国家级保护区生态系统服务功能对统筹山水林田湖草沙一体化保护和系统治理具有重要意义。以森林和草地生态系统长期观测研究与服务功能评估系列国家标准为基础,应用林业小班数据,结合分布式测算方法,选取保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境等5项生态系统服务功能对保护区森林和草地生态系统进行效益评估。结果表明:宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统服务功能物质量在空间分布格局中呈东北高、西南低的变化趋势;价值总量为28.27亿元/a,其中,涵养水源、保育土壤功能位列前2位,是宁夏贺兰山国家级自然保护区森林和草地生态系统的主要服务功能。保护区未来应进一步加强森林经营管理,合理优化树种结构和林龄结构,提升森林生态系统质量,充分发挥生态系统服务功能。

基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究

兰西城市群是黄河上游地区经济发展的重要增长极,也是我国重要的生态安全保护屏障和生态系统服务供给源。为给兰西城市群高质量发展相关政策制定和推进实施提供新的视角及理论参考,对该城市群的基础条件、空间保障能力、产业支撑水平、环境承载能力等已有研究进行梳理,阐述了兰西城市群高质量发展与生态系统服务功能的联系,通过构建基于生态系统服务功能的兰西城市群高质量发展思路研究框架,建立城市群由自然生态系统服务功能向“生态-经济-社会”复合系统功能转化的路径。兰西城市群高质量发展的研究重点在于:保障生态系统支持服务功能,以筑牢一体化地缘环境基础;发挥生态系统调节服务功能,以破解自然生态环境条件的约束;释放生态系统供给服务价值潜力,以加快自然资本绿色价值转化;赋能生态系统文化服务功能,以良好生态增进民生福祉等。

武汉藏龙岛国家湿地公园生态服务功能价值评估

武汉藏龙岛国家湿地公园是武汉市重要国家湿地公园。以藏龙岛国家湿地公园作为研究对象,运用市场价值法、替代工程法、成果参照法、影子工程法以及碳税法等方法,对藏龙岛国家湿地公园生态服务功能价值开展评估。研究结果表明,园区内生态服务总价值为1 436.91万元/a。单位面积生态系统服务价值为46 091.74元/(hm^(2)·a)。其中降解污染、水源涵养、生物多样性、栖息地保育、大气平衡、旅游休闲、气候调节、文教科研等方面的生态服务价值依次递减,其中降解污染与涵养水源的生态服务功能价值相对较高,降解污染的功能价值为886.67万元/a,占比61.71%;涵养水源的功能价值占比22.13%,为318.00万元/a。其二者为藏龙岛国家湿地公园主导服务。精确评估藏龙岛国家湿地公园的生态服务价值,并以此为基础实现量化,对于推动区域生态环境保护和可持续发展具有重要的现实意义。

一种基于近端策略优化的服务功能链部署算法

针对网络功能虚拟化(NFV)环境下高维度服务功能链(SFC)部署的高可靠低成本问题,该文提出了一种基于近端策略优化的服务功能链部署算法(PPO-ISRC)。首先综合考虑底层物理服务器特征和服务功能链特征,将服务功能链部署建模为马尔可夫决策过程,然后,以最大化服务率和最小化资源消耗为优化目标设置奖励函数,最后,采用近端策略优化方法对服务功能链部署策略求解。仿真实验结果表明,与启发式算法(FFD)和深度确定性策略梯度算法(DDPG)相比,所提算法具有收敛速度快,稳定性高的特点。在满足服务质量的要求下,降低了部署成本,并提高了网络服务可靠性。

GAT-IL:一种基于图注意力网络与模仿学习的服务功能链部署方法

网络功能虚拟化通过将网络功能从专用硬件设备迁移到商用服务器上运行的软件中间盒中,简化了网络服务的配置和管理.在网络功能虚拟化的环境下,由一系列有序的虚拟网络功能组成的服务功能链正在成为承载网络服务的主流形式.将底层物理网络资源分配给服务功能链的需求称为服务功能链部署问题.对于基础设施提供商来说,在有限的资源条件下获得长期高回报是一个重要的挑战.本文形式化定义了服务功能链部署问题,提出了一种基于图注意力网络与模仿学习的服务功能链部署方法(Graph Attention Network and Imitation Learning,GAT-IL).该方法使用图注意力网络评估每个物理服务器的放置潜力,通过蒙特卡洛树搜索方法给出专家示范,并采用模仿学习方法进行智能体的训练,融入集束搜索策略优化解空间.大量的实验结果表明,本文提出的GAT-IL方法在平均收益代价比和接受率的性能指标上均优于现有代表性算法.

内蒙古大兴安岭土地利用格局和生态系统服务功能的时空演变特征

[目的]内蒙古大兴安岭作为独特山地生态热点地区,研究其土地流转和强度对生态系统服务功能的响应关系,为推进该地区科学配置土地利用格局、促进生态可持续发展提供理论依据。[方法]基于1990—2022年5期遥感影像,在县域尺度上综合运用InVEST-CASA模型和四象限模型法,评估5种典型的生态服务功能(生境质量、碳储量、水源涵养量、土壤保持量和植被净初级生产力)变化,并研究土地利用强度(LUI)时空演变与生态系统服务功能相关性。[结果](1)1990—2022年,研究区土地利用格局稳定,农田、草地和林地(天然林、人工林)是内蒙古大兴安岭主要组成地类。(2)生态系统服务功能呈北高南低缓慢退化态势,生境质量和土壤保持量逐年下降,产水量和植被净初级生产力波动式衰减,碳储量增速减缓。(3)由于土地利用格局变化和利用强度增加,生态系统服务功能综合值与土地利用强度之间呈现负相关,受其影响较为显著的县域主要分布在该研究区的东南侧。[结论]内蒙古大兴安岭生态系统服务功能存在明显时空异质性特征,合理优化土地利用格局可以有效提升内蒙古大兴安岭地区生态系统服务功能。

近十年雄安新区景观格局动态变化及生态系统服务功能评价

为深入了解和解析雄安新区景观格局的时空特征及其生态发展趋势,利用2013-2022年间4期典型的遥感影像数据,结合Google Earth影像,通过支持向量机分类和目视解译法获得雄安新区的土地利用分类图,综合运用GIS技术和InVEST模型分析等方法,对近10年雄安新区景观格局变化特征及其生态质量进行分析评价。结果表明:(1)2013-2022年期间,建设用地、开阔水体、林地持续增长,其中林地在2017年以后呈快速增长趋势,占雄安新区总面积比例由10.75%增长到31.79%,耕地由于转出较多面积缩减迅速,主要转出为林地、开阔水体和建设用地,白洋淀湿地面积增加。(2)开阔水体、水生植被、耕地的景观破碎化程度在逐年增大,林地的空间连通性持续向好。雄安新区景观形状指数增加,其中,2022年景观丰富度最大,景观中优势斑块类型连通性增强,大比例斑块增加。(3)10年间,研究区碳储量增加60.59×10^(6)MgC,优良类生境区域面积和差等生境质量面积呈上升趋势,中等生境质量面积减小33.66%。需重点关注耕地、农村建设用地与城区的交汇处、交通道路与生态源地交汇处等的生态节点的建设及其生态功能的提升。

富源县森林生态系统服务功能价值评估

根据2020年森林资源监测本底资料对云南省曲靖市富源县森林生态系统的支持服务、调节服务、供给服务、文化服务4个服务类别的8个功能(保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、生物多样性保护、林木产品供给、森林康养)计16个指标(固土、保肥、氮固持、磷固持、钾固持、调节水量、净化水质、固碳、释氧、提供负离子、吸收气体污染物、滞尘效应、生物多样性保护、木材产品、非木材产品、森林康养)的价值,依据《森林生态系统服务功能评估规范》(GB/T38582—2020),进行价值评估。结果表明2020年富源县森林生态系统服务功能总价值约为138.958亿元·a^(-1),单位面积价值约为11.42万元·hm^(-2)·a^(-1);各项森林生态系统服务功能价值表现为保育土壤>涵养水源>固碳释氧>生物多样性保护>森林康养>净化大气环境>林木产品供给>林木养分固持。