基于NSGA-Ⅱ算法的绿色基础设施多目标空间优化

【目的】绿色基础设施(green infrastructure,GI)是提供多种生态系统服务、保护区域生态系统安全和稳定的重要载体,而GI所能供给的各项生态系统服务之间的权衡关系导致GI的规划决策难以同时最大化多项服务供给。旨在以多项生态系统服务供给协同增益为目标构建一个辅助GI规划决策的多目标空间优化模型。【方法】基于NSGA-Ⅱ算法,以InVEST模型构建目标函数,在Python开发了协同生境质量服务、作物生产服务、雨洪削减服务3项主导生态系统服务的GI布局优化模型,并在安徽省芜湖市中心城区进行了应用。【结果】优化模型共获取50个末代帕累托最优GI布局,据此遴选出不同服务偏好下的GI布局方案,各方案相应服务供给能力得到显著提升:生境质量目标偏好方案的全局平均生境质量指数从现状方案的0.2988提升至0.3115;雨洪削减服务目标偏好方案的径流滞蓄量从70189.34 mm/a提升至71673.20 mm/a;作物生产目标偏好方案将作物生产总价值量从464169.51万元提升至464582.90万元;折衷方案的雨洪削减服务供给能力和生境质量服务供给能力优于现状方案,其径流滞蓄量和生境质量指数分别达到71658.67 mm/a和0.2993,而在作物生产服务供给能力上并没有实现对现状方案的提升。根据优化结果分析了GI供给的各项服务间的权衡与协同关系,归纳了在各种服务偏好下和协同多项服务时的GI空间布局特征。【结论】多目标优化算法为辅助协同多项生态系统服务的GI布局决策、探索生态系统服务间权衡与协同关系、明确不同服务目标导向下的GI空间规划策略提供了重要参考,为国土空间规划视角下采用模型算法辅助生态空间及GI规划的实践提供了有力工具。

北京市郊铁路遗产京门-门大线“一线四矿”再生策略

京门铁路是詹天佑主持修建、与京张铁路同期完工的铁路支线之一。“一线四矿”(门大线及沿线王平、大台、木城涧和千军台四座煤矿)曾是京西“黑、白、灰”及首钢产业群的重要支撑。为了对京门-门大线进行遗产保护和活化利用,以遗产廊道理论及交通引导更新(TOR)理念为指导,围绕京门-门大铁路承接京西通勤与铁路文化旅游的新职能,通过沿线人地关系、产业分布、资源特色等现状调研,提出交通引领区域更新、文旅对接本土资源、设施更新轻资产重服务、塑造铁路旅游品牌四个方面的再生策略,以激活特色工业转型和京西乡村振兴。

机器人辅助单孔腹腔镜前列腺根治性切除术中保留膀胱颈技术对术后尿控的效果研究(附视频)

目的:为了评估保留膀胱颈技术应用在机器人辅助单孔腹腔镜前列腺根治性切除术中对于围手术期结果及术后尿控的影响。方法:回顾性分析2020年1月—2020年12月于南京中医药大学附属医院行机器人辅助单孔腹腔镜前列腺根治性切除术的69例患者临床资料。其中33例为对照组(膀胱颈未完整保留),36例为观察组(完整保留膀胱颈),对患者的临床基本数据和围手术期结果进行比较。结果:比较两组患者的临床资料,差异无统计学意义(P>0.05)。比较对照组与观察组的手术时间和出血量,差异无统计学意义(P>0.05);而观察组在术后引流管放置时间和住院时间方面均更短,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后尿控方面,观察组较对照组术后尿控功能恢复快,差异具有统计学意义(P<0.05),且观察组术后3、6、12个月的尿控恢复率均较高。结论:完整保留膀胱颈技术应用于机器人辅助单孔腹腔镜前列腺根治性切除术,有益于加快术后康复,帮助患者快速恢复术后尿控功能。

级配砂不同含量的软土变形特性及其本构方程

不同含砂量的软土变形特性比较复杂,而级配砂含量对软土的影响更难预测,针对杭州含级配砂软土地层特性,通过不同含砂量软土的三轴剪切实验,分析了土样三轴剪切破坏形态,获取了不同围压下不同含砂量土样应力-应变曲线并分析了数据变化规律,提出了含级配砂软土应力-应变曲线变化率的幂次函数本构模型,从全新的角度揭示了级配砂不同含量软土的塑性硬化参数和软化参数变化规律,并通过求原函数的方法获得了可以反映含砂量的软土应力应变本构方程。研究表明:围压与含砂量对土样的三轴剪破形态都有影响;含砂量增加能显著提高土样的抗剪强度,不同围压下(100 kPa、200 kPa、300 kPa)40%含砂量抗剪强度分别增加37.38%、14.1%、8.86%;随着含砂量增加,土样的最大卸载切线模量随之增大,土样切线模量变化率随之减小。研究成果为深入探讨级配砂对软土变形特性的影响提供了新思路。

人工前丘槽形风蚀坑形态变化及其动力学机制——以福建平潭岛为例

风蚀坑是风沙地貌学的重要研究对象,风蚀坑形态−动力过程是风蚀坑研究的核心问题。近期人为干扰促使海岸人工前丘产生后,伴随着大量风蚀坑的出现亟待开展相应研究,但目前缺少关于人工前丘上发育的风蚀坑的相关研究。选择人工前丘上风蚀坑发育典型的平潭岛为研究区域,运用高精度RTK GPS对人工前丘上的槽形风蚀坑进行重复地形测量和使用二维超声波风速仪进行气流观测,研究了槽形风蚀坑形态变化与气流的反馈机制。结果表明:①人工前丘槽形风蚀坑受人工黏土结构控制,形成了一个输沙通道→完全发育风蚀坑→消亡阶段风蚀坑→新的输沙通道4个阶段的特殊演化模式;②槽形风蚀坑的形态控制了气流在侵蚀盆内的循环,这种正反馈促进了侵蚀盆的增长;③风蚀坑形态−动力过程之间存在一个过程塑造形态、形态影响过程运行方式的双向反馈,尤其是随着风向与槽形风蚀坑长轴向夹角(48°~99°)的不断增大,风蚀坑内气流偏转越明显,且存在大型螺旋流。

基于CiteSpace的中医传承研究可视化分析

目的通过可视化分析从宏观角度呈现中医传承领域的研究概况、研究热点和前沿,分析未来发展趋势,为中医传承发展提供参考。方法利用CiteSpace软件对2004-2018年间发表于中国知网(China National Knowledge Internet,CNKI)的中医传承研究领域论文进行分析,将该领域主要科研团队、科研机构、发文数量、研究焦点及走向以知识图谱形式呈现。结果中医传承研究发文数量从2004-2010年期间处于起始期和缓慢增长期,自2011年后处于显著增长期,以唐仕欢为代表的科研团队和以山东中医药大学为首的科研院校为中医传承做出了较大贡献。中医传承辅助软件的应用极大方便和扩展了传承的内容和深度,传承研究日趋细化、数据化、客观化。结论国家采用科研立项、国医大师评选等一系列扶植中医的政策及名师带徒等具体传承工作的实施是中医传承研究领域迅速升温的直接原因。计算机、统计学的发展以及中医传承软件的开发为中医传承研究注入了新活力。预计在今后相当长一段时间内,围绕中医传承实践方法的探索、基于人工智能的数据挖掘技术的开发及传承软件升级将是该领域持续关注的焦点。

基于GWR模型的成渝城市群生态系统服务时空演变及驱动因素研究

【目的】对成渝城市群自然生态系统服务时空演变特征与驱动因素进行研究,有助于规划者从宏观尺度上掌握其自然资源存量情况与发展趋势,合理拟定成渝城市群规划建设策略,从而推动我国西部大开发平台建设。【方法】选择成渝城市群为研究对象,以144个市、县、区作为研究单元,通过当量因子法量化其生态系统服务,建立"自然-社会"驱动因子指标体系,在此基础上运用最小二乘法(OLS)模型筛选具有显著相关性的驱动因子,运用地理加权回归(GWR)构建回归模型,研究成渝城市群自然社会因素对生态系统服务的驱动作用。【结果】(1)成渝城市群生态系统服务总量劣化趋势显著,1995-2015年间(1995、2000、2005、2010、2015年,共5期)成渝城市群生态系统服务价值分别为3 470.53亿、3 464.08亿、3 452.43亿、3 438.02亿和3 423.92亿元,分别比前一期下降6.45亿、11.65亿、14.40亿和14.10亿元;(2)成渝城市群生态系统服务空间分布以成都、重庆两处核心城市中心区与缙云-中梁山脉中心区呈现显著区域化分布特征,全域超过90.38%的区域生态系统服务均处于下降趋势;(3)降雨量、温度、单位面积平均GDP、林业用地比例、人口密度5项驱动因子对成渝城市群生态系统服务具有显著影响。其中,降雨量、单位面积平均GDP呈现较明显的负相关驱动特征,林地覆盖比例呈现较明显的正相关驱动特征,降雨量与人口密度则呈现较明显的两极化趋势。【结论】本研究明确了在研究期限内成渝城市群生态系统服务逐渐劣化的发展状态,所构建的地理加权回归(GWR)模型在空间层面上量化降雨量、温度、单位面积平均GDP、林业用地比例、人口密度5项主要驱动因素对成渝城市群生态系统服务所呈现的不同驱动特征与驱动强度,为成渝城市群长远规划提供决策依据。

疏水载体辅助液相法与固相法合成芋螺毒素的工艺对比

目的对芋螺毒素μ-CnIIIC的三种二硫键异构体进行合成工艺研究及表征鉴定。方法通过可溶性疏水载体辅助液相合成法(LPPS)和固相多肽合成法(SPPS)人工合成μ-CnIIIC的三种二硫键异构体的线性肽,采用三步氧化法对线性肽进行氧化折叠,获得三种折叠肽异构体(μ-CnIIIC-Ⅰ、μ-CnIIIC-Ⅱ和μ-CnIIIC-Ⅲ),并对两种合成工艺进行物料消耗量、“三废”产生量、收率进行对比。结果成功合成芋螺毒素异构体并进行了质谱表征;采用SPPS法和LPPS法合成μ-CnIIIC-Ⅰ、μ-CnIIIC-Ⅱ、μ-CnIIIC-Ⅲ平均收率为15.64%、13.27%、10.56%和18.45%、17.62%、15.37%;采用SPPS法和LPPS法合成1 gμ-CnIIIC-Ⅰ、μ-CnIIIC-Ⅱ、μ-CnIIIC-Ⅲ物料平均消耗量为20.65、21.62、24.78 g和61.19、72.17、90.75 g,平均废液产生量分别为1.49、1.57、1.78 L和12.72、15.00、19.16 L。SPPS法和LPPS法比较差异均有统计学意义(P<0.05)。结论通过对芋螺毒素μ-CnIIIC异构体的合成研究,表明LPPS法的总体收率比SPPS法收率高且物料消耗量及“三废”产生量少,因此LPPS法具有重大的研究意义和商业价值。

基于NSGA-Ⅱ算法的集雨型绿地低影响开发设施规模优化计算方法及应用——以南阳院士小镇为例

目前,在集雨型绿地设计过程中,进行低影响开发(low impact development,简称LID)设施规模设计时存在目标单一、缺乏可量化规模依据等现象,且布设效率低下,雨洪模拟和设计流程衔接不畅。在参数化设计平台Grasshopper中建立多目标优化平台,以雨洪控制效果和建设成本为目标,运用NSGA-Ⅱ算法对LID设施规模变量进行优化求解,从而在设计前期为LID设施规模设计提供定量依据。在此基础上,将研究成果应用于南阳院士小镇集雨型绿地设计项目,并与传统开发方法进行比较,结果表明该优化计算方法可高效地为LID设施规模设计提供科学的定量依据。根据计算结果,发现在研究区选用的LID设施组合条件下,LID设施的建设成本和雨洪控制效益符合边际递减规律,因此LID设施规模须与海绵规划要求匹配,在一定条件下,适当提升透水铺装和生物滞留设施的比例有利于提升LID设施的性价比。研究成果可以为今后集雨型绿地设计提供新思路。

基于生态系统服务协同优化的生态空间划定及弹性分级策略--以山东省栖霞市为例

生态空间的各项生态系统服务之间存在权衡与协同关系,以提供多项生态系统服务或生态产品为主导功能的生态空间规划本质上是空间约束下的多目标弹性决策的过程。利用地理模拟与优化系统(GeoSOS)空间优化技术平台,以多项生态系统服务协同优化为目标,提出兼顾空间系统性的生态空间划定及弹性分级策略。以山东省栖霞市为例,利用生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型实现生物多样性维持、水资源供给和气体调节3项主导生态系统服务的测算,基于空间优化技术和多情景分析,划定了4种类型的生态空间并针对性地提出了弹性分级管控建议,分别是系统保护、刚性管控,稳定结构、限制开发,生态储备、适度开发,优化服务、弹性管控。可为后续生态管控策略的制定以及分区规划提供理论依据。

夜景照明对城市滨水环境生态—活力目标权衡的影响——以上海黄浦江徐汇滨江段为例

选取上海市黄浦江徐汇滨江段的10个样方作为研究样本,根据文献研究建立基于生态-活力目标的夜景照明评估标准,采用适宜性评价方法量化评价各样方夜景照明照度在生态目标和活力目标两方面的达成情况,并据此通过帕累托前沿法对10个样方进行分析,结果表明,尽管不同的使用主体和活动的照度需求在数值上存在权衡关系,但可以通过合理的照度空间布局进行缓解。建议在滨水空间照明设计时,依据功能分区的需求识别进行照明布局,考虑运动活动区高照度需求影响,综合评估灯具特性针对性布设。

轨道交通综合枢纽换乘空间立体化设计研究

从建筑设计的角度,对国内大部分城市轨道交通综合枢纽各交通方式之间的换乘空间,做较为全面的理论分析,并提出较为系统、可借鉴性强的立体化建筑设计手法,从而弥补我国轨道交通综合枢纽立体化设计的缺失,实现交通方式的紧密联系,为人们营造高效的出行。

基于轨道交通综合体的城市公共空间重构——以旧金山港湾枢纽为例

该文通过深入分析旧金山港湾枢纽项目,从枢纽对交通线路的组织、建筑功能的布局以及建筑形态的塑造三个角度,来探究轨道交通综合体对城市公共空间的重构作用,为轨道交通枢纽的建设和提高周边城市公共空间质量提供参考。

杭州软土力学特性和扰动损伤特性研究

杭州东城文体公园段的软土层从地表至深部的含砂率、含水率、颗粒组分均有所不同,通过三轴压缩试验分析了不同土层土样的力学特性,建立了基于Drucker-Prager屈服准则的残余强度指标确定方法,提出了能有效反映含砂土样抗开挖扰动能力的扰动损伤系数概念,对不同土层土样的开挖扰动损伤特性进行分析.结果显示:由于软土中砂的空间分布不均匀,因此应变软化型软土试样呈明显的剪切裂缝破坏形式;随着土样中含砂率的增加,土样的抗剪强度明显增大,但峰值应变明显减小;粉黏夹粉土的抗剪强度随着其含水率的增大而降低;对含砂率高和含水率高的地层进行开挖扰动时,建议采用允许应变量进行安全控制;杭州东城文体公园段的软土层中,(2)粉土的抗开挖扰动能力最差,(3)粉土夹砂次之,(1)、(4)粉黏夹粉土和(5)粉黏夹砂的抗开挖扰动能力则相对较好;采用所提出的方法确定不同土层土样的残余强度指标值时,(2)粉土的残余强度指标值受残余应变取值的影响最大,(3)粉土夹砂次之,(1)、(4)粉黏夹粉土及(5)粉黏夹砂最小.该研究可为附近地区开挖扰动控制及数值模拟参数选择提供理论依据.

珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量时空变化特征及其影响因素识别

土壤有机碳库动态变化对区域乃至全球碳平衡具有显著影响,快速城市化地区社会经济迅速发展中土地利用/覆被变化剧烈,其农田耕层土壤有机碳库变化问题倍受关注。选择珠三角核心区为研究区域,基于1980与2015年农田耕层土壤有机碳含量数据,以乡镇为单元分析农田耕层土壤有机碳库储量的时空变化特征,并通过地理探测器定量识别其影响因素的主导因素。结果表明:1)珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量1980―2015年间损失巨大,损失量达67.16%,同时其空间变化具有典型的城镇集群指向特征,即距离城镇集群越近,损失程度越大;2)珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量的时空异质性变化受到气候变化、地形状况、水文环境、社会经济发展、土地利用变化和农田景观变化等多种因素的影响,且其影响力存在较大差异,各因素贡献力(q统计量)介于0.004~0.256之间;3)珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库时空变化主导影响因素的贡献力表现为农田景观变化>二三产增长胁迫>水网密度>土地结构变化。

海岸沙席对台风的形态响应特征

采用RTK GPS测量技术与方法,在2014—2017年对福建平潭岛典型海岸沙席进行了连续16次形态高精度测量,分析了海岸沙席在台风作用下的形态变化及台风季后的形态恢复变化特征。结果表明:1)海岸沙席对台风的形态响应特征明显,基本表现为海滩及沙席前缘高度降低(最大侵蚀深度为0.92 m),沙席中部高度变化相对较小(≤0.15 m),沙席后缘高度稍有升高(最大堆积厚度为0.75 m)。2)在台风季后,海岸沙席形态恢复变化也较为一致,主要表现为体积减少,海滩及沙席前缘高度稍有升高(最大堆积厚度为0.78 m),沙席中部高度降低幅度极小(≤0.10 m),沙席后缘高度略有降低(最大侵蚀深度为0.47 m)。3)海岸线走向是影响区域海岸沙丘对台风响应的重要因素,对于沙源不足、以离岸风为主的山岐宫海岸沙席,台风在其海岸沙席形态演变中的塑造作用突出。

基于鸟类栖息地营建的郊野公园规划设计研究——以石家庄龙泉湖公园东区为例

【目的】以物种多样性保护为目标,鸟类栖息地营建为切入点,提出郊野公园景观提升方法及策略【方法】通过对石家庄龙泉湖公园周边地区进行鸟类研究,选择出现频次和研究资料较多的鸟类为目标种,并对其生态习性进行研究,归纳目标鸟类对栖息地的需求。从空间角度构建水平、垂直两个维度的鸟类栖息地适宜性指标体系,分别对水体类型、水域面积、驳岸类型及水岸形态、滨水缓冲带、植物覆盖度、惊飞距离、水深、植物高度等指标进行研究分析,得出郊野公园鸟类栖息地景观设计依据及方法。【结果】共确定23个鸟类目标种,建立鸟类栖息地约20.3 hm^2,其中水域栖息地约11.4 hm^2,共有6个分区:各分区水域面积在2.6~5.8 hm^2之间;水生植物覆盖度在30%~65%之间;惊飞距离为50 m;平均水深在0.8~2.5 m之间;水生植物高度平均为0.3~1.8 m。陆域栖息地约8.9 hm^2,共有6个分区:各分区滨水过渡带乔木覆盖度在10%~16%之间,灌木覆盖度在35%~44%之间,草本覆盖度在40%~55%之间;植物平均高度为8.6~22.5 m;地被种类在12~31种之间;惊飞距离为50 m。【结论】(1)从空间尺度指标入手,构建鸟类栖息地适宜性指标体系,提出营建策略,可以为郊野公园的规划设计提供理论支撑和实践指导。(2)郊野公园应设置大小不同,功能丰富,具备蜿蜒自然缓坡驳岸和一定水深的水体空间;植物景观在满足鸟类对水域、近岸缓冲带、陆域范围植物覆盖度、群落组成形式、高度需求的同时还应提升地被丰富度;园路及场地应采用近自然材质和低鸟类干扰的策略。(3)在郊野公园规划设计过程中既要重视鸟类对栖息地的需求和不同鸟类的种间关系,同时还应满足人类休闲游憩的需求,实现人-鸟的和谐共处。

建设用地审批监管指标体系研究——以广东省为例

针对“放管服”背景下建设用地审批监管问题,以广东省为例构建部分职权下放后建设用地审批业务监管的指标体系。基于监管指标体系设计原则和指标选取方法,设计了一个包括3大类、10小类,共40个评价指标的建设用地审批监管指标体系。该指标体系分为省和地级以上市两个层级,具有系统性、灵活性和实用性的特点,可分别用于省、市两级建设用地审批监管评价。阐述了指标体系的单项指标评估方式和核心指标集评估方式。该指标体系研究将对“放管服”背景下建设用地的审批监管具有一定的指导作用。

基于D8与NSGA-Ⅱ耦合算法的浅山区绿地低影响开发设施布局优化方法研究

【目的】雨洪问题已经成为浅山区发展的关键制约因素,绿地低影响开发是解决浅山区雨洪问题的重要手段。构建一套面向径流控制效果、建设成本等多元目标的低影响开发设施的布局优化方法,能够为浅山区雨洪问题的高效解决提供重要技术支持,有助于浅山区的未来高质量发展。【方法】从浅山区绿地规划设计特征与径流特点入手,耦合D8与NSGA-Ⅱ算法,构建基于栅格数据的低影响开发布局优化平台,实现协同径流控制效果与建设成本优化的低影响开发设施类型、规模空间量化布局,并将石家庄西山郊野公园作为实验对象,以验证方法的可行性。【结果】分别在重现期5、10和20年2 h降雨模拟情景中,得到实验对象低影响开发设施布局优化解集24、30和30个,并识别得到各模拟情景LID设施建设的“理想投资上限点”为7514.1万元、6634.4万元和6065.1万元;在ArcGIS中可视化各模拟情景所得“理想投资上限点”对应的LID设施布局方案,发现雨水花园、透水铺装、调蓄水体呈散点状分布,植草沟呈分散的小规模线性分布。【结论】D8与NSGA-Ⅱ耦合算法能够良好地匹配浅山区绿地的低影响开发情景,简化了传统绿地低影响开发繁琐的设计流程。实验结果表明:径流峰值流量与LID设施成本存在边际效益递减效应,且随着降雨重现期增大,边际效益递减效应加剧;相对其他LID设施,透水铺装与雨水花园的建设性价比更高;实验对象的可视化模拟结果基本符合设计原理与真实设计情景,能够良好地指导规划设计;未来应重点探究低影响开发设施布局优化与绿地规划设计的协同方法,同步规划设计方案以置入必要的约束条件,从而提升设施布局结果的合理性和指导性。

石家庄某郊野公园雨洪调控效益研究

借助SWMM模型,对比分析石家庄市龙泉湖郊野公园东区低影响开发设计前后雨洪调控的环境效益和经济效益。发现低影响开发设计后,公园雨洪调控效益大幅提升,单次降雨经济效益最大值约为传统模式的18.3倍。研究表明郊野公园与低影响开发设计良好契合;SWMM模型能够统一指标并量化雨洪调控的环境效益与经济效益,有助于方案雨洪调控效益综合分析与方案优化。