气候变化背景下大熊猫生境适宜性时空演变——以大熊猫国家公园岷山片区为例

气候变化导致的物种分布范围变化已对全球生物多样性保护造成严重威胁。为探讨气候变化对珍稀动物大熊猫的影响,研究以大熊猫国家公园岷山片区为例,筛选得到326个大熊猫痕迹点及气候、地形地貌、生物环境、人为干扰4类16项环境变量,应用最大熵模型及CMIP6气候模式数据探讨影响大熊猫分布的主要环境变量,并模拟现在(2004—2020年),预测未来(2050s)低强迫(SSP1-2.6)和高强迫(SSP5-8.5)情景下的大熊猫生境,分析生境适宜性的时空演变特征及趋势。结果表明:(1)气候类变量对岷山片区大熊猫分布有较大影响,其中最暖月最高温(Bio5)、海拔、最暖季度降水量(Bio18)及距道路距离是主要的影响变量;(2)现在气候下,岷山片区生境质量良好,适宜生境面积占片区总面积的67.88%,未来大熊猫适宜生境面积整体呈缩减趋势,SSP1-2.6情景下大熊猫适宜生境面积缩减率为2.03%,SSP5-8.5情景下为33.73%;(3)SSP1-2.6情景下,适宜生境丧失区主要位于岷山片区东部,SSP5-8.5情景下,片区北部和南部也有大量生境丧失。两种未来气候情景下,新增生境均主要位于片区西北部;(4)大熊猫适宜生境的质心向西、西北方向,即高纬度、高海拔区域移动;(5)大熊猫主要在高、中适宜生境活动,现在气候下大熊猫在高、中适宜生境出现的频率分别为67.79%、24.23%,SSP1-2.6情景下为45.09%、27.61%,SSP5-8.5情景下为21.47%、26.69%。研究认为未来亟需关注气候变化下大熊猫生境的丧失和新增区,建议大熊猫国家公园从识别优先保护区、优化生态网络和调整管控分区三个方面加强对大熊猫生境的监测和保护,综合提升区域的气候适应能力。

金沙江干热河谷地区新造人工林碳汇能力变化研究——以宾川县为例

中国西南部的金沙江干热河谷地带是生态脆弱区,其新造林碳汇是林业碳汇的重要组成部分。但目前对干热河谷地区森林碳汇能力的研究尚不充分,新造林的碳汇能力尚不明确。以2014-2021年宾川县新造人工林为典型研究对象,通过陆地生态系统生产力模拟(BEPS)模型,研究金沙江干热河谷地带的碳汇能力特征。结果表明:(1)宾川新造人工林碳汇能力在2014-2016年逐渐升高,随后稳定,年均净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP)为247.82±140.59 g C/(m^(2)/a);(2)宾川县人工林每年碳汇量自2014年起逐年增加,从2014年的2398.2 t C/a提升到2021年24028.1 t C/a;(3)宾川县人新造工林生态系统整体碳汇能力呈现东部和北部高,西南部低的分布趋势,各乡镇年均NEP在167.44~349.85 g C/(m^(2)/a),碳汇量在468.42~3832.72 t C/a;(4)不同造林类型的碳汇能力存在显著差异,阔叶灌木混合林的NEP显著高于其他类型林地。探究了宾川县新造工林的碳汇能力特征,研究结果为金沙江干热河谷地带的碳汇供能评估提供了科学基础,为区域植被恢复和造林碳汇提供了理论基础和技术支持。

纽约滨水区规划体系及策略研究

城市滨水区规划是滨水城市建设和未来发展的重要问题之一。基于文献研究,详细梳理纽约市滨水区建设相关政策法规、空间规划和设计指南,分析其规划体系和不同时期社会问题影响下的规划策略。结果表明:纽约市滨水区在规划层面已形成弹性灵活的法规体系、针对性的政策体系、多目标导向的总体及分区规划和自下而上的公众参与制度,建立了总分结合、多方协同、上下衔接的运行体系,在技术层面形成了缓解多方利益冲突、提高滨水区可达性、提升气候适应性的规划策略。纽约滨水区规划体系和规划策略对中国城市滨水区规划建设的政策制订和规划编制等方面具有很好的借鉴意义。

锡林河流域植被叶面积指数时空变化特征及其对地形因子的响应

为了摸清欧亚大陆大草原重要的组成部分锡林河流域在外界环境和人类活动干扰下植被的时空变异规律及其与地形因子的响应关系,利用遥感影像数据及基于大气阻抗植被指数(ARVI)的统计模型,反演了1985—2015年4个典型代表年份的LAI,从长时间尺度上分析了LAI的时空变化特征以及地形因子对其空间分布格局的影响。结果表明:近30 a,锡林河流域LAI总体呈上升趋势,多年平均值为0.8～1.5,从上游至下游逐渐降低。植被恢复状况空间差异明显,主要发展态势为恢复。LAI在0.78～0.82,0.82～0.86所占面积比例随着海拔、坡度的升高而降低,在东南方向上的面积占比大于其他方向;LAI在0.92～1.5,1.5～3.0所占面积比例随着海拔、坡度的升高而增大,在西、西南方向上的面积占比大于其他方向。高程对LAI的直接影响效应为0.438,远大于坡度和坡向对LAI的影响。本研究可为草原型流域陆面过程及生态水文研究提供理论基础和科学依据,对于天然生态系统的健康维持、退化生态系统的恢复重建等也具有一定的参考价值。

大熊猫国家公园邛崃山-大相岭片区生态网络构建及优化

国家公园对于保护生态环境,增进人与自然和谐共处具有重要意义。大熊猫国家公园作为中国第一批国家公园之一,园区建设仍面临生境破碎化问题。以大熊猫分布最广的邛崃山-大相岭片区为研究区域,基于生境破碎化的现状,综合考虑斑块面积、生境适宜性等级、景观连通度水平3个条件,识别出生态源地,再通过最小累积阻力模型和重力模型构建生态网络,最后从空间结构角度提出生态网络优化建议。结果表明:研究区整体景观连通度处于较低水平;构建的生态网络连通度较高但在局部区域出现空缺;生态网络优化可形成“一轴两带,四核多点”的生态网络规划框架。研究从生态网络的角度切入,探讨促进大熊猫国家公园内大熊猫生境连通度和完整性的新思路,为研究区大熊猫生境保护和生态空间的优化发展提供较重要的依据,也为其他片区以及整个大熊猫国家公园的生态网络构建及其分区管理提供参考。

随机森林遥感图像分类实验教学软件开发研究

随着教育与科技的发展,我国众多高校的课程体系都开设了“遥感图像解译”或“遥感原理与应用”等课程。遥感图像的监督分类,是遥感类课程不可或缺的教学内容。然而,在目前相关课程的实验教学中,存在教学内容陈旧、更新频率较低等问题。为了充实高校遥感类课程的实验教学,本文介绍了一套基于随机森林的遥感图像分类实验教学软件,包括软件开发与相关实验的设计。鉴于随机森林算法在遥感领域得到了广泛应用,本实验教学软件旨在使学生掌握更新的遥感数据处理技能,提升其在相关行业中的竞争力。

基于长时间序列landsat数据的科尔沁沙地土地利用演变分析

以科尔沁沙地沙丘—草甸过渡带区域主要土地覆被类型为研究对象,以1987—2017年多时相Landsat TM/OLI遥感影像解译分类为基础,参考生态学植被演替研究方法,系统分析研究区30年来的土地利用/覆被动态演变规律,研究结果表明:(1)决策树法在复杂下垫面不同覆被类型的同步识别效果较好,所有影像分类精度均达到88%以上,分类效果较好,其中2017年分类精度最高为95.24%,达到了分类研究的要求;(2)研究区存在着"半灌丛-草甸地-灌丛"的植被结构特征,且整体表现为"南进北退"的变化趋势。结合土地利用动态度分析结果表明人类活动干涉下,研究区整体上遵循了半干旱区植被条件改善的一般规律,侧面反映该研究区域生态环境的持续不稳定性和脆弱性;(3)研究区覆被类型发生变化的总面积达到2623.59 hm^(2),总变化强度为63.76%。其中正向演替的比例为52.61%,以半灌丛面积的持续减小与沙地草甸面积的持续扩张为主要变化特征。但同时,半灌丛转为沙地的面积为184.95 hm^(2),表明以放牧为主的研究区同时发生着局部的逆行演变;(4)质心迁移结果反映了1987—2017年间,除人为影响较大的林地、草地以及耕地向北迁移外,其他植被类型的质心都有很明显的南迁,主要植被类型重心迁移距离依次由大到小为耕地>半灌丛>灌丛>沙地草甸>湿地草甸>林地。研究通过记录科尔沁沙地连续扩展的时空模式,展示了遥感—生态和时间序列影像在30 m分辨率下跟踪土地利用/覆被变化的潜力,为提高干旱半干旱区土地利用情况的动态监测效率,开展土地利用/覆被动态演变研究提供参考。

半干旱草原型流域土壤入渗过程及转换函数研究

为了进一步探究半干旱草原砂质草甸地土壤入渗过程与影响因素相互作用的关系,以内蒙古锡林河流域为研究区,在厚栗黄土、草甸沼泽土、草原风沙土、石灰性草甸土、淡黑土等5种土壤类型下设置38个土壤入渗试验点以及62个土壤生态调查点,测定了各点位土壤的粒径、容重、有机质、含水率、地下生物量等理化特征。使用Green-Ampt、Philip、Kostiacov、Horton、Mezencev及USDA-NRCS等6种入渗模型模拟入渗过程,结果显示Horton和USDA-NRCS模型模拟效果最好,Adj-R^2分别为0.975和0.911,并利用模拟效果最好的Horton模型计算稳定入渗率,对土壤入渗特性和入渗影响要素进行了主成分和相关性分析并建立土壤转换函数,在此基础上对整个研究区的土壤稳定入渗率进行了1 km×1 km精度的面尺度拓展。研究表明,半干旱草原型流域的土壤入渗主要受到土壤物理属性与外界环境两种要素的影响,使用相关性显著的影响要素建立的土壤转换函数可以较好地模拟半干旱草原型流域的土壤入渗特征值,在小流域尺度上使用土壤转换函数的预测效果相较入渗模型的面尺度拓展更加精细。

半干旱草原型流域表层土壤饱和导水率传递函数及遥感反演研究

为了进一步探究遥感与表层土壤导水率的联系,以内蒙古锡林河流域为研究区,对厚栗黄土、草甸沼泽土、荒漠风沙土、石灰性草甸砂土、淡黑土5种土壤类型下的表层土壤进行采样,测定其粒径组成、容重、有机质、饱和导水率等理化特征。使用Saxton、Cosby、Wosten三种土壤饱和导水率传递函数及非线性多元经验回归模型对点尺度上0～30 cm表层土壤每10 cm土层的饱和导水率进行拟合,并利用这些点的土壤参数均值进行验证,结果显示Saxton模型效果最好,拟合及验证结果与实测值的拟合系数R^2分别为0.985、0.988。在此基础上,利用Radarsat-2四极化后向散射数据将模型中的表层土壤参数均值进行了8 m精度的面尺度扩展,并对遥感影像研究区范围内表层土壤饱和导水率进行预测。研究表明,土壤传递函数可以很好地刻画半干旱草原型流域表层土壤的饱和导水率,且土壤传递函数的结果与模型中包含的参数个数并不存在直接联系,人类活动对研究区表层土壤的饱和导水率影响极大。

四川省主要城市市域绿色基础设施形态学空间分析及景观组成研究

成渝城市群是西部地区的国家级城市群,伴随成渝城市群城镇化进程的加快,城市建设用地扩展与林地、耕地保护的矛盾日益加剧。以成渝城市群四川境内的13个主要城市市域范围为研究对象,首先应用形态学空间分析(MSPA)方法,准确识别并量化了各城市绿色基础设施(GI)网络结构要素,其次计算出各城市GI网络结构要素的土地利用类型占比,最后应用聚类分析法(ClusterAnalysis),以13个城市的土地利用类型在GI网络结构要素中所占比例作为变量因子,根据GI网络中景观组成的相似程度对13个城市进行分类,分析并总结了不同类别下城市GI景观组成的特征及差异。结果表明:各城市的核心区和连接桥是主要GI网络结构要素类型,7类GI网络结构要素在城市中主要由耕地和林地构成,不同城市在景观组成特征上具有一定相关性。研究结果对客观认识各城市GI特征、成渝城市群的生态网络构建及其保护规划有重要的参考价值。

基于MSPA的市域尺度绿色基础设施评价指标体系构建及应用——以四川省主要城市为例

构建城市市域尺度下的绿色基础设施(GI)评价指标体系,能够为城市GI网络现状的认识、定位城市GI网络在区域范围内的级别,以及多城市生态网络的协同规划提供参考。提出了由景观组成、景观格局和城镇发展组成的一级指标;运用文献综述法和聚类分析法筛选、确定了二级指标;基于层次分析-变异系数法完成了各指标的权重赋值,构建了市域GI网络评价指标体系。以成渝城市群中四川省主要城市为研究对象对评价指标体系展开应用。首先,基于形态学空间分析方法(MSPA)准确识别各城市GI网络结构要素,分析得出各景观组成指标,运用Fragstats分析得到各景观格局指标,结合四川省年鉴相关资料确定了城镇发展指标。其次,采用加权叠加法基于评价指标体系对13个城市的GI网络现状水平进行定量分析评估,划分出GI网络水平等级。最后,归纳各城市的GI现状特征,并根据不同GI网络等级提出规划管控和保护建议。

不同施肥和土壤保湿处理对康藏高原牧草生长和产量的影响

以6种牧草为试材,在康藏高原地区进行土壤改良田间试验,设定7个施肥和土壤保湿处理:不施肥料和保湿剂(CK)、复合肥+单倍或双倍保湿剂(T1或T4)、微生物菌剂+单倍或双倍保湿剂(T2或T5)、复合肥+微生物菌剂+单倍或双倍保湿剂(T3或T6),研究各牧草的生长性状和产量对不同处理的响应特点与差异,为高寒地区牧草的高产高效栽培及环境生态修复提供参考。结果表明,在同一保湿处理下,多数牧草的各项测定指标表现为肥料配施>单施微生物菌剂>单施复合肥>不施肥,且在双倍保湿剂下表现更好;抽穗至开花期的鲜草产量中,老芒麦和草地早熟禾在T3处理下最高,披碱草、燕麦和黑麦草在T6处理下最高,紫花苜蓿在T2处理下最高;供试牧草中,T6处理下的披碱草产量最高(124.78 t·hm-2),其次为T3处理下的老芒麦(112.56 t·hm-2)。因此,复合肥和微生物菌剂混合配施在康藏高原退化草地改良中具有较大的应用潜力,建议采用T6处理下的披碱草或T3处理下的老芒麦进行草地栽培推广。

土地利用类型视角下重庆市主城区生态控制区区划及生态廊道构建研究

科学合理地构建生态网络并划定生态控制区能够有效提升城市韧性,保护生物多样性。以重庆市主城区为研究对象,采用形态学空间分析(MSPA)和景观指数法,对土地利用类型中的耕地、林地、水体和草地进行网络要素组成统计和景观格局分析,并提取耕地、林地2类重要的土地利用类型,依据斑块面积和斑块重要性指数进行重要性分级,将级别高的斑块作为生态源地。而后,基于最小累积阻力模型(MCR)构建生态廊道,通过重力模型完成了生态廊道的重要性分级。结果表明:1)重庆市主城区中耕地与林地面积之和占比达69.86%且景观破碎化程度较为严重;2)应对耕地和林地斑块进行分级规划保护,划分耕地与林地的生态控制区;3)重庆市主城区共计构建出281条廊道,其中林地型廊道28条、耕地型廊道253条;4)通过识别生态廊道的土地利用类型,根据重要性分级结果对生态控制区进行调整,最终识别和划定了重庆市耕地控制区和林地控制区。研究结果可为重庆市主城区生态控制区的划定、调整及生态网络的构建提供依据和启示。

基于多体动力学的道岔导曲线线型优化研究

为提升道岔侧向通过性能,结合道岔结构特点,提出通过降低侧股内轨导曲线的方式达到在道岔设置超高的目的。以42号道岔为例,设计了加设超高的三次缓和曲线-三次缓和曲线组合线型和加设超高的七次缓和曲线-七次缓和曲线组合线型两种新线型,建立了车辆-道岔动力学耦合模型,经过动力学计算,对比不同工况下的脱轨系数和轮轨横向力,发现在导曲线设置超高和使用高次曲线是有效的,较现有线型能提高车辆侧向过岔的安全性和过岔速度。在设计速度下新线型的脱轨系数极值与现有线型相比降低幅度为14.4%~20.0%,轮轨横向力极值降低幅度为14.5%~26.4%。

成都市中心城区绿色空间格局演变与道路网络耦合分析

路网密度的提升会导致斑块破碎、栖息地减少等现象。以成都市中心城区为研究对象,基于遥感影像获取1995、2005、2015年的绿色空间数据,运用形态学空间分析等方法明确了绿色空间格局演变特征及划分出绿地斑块等级,同时针对包含高速公路在内的5种道路类型分别按照100、500、1000、2000m的宽度建立缓冲区,分析出不同道路类型在不同缓冲区下绿地斑块级别、面积和破碎化指数的变化情况,总结了绿色空间破碎化与道路网络耦合的图谱关系。1)土地利用变化以绿色空间面积转化为建设用地为主,1995—2005年绿地斑块破碎呈穿孔状,2005—2015年进一步向东北和西南向破碎。2)不同缓冲区范围内斑块级别呈低级别斑块数量增加、整体面积占比小、高级别斑块数量增加、面积下降明显的特点,同时绿地斑块面积有减小趋势,高速公路对斑块面积的影响最大。各道路类型均呈缓冲区宽度越大对斑块影响越弱的规律。3)1995—2015年,不同道路类型的破碎化强弱不同,总体上景观结构进一步多样化,斑块破碎化现象明显加剧,斑块形状呈单一化发展趋势,不同道路类型两侧的绿地斑块形状复杂程度趋于相同。4)1995—2005年,斑块图谱类型以零散为主,还包括中空、切割、分散类型;2005—2015年,斑块图谱类型进一步演化,零散型增加明显。研究结果能为道路网络规划和生态空间保护提供依据。

科尔沁沙地不同演替阶段差巴嘎蒿群落高光谱特征

为了研究干旱半干旱地区植被资源的可持续利用,以科尔沁沙地建群种差巴嘎蒿为主要研究对象,将群落演替划分为4个阶段,从“同物异谱”特性着手,利用连续统去除和一阶微分对原始光谱进行变换处理,使用马氏距离法确定了冠层原始光谱和变换光谱的差异显著波段。结果表明:同一时期的差巴嘎蒿群落随着演替进行,红边反射率持续上升,9月群落将进入凋萎期,总体曲线较5月降低;对比不同演替阶段的差巴嘎蒿群落在导数变换以及连续统去除后的光谱特征,群落的一阶导数光谱在峰值、峰形、吸收峰位置存在显著差异,可以利用红边特征以及吸收深度进行识别,且9月特征识别效果好于5月;马氏距离值能够科学快速地提取群落间差异较显著的特征波段,同时结合光谱变换达到了很好的降维效果,且提高了识别精度。其中9月份一阶导数变换降维效果最佳,且识别效果最优。研究利用一阶导数法与连续统去除法弱化了土壤背景的影响,为增强反射率特征及特征波段的差异性提供了较好的方法,同时马氏距离值能够反映不同光谱变换下差异显著的波段位置,有助于干旱半干旱地区植被识别研究。

轨道交通混凝土箱梁低频噪声贡献源及空间分布

以轨道交通双线混凝土简支箱梁为研究对象,建立车辆-轨道-箱梁有限元模型和箱梁振动-辐射噪声有限元-无限元模型。结合现场试验,计算了箱梁整体和各板件的声场分布及各板件的声压贡献。结果表明,有限元-无限元模型能够准确预测箱梁的结构噪声;腹板对梁侧声压贡献较小;近场声压主要受底板的影响,其次是翼板;远场声压主要受底板和顶板的影响;在底板以下空间,底板对声场起控制作用;箱梁同一高度,顶板声压贡献略大于翼板,两者起主要作用;顶板以上区域,顶板声压贡献远大于其他板件。

城市轨道交通高架桥“降噪型”动力吸振器参数优化

针对高架桥动力吸振器不能有效降低桥梁结构噪声的问题,以城市轨道交通中应用较为广泛的箱梁为研究对象,基于车辆荷载作用下振动与噪声试验,结合板件声辐射理论,研究声辐射效率对桥梁结构噪声频谱特征及幅值的影响。在此基础上,根据车-轨-桥有限元仿真得到的箱梁振动与结构噪声频谱结果,合理选择减振目标频段;结合多重动力吸振器(MDVA)参数优化理论,进行参数优化设置,并进一步对比分析有、无MDVA工况下的桥梁振动与结构噪声的差异。研究结果表明:声辐射效率对桥梁结构噪声的频谱特征及幅值的影响不可忽视;该"降噪型"动力吸振器能够在总体振动水平改善幅度不大的情况下获得较好的降噪效果。

有限元-无限元法在城市轨道交通箱梁结构噪声仿真分析中的应用

介绍了有限元-无限元及边界元法的基本理论。针对城市轨道交通桥梁结构噪声计算问题,以单箱梁为算例,在Abaqus软件中建立车辆-轨道-桥梁振动耦合有限元模型,得到了箱梁振动仿真结果;在Abaqus软件中使用有限元-无限元法建立桥梁辐射结构噪声仿真模型;在Virtual.lab软件中使用边界元法建立边界元仿真模型。对箱梁顶板、底板、腹板和翼板近场处噪声仿真结果进行分析及对比。结果表明,两种算法的噪声仿真结果和箱梁振动仿真结果在箱梁顶板、底板、腹板和翼板处的频谱曲线趋势吻合较好,噪声仿真结果在1~200 Hz频率范围内的总声压级相差不大。说明有限元-无限元法噪声仿真结果可靠,可应用于城市轨道交通桥梁噪声问题的研究。

地面隔声墙高度对轨道交通高架结构噪声影响研究

以轨道交通32 m双线混凝土简支箱梁为研究对象,采用现场实测及有限元、声学边界元联合仿真的方法,分析列车运行条件下桥梁低频结构辐射噪声的声场分布,在此基础上,考虑在桥梁附近设立不同高度的地面隔声墙,分析隔声墙高度对桥梁结构噪声的影响。研究结果表明:桥梁振动辐射的噪声主要集中在底板附近,以小于250 Hz的低频噪声为主,全局峰值出现在50～63 Hz频率段;在一些较为复杂的现场工况,例如居民楼距高架桥的距离较近,在居民楼和桥梁之间设立的隔声墙,可以在一定程度上降低桥梁结构噪声对居民生活的影响;位于桥梁附近的隔声墙对于墙后的场点有一定的降噪效果,降噪效果与隔声墙高度呈非线性关系,在考虑经济效益和美观的情况下,可以设立2.3 m左右的隔声墙。